揮發性有機化合物處理技術知識點

一、揮發性有機化合物處理意義

VOCs具有毒性、刺激性及致畸致癌作用，其中苯、甲苯、二甲苯、甲醛等對人體健康的危害最大，長期接觸會使人患上貧血癥與白血病，還會損害肝腎功能，引發神經中樞病變。當VOCs積聚到一定的濃度后，便會對吸入者口鼻等黏膜造成損傷，同時還可能損傷人體的心肺等重要器官，造成器官功能衰竭造成失眠、煩躁、癡呆等神經障礙。除此之外，揮發性性有機物的大量積聚還會造成空氣中可吸入顆粒物的超標，進一步危害人體健康。部分VOCs可破壞臭氧層，臭氧層的破壞使到達地面的紫外線輻射量增加，對人類皮膚、眼睛及免疫系統有較大的危害。

隨著國家《十三五規劃》、《氣十條》、《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》等環保規劃的深入實施，國家和地方針對各行業的揮發性有機廢氣均出臺了嚴格的排放標準；積極、有效地開展廢氣治理工作，不僅關乎居民的身心健康，也是完成國家大氣污染物總量減排任務的必要環節。

二、揮發性有機化合物處理技術

VOCs處理的幾種技術主要包括回收、銷毀及聯合治理技術。

1回收技術及應用

(1)冷凝法

冷凝法是將VOCs冷卻至有機物露點溫度之下，使VOCs冷凝為液滴，然后直接分離VOCs，實現回收。冷凝法需要較高氣壓冷凝器，為提升冷凝回收效果，需要較低溫度，或較高壓力，增加VOCs處理設備成本。因此，冷凝法主要應用于對VOCs回收率要求不高場合，以及組分簡單、濃度高、排放量小的VOCs有機污染物（如有機溶劑行業）。

(2)吸收法

吸收法是利用VOCs揮發性有機物中組分在吸收劑中溶解度的不同，從而達到分離凈化VOCs揮發性有機物的一種處理工藝。目前，吸收法處理VOCs揮發性有機物常用的吸收劑包括水型復合吸收劑、礦物油類吸收劑、高沸點有機溶劑和離子液體吸收劑。吸收法處理VOCs揮發性有機物具有吸收率高，能耗低，工藝成熟穩定，但不足之處是需要進行除塵和除濕預處理，應用成本較高。

(3)膜分離法

膜分離法在壓力推動下VOCs組分透過膜的速率的差異，將不同氣體選擇性透過，從而達到分離的預期效果。膜分離法處理VOCs有機污染物主要應用于風量小、溫度低、濃度高的VOCs廢氣處理，效率高，無二次污染，回收效益高。但通量較小，處理效率較低，設備投資大，目前，主要應用于化工行業中烯烴、烷烴的回收領域。

(4)吸附法

吸附法是利用吸附劑，將VOCs揮發性有機物有針對性吸附，達到凈化效果。目前，常用到的吸附劑包括活性炭、分子篩、流水硅膠和高分子吸附材料。吸附法主要應用于處理低濃度VOCs揮發性有機物廢氣處理，且對安全保障措施要求較高，一次性投入較大。目前，主要應用于噴漆、印刷、電子及膠粘劑等工業生產領域中VOCs揮發性有機物治理。

2 銷毀技術及應用

(1)生物法

生物法處理VOCs有機污染物，以VOCs作為碳源、氮源，利用微生物進行新陳代謝，從而將VOCs有機污染物降解為二氧化碳、水等小分子。生物法處理VOCs具有安全性高，易操作，效率高等優勢，不足之處是占地面積大、微生物馴化及培養難度大、易堵塞，受氣候環境影響。

(2)光催化降解法

借助紫外線或光催化劑處理VOCs廢氣，因此，光催化法又分為紫外光降解法和光催化氧化法。前者，主要是利用紫外光高能照射，降解VOCs；后者則需要借助光催化劑，實現氧化VOCs。常見的光催化劑有WO₃、Fe₂O₃、ZnO、TiO₂等等，光催化降解法處理VOCs具有效率高、無污染等優勢，但不足之處是難固定，易失活。

(3)低溫等離子技術 

利用高壓電場中的介質放電過程中所產生的高能電子轟擊VOCs，擊穿VOCs氣體，從而使VOCs有機污染物發生電離、解離、激發及氧化還原等反應，產生電子、離子、原子及自由基等混合體。應用低溫等離子技術處理VOCs，利用高能電子、自由基等高能量活性集團，并使其與VOCs廢氣中污染物產生作用，生成二氧化碳和水，實現凈化效果。但尚處于研發試驗階段，凈化率低，效果不穩定。

(4)催化燃燒法

包括直接燃燒法、蓄熱燃燒法、催化燃燒法和蓄熱催化燃燒法等，就是利用高溫將VOCs加熱至著火溫度，從而將VOCs有機物氧化為二氧化碳和水。鑒于VOCs有機污染物濃度低、風量大，應選擇不同燃燒工藝處理效果不同。

3聯合技術及應用

(1)冷凝+吸收工藝

針對VOCs有機污染物排放存在較大波動的工況，而選用冷凝+吸收組合處理工藝。當前，該工藝在處理高濃度有機污染物方面得到了較好的應用效果。先利用冷凝降低VOCs有機污染物濃度，并對其進行降溫，再通過吸收工段達到預處理效果。冷凝+吸收工藝具有安全性高、穩定可靠，易管理等特點，能顯著提升VOCs回收效率。

(2)噴淋洗滌+催化氧化工藝

該組合工藝主要用以處理水溶性有機廢氣及含酸堿性物質氣體。先利用酸洗、水洗或堿洗等噴淋洗滌，使VOCs有機污染物凈化達標，將有機物轉移至水相，廢水通過催化氧化反應去除廢水中有機物。該工藝具有運行費用低、技術穩定，適用多組分、低濃度VOCs有機廢氣處理。

(3)復合生物酶+活性炭吸附

該組合工藝利用高效復合生物酶催化及活性炭吸附聯合工藝特點，達到降解VOCs有機污染物效果。復合生物酶+活性炭吸附工藝聯合應用，有效減少活性炭用量，減少裝置體積，改善單一活性炭吸附工藝占地面積大等弊端。

(4)吸附+燃燒工藝

吸附+燃燒組合工藝主要用以處理低濃度有機廢氣，該工藝先是利用吸附濃縮，提升有機污染廢氣度，然后再對其進行燃燒處理。該組合工藝能夠有效降低后期燃燒費用。