針對化工行業高VOCs污染出現的八大創新技術詳解
發布時間：
2018-07-27
近年來，隨著材料、化學科學的發展，納米材料TiO2光催化技術開始在處理VOC中得到了用。納米材料由于其存在超細微粒和量子尺寸效應，表面原子多，比表面積大，光催化劑吸附機物的能力增強，提高了催化劑的光催化活性，但我國在這方面的研究還有待進一步的開拓。? 后主要著眼于制備光催化凈化技術所需核心材料一光催化劑，設計普適化的光催化反應器，通不同改性的方法以提高光催化劑的吸附能力、光吸收能力、電荷分離能力
近年來，隨著材料、化學科學的發展，納米材料TiO2光催化技術開始在處理VOC中得到了用。納米材料由于其存在超細微粒和量子尺寸效應，表面原子多，比表 面積大，光催化劑吸附機物的能力增強，提高了催化劑的光催化活性，但我國在這方面的研究還有待進一步的開拓。
后主要著眼于制備光催化凈化技術所需核心材料 一光催化劑，設計普適化的光催化反應器，通不同改性的方法以提高光催化劑的吸附能力、光吸收能力、電荷分離能力，同時嘗試不同的方將光催化劑負載于載體 上，從實際上探討復合光催化劑在室內空氣凈化上的應用。
常用VOCs治理技術
化工行業VOCs治理八大新技術
生物法處理技術
生物法凈化VOC廢氣是近年來發展起來的空氣污染控制技術，它比傳統工藝投資少，運行費用低，操作簡單，應用范圍廣，是最有希望替代燃燒法和吸附凈化法的新技術。
VOC廢氣的生物法凈化實質上是利用微生物的生命活動將廢氣中的有害物質轉變成簡單的無機物( 如CO2和H2O) 及細胞物質等，主要工藝有生物洗滌法、生物過濾法和生物滴濾法三種有機廢氣生物處理是一項新的技術，由于反應器涉及到氣/ 液/固相傳質及生化降解過程， 影響因素多而復雜，有關的理論研究及實際應用還不夠深入、廣泛，許多問題需要進一步探討和研究，主要包括建立準確的反應動力學模式;填料特性以及如何克服 顆粒物在濾床中積累造成的堵塞; 動態負荷( 濃度和廢氣流量波動較大) 的調控; 最適工藝參數的確定;高濃度有機廢氣的治理;適合于特定有機物降解的細菌種類和接種方法等。
泄漏檢測與修復技術
泄漏檢測與修復(LDAR)技術可用于化工企業中VOCs的無組織排放的治理中，該技術是在常溫下實行，采用固定或者移動檢測設備(包括光離子化、非分散紅外等)對化工企業生產中可能會產生VOCs泄露的設備或空間源進行定期監測，來確認是否存在發生泄露的設備，最后通過修復超過超出一定濃度的泄露處，從而達到控制原料泄露對環境造成的影響。
展開LDAR技術的流程包括：
確定需求分析，進行方案的編制，確定允許泄露值和泄露檢測頻率;
展開定量和定性檢測;
展開對泄露點的修復及修復后檢測，并進行最后的評估。
半導體光催化氧化法
在繼Fujishima等有關TiO2單晶電 極上光解水的 報道之后，1 9 7 7 年F r a n k 等人利用半導體材對污染物進行光催化降解取得了突破性的進展，從此半導體多相光催化作為一個嶄新的領域得了深入而廣泛的研究。其中TiO2由于具有抗化學 和光腐蝕、性能穩定、無毒、催化活性高、廉等優點而最受重視和具有廣闊的應用前景。
半導體的能帶結構是不連續的，充滿電子的價帶 ( V B )和空的導帶 ( C B )之間由禁帶隔開。在p H為1 時的帶隙是3 .2 e V 。 用光照射半導體光催化劑時，當光子能量高于半導體的禁帶度，半導體的價帶電子發生帶間躍遷，即從價帶躍遷到導帶，從而產生光生空穴和電子;這些生空穴和電 子具有很強的氧化和還原能力，可以將吸附到光催化劑表面的污染物徹底降解為無無害的無機小分子化合物，無二次污染問題。
低溫等離子體技術
低溫等離子體技術是近年來發展起來的另一種VOCs治理新技術。低溫等離子體技術治理VOCs的主要原理是在較高的電場強度下，利用介質放電產生的等離子體以極快的速度反復轟擊廢氣中的氣體分子，去激活、電離和裂解廢氣中的各種成分，破壞VOCs分子的結構。通過氧化等一系列復雜的化學反應，使復雜大分子污染物轉變為一些小分子的安全物質，如CO2、H2O、CO和NO2;或使有毒有害物質轉變為無毒無害或低毒低害物質。
低溫等離子體技術動力消耗低，裝置簡單，易于操作，占地面積小，使用方便，近年來得到迅速發展。
膜分離處理技術
膜分離技術是采用對有機物具有選擇性滲透的高分子膜， 在一定的壓力下使VOC滲透而達到分離的目的。當VOC氣體進入膜分離系統后，膜選擇性地讓VOC氣體通過而被富集，脫除了VOC的氣體留在未滲透側，可以達標排放;富集了VOC的氣體可去冷凝回收系統進行有機溶劑的回收。選擇此方法回收廢氣中的丙酮、四氫吠喃、甲醇、乙睛、甲苯等，回收率可達9 7 %以上。目前，該方法正迅速發展成為石油化工、制藥、食品加工等行業回收voc的有效方法。
膜 分離法適用于中高濃度廢氣的處理。 膜系統的費用與進口氣體流速成正比， 與voc的濃度關系不大。此法最好用于高濃度、小流量和有較高回收價值的有機溶劑的回收，但其設備投資較高。隨著對環境問題的越來越重視，膜分離技術的應 用前景會很廣闊。這是因為該法是一種清潔技術，從膜分離系統出來的是回收的有機溶劑和凈化了的排放氣，減少了二次污染的產生，隨著高效分離膜的開發和價格 的降低，膜技術的應用會越來越廣。
催化氧化技術
催化氧化技術的工作原理是VOCs在250～450℃溫度的環境和相關催化劑的條件下，發生氧化反應，生成二氧化碳和水，從而達到處理VOCs的目的。
光催化技術是指在光照在半導體的條件下，當光子能量高過催化劑的吸收閾值時，半導體的價帶電子能夠從價帶躍遷到導帶，產生光生電子和空穴，繼而空氣中的納米顆粒物表面形成超氧負離子，最后和催化劑表面形成的羥基自由基將揮發性有機物轉化成二氧化碳和水無毒無害物質。
生物處理技術
生物處理技術最早是應用于廢氣脫臭，而隨著對VOCs治理技術研究的不斷深入，該技術逐步被應用于揮發性有機污染物的治理領域。
生物處理技術的原理是將化工企業中產生廢氣流經帶有液體吸收劑的吸收裝置，該裝置中培養有經過馴化的特種微生物，該種微生物可將廢氣分解代謝，從而達到廢氣治理的目的。
生物處理技術按照工藝科分為生物洗滌技術、生物過濾技術和生物滴濾技術等，其對應的處理裝置分別為生物洗滌塔、生物過濾池和生物滴濾塔等。
非平衡等離子體法
等 離子體是不同于固、液、氣等狀態，由大量的正負帶電粒子和中性粒子組成并表現出集體行為的一種準中性氣體。當電子溫度T e ;離子溫度T ; 時，稱為非平衡態等離子體，其電子溫度可達到104K以 上， 而離子和中性粒子的溫度卻只有300-500K 。 系統處于熱力學非平衡態，其表觀溫度較低，所以非平衡態等離子體又可稱為低溫等離子體。
大氣壓非平衡等離子體技術在處理VOC，尤其是大氣中低體積分數的VOC方面具有獨特的作用。采用與催化劑合用，改進等離子體反應器結構等手段，能量效率可達到實用化水平。
今后的研究方向是:
1 ) 尋找開發能與催化劑進行最佳配置的等離子體反應器， 包括放電形狀，放電采用形式，電極結構，放電管( 或板) 結構以及輸入電源的性能等;
2 )尋找能促使化學反應，提高能量效率的合適催化劑;
3 )等離子體反應器長時間運行操作的穩定性;
4 )研究放電對處理過程中的中間產物或最終產物的影響及后處理問題等。
治理技術的選擇要靈活
不同化工企業中VOCs組成成分、濃度和氣體流量均不同，因此在處理技術的選擇上需靈活運用。而且化工企業在生產過程中產生的VOCs均以混合物的形式排放，由此采用組合治理技術，既能實現污染物的達標排放，同時降低了污染治理的費用。
光催化氧化技術是空間內揮發性有機污染物凈化最受關注的技術，其可在室溫的條件下利用紫外光降解有機污染物，將其轉化為無危害的二氧化碳和水。
等離子體技術則可以和催化相結合，能夠大大提高VOCs的脫除效率，以及能量效率，是新型的VOCs無害化處理技術。
當下對VOCs的治理方法可分為兩類，一類是回收技術，另一類是銷毀技術。
回收技術的核心思想是首先將化工企業中產生的VOCs進行吸收、過濾和分離，其次進行提純等處理，最后展開資源化循環利用，傳統的回收技術包括：吸收技術、吸附技術和膜分離技術等。
銷毀技術則是通過不同的化學反應，將VOCs轉化為其他無毒無害物質排出，達到減排的目的。傳統的銷毀技術主要指燃燒技術。近年來發展起來的新技術包括泄漏檢測與修復(LDAR)技術、等離子體技術、生物技術和光催化等技術。
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