VOC廢氣處理技術工藝詳解（jiě）

現在，我們知道，揮發性的（de）有機（jī）化合物，簡稱為VOC(Volatile Organic Compounds))，在工業生產中，通常作為溶劑來使用，使（shǐ）用之後便散（sàn）發到大氣中。現階段，其應用比較廣泛（fàn）的領域包括石油化工、印刷、人造革及電子元器件（jiàn）、烤（kǎo）漆和醫藥等。本文為大家（jiā）介紹十種VOC廢氣處理技（jì）術（shù）。

VOC廢氣處（chù）理技術工藝介紹

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

1.VOC廢氣處（chù）理技術——熱破壞（huài）法

熱破壞法是指直接和輔助燃燒有機氣（qì）體，也就（jiù）是VOC，或利用合適的催化劑加快VOC的化學反應，最（zuì）終達（dá）到降低有機物濃（nóng）度，使其不（bú）再具有危害性的一種處理方法。

熱破壞法對於濃度較低的有機（jī）廢氣處（chù）理（lǐ）效果比較好，因此，在處理低濃度廢氣中得到了廣泛應用。這種方法主要分為兩種，即直接火焰燃燒和催（cuī）化燃燒。直接（jiē）火焰（yàn）燃燒對有機廢氣的熱（rè）處理效率相對（duì）較高，一般情況下可達到（dào）99%。而催化燃燒指的是在催化床（chuáng）層的作用下，加（jiā）快有機廢氣（qì）的化學反應速度。這種方法比（bǐ）直接燃燒用時更少，是高濃度、小流量有機廢氣淨化的首選技術。

其（qí）缺（quē）點是如果（guǒ）離開催化劑輔助，則無法發揮作用（yòng）。現（xiàn）階段，可作為催化劑使用（yòng）的大都是（shì）金屬、金屬鹽（yán）。這兩種催化劑的催化效果雖說比較好，技術也已經相當成熟，但是其價格卻比較高，所以處理成本也就比較高。

此外，在催化有機廢氣過（guò）程中，還需（xū）要有催化劑的載體，其起著提高（gāo）催化活性（xìng）和穩定性的重要作（zuò）用。當前，多以陶瓷作為催化劑載體，但在未來的催化劑研究當中，應加快研發高效活性催化劑及其載（zǎi）體。

2.VOC廢氣處（chù）理技術（shù）——吸附法

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

但是這種方法也存在（zài）一定缺（quē）陷（xiàn），它需要的設備體積比較龐大，而且工藝流程比較複（fù）雜;如果廢氣中有大量雜質，則容易導致工作人員中毒。所（suǒ）以，使用此方法處理廢氣（qì）的關鍵（jiàn）在（zài）於吸附（fù）劑。當前，采用吸附法處理有機廢氣，多使用活性炭，主要是因為（wéi）活性炭細孔結構比（bǐ）較好，吸附性比較強。

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

3.VOC廢氣處理技術（shù）——生物處理法

從處理的基本原理上講，采用生物處理法（fǎ）處理有機廢氣，是使用（yòng）微（wēi）生物的（de）生理過程把有機廢氣（qì）中的有害物質轉化（huà）為簡單的無機物，比如CO2、H2O和其它簡單無機物等。這（zhè）是（shì）一種無害的有（yǒu）機廢氣處理方式。

生物淨（jìng）化法（fǎ）實際上是利用微生物的生命活動將廢氣（qì）中的有害物質轉變成簡單的無機物（如二氧（yǎng）化碳（tàn）和水）以及細胞物質等，主要工藝有（yǒu）生物洗滌法（fǎ），生物過（guò）濾法和（hé）生物滴濾法。

不同成分、濃度及（jí）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（chù）理淨化氣量較小、濃（nóng）度大、易溶（róng）且生物代謝速率較低的（de）廢氣；對於氣量大、濃度低的廢氣可采用生物過濾床；而對於負荷較高以及汙染物降（jiàng）解後會生成酸（suān）性（xìng）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）項新的技術，由於反應器涉及到氣，液，固相傳質，以（yǐ）及（jí）生化降解過程，影響因素多而複雜，有關的理論研究及實（shí）際應用還不夠深入廣泛，許多問題需要進一步探討和研究。

一般情況下，一個完整的生物處理有機廢氣過程包括3個基本步驟。

（1） 有機廢氣中的（de）有機汙（wū）染物首先與水接觸（chù），在水（shuǐ）中可以迅速溶解（jiě）。

（2） 在液膜中溶（róng）解的有機物，在液態濃度低（dī）的情況下，可以逐步擴散到生物膜中，進而被附著在生（shēng）物（wù）膜上（shàng）的微生物吸收。

（3） 被（bèi）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，最終轉化為對環境沒有損（sǔn）害的化合物質。

4.VOC廢氣（qì）處理技術——低溫等離淨化（huà）技術

利用介質阻擋放電（diàn）過程中，等離子體內部產生富（fù）含極高（gāo）化學活（huó）性的粒子，如電子、離子、自由（yóu）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，最終轉化為CO2 和 H2O 等物質，從而達到淨化廢氣的目的。

低溫等離子反應快，設備啟動、停（tíng）止十分（fèn）迅（xùn）速，隨用隨開。低溫等離子的放電效果和空氣的濕度有極大的關係，濕度越大能耗越（yuè）大，大量能量會（huì）被水分子吸（xī）收，從而（ér）降低電離效果。使用（yòng）低（dī）溫等離（lí）子處理廢氣，廢氣（qì）直接經過（guò）放（fàng）電係統，對（duì）於易燃易爆氣體帶來很大（dà）安（ān）全隱患，容易造成火災等重大安全事故。

5.VOC廢氣處（chù）理技術——UV光（guāng）解淨化技術

UV光解廢氣（qì）處（chù）理技術是指利用高能UV紫外線光（guāng）束分解空氣（qì）中的氧分子產生遊離氧（即活性氧），因遊離氧所攜帶（dài）正負電子不平（píng）衡所以需與氧分子結合，進而產生（shēng）臭氧，臭氧具有很強的氧化性，通過臭氧對有機廢氣、惡（è）臭氣（qì）體進（jìn）行協同光解氧化作用，使有機廢氣、惡臭氣體物質降（jiàng）解轉化（huà）成低分子化（huà）合物、水和二氧化碳。

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（jī）廢氣分子的化學鍵，使之裂解形成遊離狀態的原子或基團（C*、H*、O*等）；同時通過裂解（jiě）混合空氣中的氧氣，使之形成遊離的氧原子並結合生成（chéng）臭氧【UV＋O2→O-+O＊(活性氧) O+O2→O3(臭氧（yǎng）)】。具有強氧化性的臭氧（yǎng）（O3）與有機廢氣分子（zǐ）被裂（liè）解（jiě）生成的原子發生氧化反應，形成 H2O 和 CO2。整（zhěng）個反應過程（chéng）0.1- 0.3 秒，淨化效果與廢氣分子的鍵能、廢氣濃度以及含氧量有關。整個淨化過程無需添加任何化（huà）學助劑或者特殊限製條件。

UV光解法優點：高效（xiào）除惡臭，脫臭效率可達到95%以上；適應性強，可適應中低濃（nóng）度，大氣量，不同惡臭氣體物質的脫臭淨化處理；產品性能穩（wěn）定，運行穩定可（kě）靠，每天可（kě）24小（xiǎo）時連續工作；運行成（chéng）本低本，設備（bèi）耗能低（dī），無需專（zhuān）人（rén）管理與（yǔ）維（wéi）護，隻需（xū）作定期檢查；安全可靠，因采用光解原理，模塊采取隔爆（bào）處（chù）理，消除了安全隱患，防火、防爆、防腐蝕性能高（gāo），設備性能安全穩定，特別適（shì）用於采油(氣)田、石油化工、製藥等防爆要求高的行業。

6.VOC廢氣處理技術——氧化法

對於有毒、有害，而且不需要回收（shōu）的VOC，熱氧化法是最（zuì）適合的處理技（jì）術和方法（fǎ）。氧（yǎng）化法的基本原理：VOC與O2發生（shēng）氧（yǎng）化反應，生成CO2和H2O。

從化學（xué）反應方程式上看，該（gāi）氧化反應和化學上的燃燒過程相類似，但其由於VOC濃度比較低，在化學反應中不會產生肉（ròu）眼可見的火焰。一般情況（kuàng）下，氧化法（fǎ）通過兩（liǎng）種方法可確保氧化反應的順利進行：a) 加熱。使含有VOC的有（yǒu）機廢氣達到反應（yīng）溫度;b) 使用催（cuī）化劑。如果溫度（dù）比較低，則氧化反應可（kě）在催化（huà）劑表麵進行[7]。所以，有機廢（fèi）氣處理（lǐ）的氧化法分為以下兩種方法：

（1）催化氧化法。現階段，催化氧化法使用的（de）催化劑有兩種，即貴金屬催化劑和非貴金屬催化劑。貴金屬催化劑主要包括Pt、Pd等，它們以細顆粒形式依（yī）附在催化劑載體上，而催化劑載（zǎi）體（tǐ）通常是金（jīn）屬或陶瓷蜂窩（wō），或散裝填（tián）料;非貴金屬催（cuī）化劑主要是由過（guò）渡元素（sù）金屬氧化物，比如MnO2，與粘合劑經過一定比例混合，然後製成的催化劑。為有效防（fáng）止催化劑中毒後（hòu）喪（sàng）失催化（huà）活性，在處理（lǐ）前必須徹底清除可使催化劑中毒（dú）的物質，比如Pb、Zn和Hg等。如果有機廢（fèi）氣（qì）中的催化（huà）劑毒物、遮蓋質無法清（qīng）除，則不可（kě）使用（yòng）這種催化氧化法處理VOC;

（2）熱氧化法。熱氧化法當前分為三種：熱力燃燒（shāo）式、間壁式、蓄熱式。三（sān）種方法的（de）主要（yào）區（qū）別在（zài）於熱量回收方式。這三種方（fāng）法均（jun1）能催（cuī）化法結合（hé），降低化學反應的反應溫度。

熱力燃燒式熱氧化器，一般情況下是指氣體焚燒爐。這種氣（qì）體焚燒爐由助燃劑、混合區和燃燒（shāo）室三部分組成。其中，助燃劑，比如天然氣、石油（yóu）等，是輔助燃料，在燃燒過程中，焚燒（shāo）爐內（nèi）產（chǎn）生（shēng）的熱混合區可對（duì）VOC廢氣預熱，預熱後便可為有機廢氣的處（chù）理提供足夠空間、時間，最終實現有機廢氣的無害化處理。

在供氧充足條件下，氧化反（fǎn）應的反應程度——VOC去除率——主要取決於“三T條件”：反應溫度(Temperat)、時間(Time)、湍流混合情況(Turbulence)。這“三T條件”是（shì）相互聯係的，在（zài）一（yī）定範圍內，一個條件的改善可使另（lìng）外兩個條（tiáo）件降低。熱力燃燒式熱氧化器的缺點在於（yú）：輔（fǔ）助燃料價格高，導致裝置操作費用比較高。

間壁式熱氧化器指（zhǐ）的是（shì）在熱氧化裝置中，加入間（jiān）壁（bì）式熱交換器，進而把燃燒室排出氣（qì）體的熱量傳送給氧化裝置（zhì）進口處溫（wēn）度比較低的氣體，預熱完成後便（biàn）可促成氧化反應。現階段，間壁式熱交換器的熱回收率最高可達85%，因此（cǐ）大幅降低（dī）了輔（fǔ）助（zhù）燃料的消耗。

一般情（qíng）況下，間壁式熱交換器有（yǒu）三（sān）種形式：管式、殼式和板式。由於熱氧化（huà）溫度必須控製在800 ℃～1 000 ℃範圍內（nèi），因（yīn）此，間壁式熱交換（huàn）必須由不鏽鋼或合金材料製成。所以間壁式熱交（jiāo）換器的造價相當高，而這也是其缺點所在。此外，材料的熱應力也很（hěn）難（nán）消除，這是間壁式熱交換的另（lìng）外一個缺點。

蓄熱式熱（rè）氧化器，簡稱為（wéi）RTO，在熱氧化裝（zhuāng）置中計入蓄熱式熱（rè）交換器，在完成VOC預熱後便可進行氧化反應。現階（jiē）段，蓄（xù）熱式熱氧化器的熱回收率已經達到了95%，且其占用（yòng）空間比（bǐ）較小，輔助（zhù）燃料（liào）的消耗也比較少。由於當前的蓄熱材料可使用陶瓷填料，其可處理腐（fǔ）蝕性或含有顆粒物的VOC氣體。

現階段，RTO裝置（zhì）分為旋（xuán）轉式和閥門切換式兩種，其中，閥門切（qiē）換式是（shì）最常見的一種，由2個或多個陶瓷（cí）填充床組成，通過切換閥門來達到改變氣流方向的目的。

7.VOC廢（fèi）氣處理技術——回收式熱力焚燒法

回收式熱力（lì）焚燒係統（簡稱（chēng）TNV）是利用燃氣或燃（rán）油直接燃燒加熱（rè）含（hán）有（yǒu）機溶劑的廢氣，在高（gāo）溫作用（yòng）下，有機（jī）溶劑分子被（bèi）氧化分解為CO2和水，產生的高溫（wēn）煙氣通過配套的多級換熱裝置（zhì）加熱生產過程需要的（de）空氣或熱（rè）水，充分回收利用氧化分（fèn）解有機廢氣時產生（shēng）的熱能，降（jiàng）低整個係統的能耗。因此，TNV係統（tǒng）是生產過程需（xū）要大量熱量時，處（chù）理（lǐ）含（hán）有機溶劑廢氣高效、理想的（de）處理方式，對於新建塗裝生產線，一般采用TNV回收式熱力焚燒係統。

TNV係統（tǒng）由三大部分組成：廢氣（qì）預熱及焚燒係統、循環風供熱係統、新風換熱係（xì）統

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

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

8.VOC廢（fèi）氣處理技術——液體吸收（shōu）法

液體吸收法（fǎ）指的是通過吸收劑（jì）與（yǔ）有機（jī）廢（fèi）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（fèi）氣的目的。這種處（chù）理方法是一種典型的物理化學作用過程。有機廢氣轉移到吸收（shōu）劑中後，采（cǎi）用解析方法把吸收劑中有害分子去除掉，然後回收，實（shí）現吸（xī）收劑（jì）的重複使（shǐ）用（yòng）和利用。

從作（zuò）用原理的角度劃分，此方法可分為化學方法和物理方法。物理方法是指利用物質之間相溶的原理（lǐ），把水看作（zuò）吸收劑，把（bǎ）有機廢氣中的有害分子去除掉，但是對於不溶於水的廢氣，比（bǐ）如苯，則隻能通（tōng）過化學方（fāng）法清除，也就是通過有機廢（fèi）氣與（yǔ）溶劑發生（shēng）化學反應，然後予以去除（chú）。

9.VOC廢氣處理（lǐ）技術——冷凝回收法

在不同溫度下，有（yǒu）機物質的飽和度不同，冷凝回收法便是利（lì）用有（yǒu）機物這一特點來發揮作用，通過降低（dī）或提高（gāo）係統壓力，把處於蒸汽環境中的（de）有機物質通過冷凝方式提取出來。冷凝提取後，有機廢氣便可（kě）得（dé）到比較高的淨化。

其缺點是操作難度比較大，在常（cháng）溫下也（yě）不（bú）容易用冷（lěng）卻水來完（wán）成，需要給冷凝水降（jiàng）溫，所以需要較多（duō）費用（yòng）。這種處理方法主要適用於濃度高（gāo）且溫度比較低的有機（jī）廢氣處理（lǐ）。通常適用於VOC含量高（百分之幾），氣體量較小的有機廢氣的（de）回收處理，由於大部分VOC是易燃（rán）易爆氣體，受到爆炸極限的限製，氣體中的VOC含量不會太高，所以要達到較高的回（huí）收率，需采用很低溫度（dù）的冷凝介質或高壓措施，這勢必會增加設備投資和處理成本，因此，該（gāi）技術一般是作為一級處理技術並與其（qí）它技術結合使用。

10.VOC廢（fèi）氣（qì）處理技術——變壓吸附分離與淨化技（jì）術（shù）

變壓吸附（fù）分（fèn）離與淨化技術（shù）是利用氣體組分可吸附在固體材料（liào）上的特性，在有機廢氣（qì）與（yǔ）分離淨化裝置中，氣體的壓力會出現一定的變化，通過這種壓力變化來處理（lǐ）有（yǒu）機廢氣[6]。

PSA 技術主要應用的是物理法，通過物理法來實現有機廢氣的（de）淨化，使（shǐ）用材料主要是沸石分子篩。沸（fèi）石分子篩（shāi），在吸附（fù）選擇性和吸附量兩方麵有一（yī）定優勢。在一定溫度和（hé）壓力下，這種沸石分子（zǐ）篩可以吸附有機廢氣中的（de）有機成分，然後把剩餘氣體輸送到下（xià）個環節（jiē）中。在吸附有機廢氣後，通過一（yī）定工序將其轉化，保持並提高吸附劑的再生能力，進而可讓吸附劑（jì）再次投入使用，然（rán）後重複上步驟工序，循環反複，直到（dào）有機廢（fèi）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效果。該技術的主要優勢有：能源消耗少、成本比（bǐ）較（jiào）低、工序操作自動化及分（fèn）離淨化後混合物純（chún）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體效果良好，市場發展前（qián）景廣闊，成為未（wèi）來有機廢氣處理技術的發展方向。

小編總結：有機（jī）廢氣處理除上述處理方法之外，還包括高（gāo）溫及觸媒（méi）燃燒法、活（huó）性炭吸附法、臭氧分解法和（hé）電化學氧化法等。這些方（fāng）法均適用於有機（jī）廢氣處理，但具體采用何種方法，則取決於廢氣濃度、設備裝置和環境溫度等條件。此外，還（hái）需要考（kǎo）慮操作人員的操作水平。