VOC廢氣處理技術工藝詳解

現在，丫丫色导航知道，揮發性的有機化合物，簡稱為VOC(Volatile Organic Compounds))，在（zài）工業生產中，通常作為溶劑來使用，使用之後（hòu）便散發到大氣中。現階（jiē）段，其應用（yòng）比較廣泛的領域（yù）包括石油（yóu）化工、印刷、人造革及（jí）電子元器件、烤漆和醫藥等。本文為大家介紹十種VOC廢氣（qì）處理技術。

VOC廢氣處理技術工藝介紹（shào）

當前，VOC廢氣處理技術主要（yào）包括熱破壞法、吸（xī）附法、生物法、低溫等（děng）離子法、UV光解法、熱（rè）力氧化法、液體吸收（shōu）法、冷凝法、變壓吸附分離與淨化法等。

1.VOC廢氣處理技術——熱破壞法

熱破壞法是指直接和輔助燃（rán）燒有機氣體，也就是VOC，或利用合適的催化劑加快VOC的化學（xué）反應，最終達到降低有機物濃度，使其不再（zài）具有危害性的一種處理方法。

熱破壞法對於濃度（dù）較低的有機廢氣處理效（xiào）果比較好，因（yīn）此，在處理低濃度廢氣中得到了廣泛應用（yòng）。這種方法主要分為兩種，即直接火焰燃（rán）燒和催化燃燒。直（zhí）接火焰燃（rán）燒對有機（jī）廢氣的熱處理效率相對較高，一般情況下可達到99%。而（ér）催化燃燒指的是在催化床層的作用下，加快有機廢氣的化學反應（yīng）速度。這種方法比直接燃燒用時更少，是高（gāo）濃度、小流量有機廢氣淨化（huà）的（de）首選技術（shù）。

其缺點是如果離開催化劑輔助，則無法發揮作用。現階段，可作為催化劑使用的大都（dōu）是金屬、金屬鹽。這兩種催化劑的催化效果（guǒ）雖說比較好，技術也已經相當成熟，但是其價格卻比較高，所（suǒ）以處理成本也就比較高。

此外（wài），在催化有機廢氣（qì）過程中，還（hái）需要有催化劑的載體，其起著提高催化活性和穩定性的重要作用。當前（qián），多以陶瓷作為催化劑載體，但在未來的催化劑研究當中，應加快研發高效（xiào）活性（xìng）催化劑及其載體。

2.VOC廢氣處理（lǐ）技（jì）術——吸附法

有機廢氣中的吸附法主要適用於低濃（nóng）度、高通量有機廢氣。現階段，這種有機（jī）廢氣的處理方法已經相當成熟，能量消耗比（bǐ）較小，但是處理（lǐ）效率卻非常高，而且可以徹底淨化有害有機廢氣。實踐證明，這種處理方法值得（dé）推廣應用。

但是這種方法也存在一定缺陷，它需（xū）要的設備體積比（bǐ）較龐大，而且工藝流程比較複雜;如果廢氣中有大（dà）量雜質，則容易導致工作（zuò）人（rén）員中（zhōng）毒。所以，使用此方法處理廢氣（qì）的關鍵在於吸附劑。當前，采用吸附法（fǎ）處理有機廢（fèi）氣，多使用活（huó）性炭，主要是因為活性炭（tàn）細孔結構（gòu）比較好，吸附性比較強。

此外，經過（guò）氧化鐵或臭氧處理，活性炭的吸附性能將會更好，有機廢氣的處理將會更加安全和有效（xiào）。

3.VOC廢氣處理技術（shù）——生物處理法

從處理的基本原理上講，采用生物處理（lǐ）法處（chù）理有機（jī）廢氣，是使用微（wēi）生物的生理過（guò）程（chéng）把有機廢氣中的有害物質轉化為簡（jiǎn）單的無機物，比如CO2、H2O和其它簡單無機物等。這是一種無害的有機廢氣處理方式。

生物淨化法實際（jì）上是利用微生物的生命活動將廢氣中的有害物（wù）質（zhì）轉變成簡單的無機物（如（rú）二氧化碳和水）以及細胞物質等，主要工藝（yì）有生物洗滌法（fǎ），生物過濾法（fǎ）和生物滴濾法。

不（bú）同成分、濃度及氣量的氣態汙染物各有其有效的生物淨化係統。生物洗滌塔適宜於處理淨化氣（qì）量較（jiào）小、濃度大、易溶且生物代謝速率較低的廢氣；對於氣量大、濃度低的廢氣可（kě）采用生物過濾床；而對於（yú）負荷較高以及汙染物降解後會生成酸性物質的則以生物滴濾床為好。

生物法處理（lǐ）有機廢氣是一（yī）項新的（de）技術（shù），由於反應器涉及到氣，液，固（gù）相傳質，以及生化降解過程，影響（xiǎng）因素多而複雜，有關的（de）理（lǐ）論研（yán）究及實際應用還不夠深入廣泛（fàn），許多問題需要進一步探討和研究。

一般情況下，一個完整的（de）生（shēng）物處理有機廢氣過程包括3個基本步驟。

（1） 有機廢氣中的有機汙染物首先與水接（jiē）觸，在水中可以迅速溶解。

（2） 在液膜中溶解的有機物，在液態（tài）濃（nóng）度低的情況下，可以（yǐ）逐步擴散到生物膜中，進而（ér）被附著在生物膜上的微生物吸收。

（3） 被微生物吸收的有機廢氣，在其自身生理代謝過程中，將會被降解，最終轉化（huà）為對環境沒有損害的化（huà）合物質。

4.VOC廢氣處理技術——低溫等離淨化（huà）技術

利用介質阻擋放（fàng）電過程中，等離子體內部（bù）產生富（fù）含極高化學活性的（de）粒子，如電子、離子、自由基和激發態分子等，廢氣中的汙染物質與這些具有較高能量的活性基團發生反應（yīng），最終轉化為CO2 和 H2O 等物質，從而達到淨化廢氣的目的。

低溫等離子反（fǎn）應快，設備啟動、停止十分迅速，隨（suí）用隨開。低溫等離子的放（fàng）電效果和空氣的濕度（dù）有極大的關係，濕度越大能耗（hào）越大，大量能量會被水分（fèn）子吸收，從而降（jiàng）低電離效果。使用低溫等離子處理廢氣，廢氣直接經過放電係統，對於易燃易爆氣體帶來很大安全（quán）隱患，容（róng）易造成火災等重大安全事故。

5.VOC廢氣處理技術——UV光解淨化技術

UV光（guāng）解廢氣處理技術是（shì）指利用高能UV紫（zǐ）外線光束分解空氣中的氧分子產生遊離氧（即活性氧），因遊（yóu）離氧所攜帶正負電子不平衡所以需與氧分子結合，進而產生臭氧（yǎng），臭氧具（jù）有很強的氧化性，通過臭氧（yǎng）對有機廢（fèi）氣、惡臭氣體進行協同光解氧化作用，使有機廢氣、惡（è）臭氣體（tǐ）物質降解轉化成低分子化合物、水和二氧化（huà）碳。

通過采用UV-D 波段內的真空紫外線（波長範圍 170-184.9nm），破壞有機廢氣分子的化學鍵（jiàn），使之（zhī）裂解形（xíng）成遊離狀（zhuàng）態的（de）原子（zǐ）或基團（C*、H*、O*等）；同時通過裂解混合空氣中（zhōng）的氧氣，使之形成遊離的氧原子並結合生成臭氧【UV＋O2→O-+O＊(活性氧) O+O2→O3(臭氧)】。具有強氧化性的臭氧（O3）與有機廢氣分（fèn）子被裂解生成的原子發生氧（yǎng）化反應，形成 H2O 和 CO2。整個反（fǎn）應過程（chéng）0.1- 0.3 秒，淨化（huà）效果與廢氣分子的鍵（jiàn）能、廢氣濃（nóng）度以及含氧量有關。整個（gè）淨化過程無需添加任何化學助劑或者特殊限製條件（jiàn）。

UV光解法（fǎ）優點：高效除惡臭，脫臭效率可達到95%以上；適應性強，可適應中低濃度，大氣量（liàng），不同惡（è）臭氣體物質的脫臭淨化處理；產品性能穩定，運行穩定可靠，每天可24小時連續工作；運（yùn）行成本（běn）低本，設備耗能低，無需專人管理與維護，隻（zhī）需作定期檢查；安全可靠，因采用光解原理，模塊采取隔爆（bào）處理，消除了安全隱患，防火、防爆、防腐蝕性能高，設備性（xìng）能安全穩定，特（tè）別適用於采油（yóu）(氣)田、石油化工、製藥等防爆要求高（gāo）的行業。

6.VOC廢氣處理技術——氧化法（fǎ）

對於有毒、有害，而且不需要回（huí）收的VOC，熱氧化法是最適合的處（chù）理技術和方法。氧化法的（de）基本原理（lǐ）：VOC與O2發生氧化反應，生成CO2和H2O。

從化學反應方程式上看，該氧化反應和（hé）化學上的燃燒過（guò）程相類似，但其由於VOC濃度比較低，在化（huà）學反應中不會產（chǎn）生肉眼可見的火焰。一般情況下，氧化法通過兩種方法可確保氧化反應的順（shùn）利進行：a) 加熱（rè）。使含有VOC的有機廢氣達到反應溫度;b) 使（shǐ）用催（cuī）化劑。如（rú）果溫度比較低，則（zé）氧化（huà）反應（yīng）可在催化劑表（biǎo）麵進行[7]。所以，有機廢氣處理的（de）氧化法分為以下兩種方法：

（1）催化（huà）氧化（huà）法。現階段，催化氧化法使用的催化劑有（yǒu）兩種，即（jí）貴金屬（shǔ）催化劑和（hé）非貴金屬催化劑。貴金屬催化劑主要包括Pt、Pd等，它們以細顆粒（lì）形（xíng）式依附在（zài）催化劑載體上，而催化劑載（zǎi）體通常是（shì）金屬或陶瓷蜂窩，或散裝填料;非貴金屬催化劑主要是由過渡元素金屬氧化物，比如MnO2，與粘合劑經過一定（dìng）比（bǐ）例混合，然後製成的催化劑。為有效（xiào）防止催（cuī）化（huà）劑中毒後喪失催化活性，在處理（lǐ）前（qián）必須（xū）徹底清除可使（shǐ）催化（huà）劑中（zhōng）毒的物質，比如Pb、Zn和Hg等。如果有機廢氣中（zhōng）的催化劑毒物（wù）、遮蓋質無法清除，則不可使用這種催化氧化法處理VOC;

（2）熱氧化法。熱氧化法（fǎ）當前（qián）分為三種：熱力燃燒式、間（jiān）壁式、蓄熱式。三種方法的（de）主要（yào）區別在於熱量回收方式。這（zhè）三種方法均能催化（huà）法結合，降低化學反應的反應溫度。

熱力燃燒式熱氧（yǎng）化器（qì），一（yī）般情況下（xià）是指氣體焚燒爐。這種氣體焚燒爐由助燃劑、混合區和燃燒室三部分組成。其中，助燃劑，比如天然氣、石油等，是輔助燃料，在燃燒過程（chéng）中，焚燒爐內產生的（de）熱混合區可對VOC廢氣預熱，預熱後便可（kě）為（wéi）有機廢氣的處理提（tí）供（gòng）足夠空間、時間，最終實現有機廢氣的無（wú）害化處理。

在供氧充足（zú）條（tiáo）件（jiàn）下（xià），氧（yǎng）化反應的反應程度——VOC去除率——主要（yào）取決於“三T條件（jiàn）”：反應（yīng）溫度(Temperat)、時間(Time)、湍流混合（hé）情況(Turbulence)。這（zhè）“三T條件”是相互聯係的，在一定範圍內，一個條件的改善可使（shǐ）另外兩個條件降（jiàng）低。熱力燃（rán）燒式熱氧（yǎng）化器的缺點在於：輔助燃料價格高，導致（zhì）裝置操（cāo）作費用比較高。

間壁式熱氧化器指的是在熱氧化裝置中，加入間壁式熱交換器，進而把燃燒室（shì）排出氣體的熱量（liàng）傳（chuán）送給氧化（huà）裝置進口處溫（wēn）度比較低的氣體，預熱完成後（hòu）便可促成氧化反應。現階段，間壁式熱交換器的熱回（huí）收率最高可達85%，因此大幅降低了輔助燃料的消耗。

一般情況（kuàng）下，間壁式熱交換器有（yǒu）三種形式：管式、殼式和板式。由於熱氧化溫度必須控製在800 ℃～1 000 ℃範（fàn）圍內，因此，間壁式熱（rè）交換必須由不（bú）鏽鋼或合金材料（liào）製成。所以間壁式熱交換器的造價相當高，而這也是其缺點所在。此外，材（cái）料的熱應力也很難（nán）消除，這是間壁式熱交換（huàn）的另外一個缺點。

蓄熱式熱氧化器，簡稱為RTO，在熱氧化裝（zhuāng）置中計入蓄熱式熱交換（huàn）器，在完成VOC預熱後便可進行氧化反應。現階段，蓄熱式熱氧化器的熱回收率已經達到了95%，且其（qí）占用空間比較小，輔助燃料的消耗也比較少。由於當（dāng）前的蓄熱材料可使用陶瓷填料，其可處理（lǐ）腐（fǔ）蝕性或含有顆粒物的VOC氣體。

現階段，RTO裝置分（fèn）為旋轉式和閥門（mén）切換式兩種（zhǒng），其中，閥門切換式是（shì）最常見的一種，由2個或多個陶瓷填（tián）充床組成，通過切換閥門來達到改變氣流方（fāng）向的目（mù）的。

7.VOC廢氣處理技術——回收式熱力焚燒法

回收式熱力焚燒係（xì）統（簡稱TNV）是利用燃（rán）氣或燃油直接（jiē）燃燒加（jiā）熱（rè）含有機溶劑的廢氣，在高溫作用下，有機溶劑分子（zǐ）被氧化分解（jiě）為CO2和水，產（chǎn）生的高（gāo）溫煙氣通過配套的多級換熱裝（zhuāng）置加熱（rè）生產過程需要的空氣（qì）或熱水，充分（fèn）回收（shōu）利用氧化分解有機廢氣時（shí）產生的熱能，降低整個係統的能耗。因此（cǐ），TNV係統是生產過程需要大量熱（rè）量時，處理含有機溶劑廢氣高效、理想的處理方式，對於新（xīn）建塗裝生產線，一般采用TNV回收（shōu）式熱力焚燒係統。

TNV係統由三大部分組（zǔ）成（chéng）：廢氣（qì）預熱及焚燒係統、循環風供熱係統、新風換熱係統

廢氣焚燒集中供熱裝置的（de）特點包括：有（yǒu）機廢氣在燃燒室的逗留時間為1～2s；有機廢氣分解率大於99％；熱回（huí）收率可達76％；燃燒器（qì）輸出的調節比可（kě）達26∶1，最高可（kě）達40∶1。

缺點：在處理低濃度有機廢氣（qì）時，運行成本較高；管式熱交換器隻是在連（lián）續運行時，才有較長的壽命。

8.VOC廢氣處理技（jì）術——液體吸收法（fǎ）

液體吸收法指的是通（tōng）過吸收劑與有機廢氣接觸，把有（yǒu）機廢氣中的有害分子轉移到吸收劑中，從而實現分離有機廢氣的目的。這種處理方法（fǎ）是一種典型的物理化學作用過程。有機廢氣轉移到吸收劑中後，采用解析方法把吸收劑中有害分子去除掉，然後回收，實現吸收劑的重複使用和利用。

從（cóng）作用原理的角度劃分，此方法可分為化學方法和物理方法。物理方法是指利用（yòng）物質之間相溶的原理，把水看作吸（xī）收劑，把有機廢氣中的有害分子去除掉（diào），但是對於不溶於水（shuǐ）的廢氣，比如苯，則隻能通過化學方法清除，也就是通過有機（jī）廢氣與溶（róng）劑發生化學反應，然後予（yǔ）以去（qù）除。

9.VOC廢氣處理技術——冷凝回收法

在不同溫度下，有機（jī）物質的（de）飽和度不同，冷凝回收法便是利用有機物這一（yī）特點來（lái）發揮作用，通過降低或提高係統壓力，把處於蒸汽環境中的有（yǒu）機物質通過冷凝方式提取出來（lái）。冷凝提取後，有機廢氣（qì）便可得到比較高的淨化。

其缺點是操作難度（dù）比較大（dà），在常溫下也不容易用冷卻水（shuǐ）來（lái）完成，需要給冷（lěng）凝水降溫，所以需要較多費用。這種（zhǒng）處理方法主要適用於濃度高且溫度比較低的有機廢（fèi）氣處理。通常適用於VOC含量高（百分（fèn）之幾（jǐ）），氣體量較小的有機廢氣的回收處理，由於大部分（fèn）VOC是易燃易爆氣體，受到爆炸極限的（de）限（xiàn）製，氣（qì）體中的VOC含量不會太高，所以要達（dá）到較高的回收率，需（xū）采用很低溫度的冷凝介質或高壓措施，這勢必會增加設（shè）備投資和處理成本，因此，該技術（shù）一（yī）般是作為一級處理技術並與其它技術結合使用（yòng）。

10.VOC廢氣處理技術——變壓吸附分離與淨化技術

變壓吸附分離與淨化（huà）技術是利用氣體組分可吸附在固體材料（liào）上（shàng）的特性，在有機廢氣與分離（lí）淨化裝置中，氣（qì）體（tǐ）的壓力會出現一定的變化，通過這（zhè）種壓力變（biàn）化來（lái）處理有機（jī）廢氣[6]。

PSA 技術主要應用的是物（wù）理法，通（tōng）過物理法（fǎ）來實現有機廢（fèi）氣的淨化，使用材（cái）料主要是沸石分（fèn）子篩。沸石分子篩（shāi），在吸附選擇（zé）性和吸附量兩方麵有（yǒu）一定優勢。在一定溫度和壓力下，這（zhè）種沸石分子篩可以吸附有機廢氣中的有機成（chéng）分，然後把剩餘氣體輸送到下個環節中。在吸（xī）附有機廢氣（qì）後，通過一定工序將其轉化，保（bǎo）持並提高吸附劑的再生能力，進而可讓（ràng）吸附（fù）劑再次投入使用，然後重複（fù）上步驟工序，循環反複，直到有機廢氣得到淨化。

近年來，該技術開始在工業生產中應用，對於氣體分離有良好（hǎo）效果。該技術的主要優勢有：能源消耗少、成本比（bǐ）較低、工序操作自動化及分離淨化後混合物純度比較高、環境汙染小等。使用該技術對於回收和處理有一定價值的氣（qì）體效果良好，市（shì）場發展前景廣闊，成為未來有機廢氣處理技術的發展方向。

小編總結：有機廢氣處理除上述處理方法之外，還包括高溫及觸媒（méi）燃燒法、活性炭吸附法、臭氧（yǎng）分解法（fǎ）和電化學氧化法等（děng）。這些方法均適用於有機廢氣處理，但具體采用何種（zhǒng）方法，則取決於廢氣濃度（dù）、設備裝置和環境溫度等條件。此外，還需要考慮操作人員的操作水平。