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據中國涂料工業協會產業發展部相關資料,2011年,國內行業排放VOCs在人為源中占比情況是:溶劑使用(印刷和包裝印刷、皮毛加工制造、木材加工和金屬冶煉等)約23%,排 位;移動源(機動車等)約21%,居 ;生活源(建筑裝飾、生物質焚燒、服裝干洗等)約20%,排第三;涂料涂裝行業約12%,排第四,毫無疑問是減排的行業之一。2012年10月,環境保護部擬寫《區域大氣污染防治“十二五”規劃》,經國務院批復并下發組織實施,其中關于揮發性物綜合整治提出了開展VOC排放摸底調研、完善行業排放控制要求、加強表面涂裝工藝VOC排放控制和推進溶劑使用工藝VOC治理等項措施。
VOC處理技術大體可以分為回收和分解兩大類。
一、回收法
VOC的回收處理技術主要包括吸附法、凝縮法和吸收法。
1、吸附法
吸附法是活性炭凈化設備通過采用選擇性吸附劑物理性吸附和捕捉VOC的方法,吸附材料可分為兩類,一類是活性碳(普通活性炭、破碎狀碳素纖維蜂窩等),另一類是無機類吸附材料(沸石、硅石等)?;钚蕴渴且蕴紴橹饕煞值亩嗫踪|物質,其細孔可以選擇性的吸附比細孔小的粒狀的物,通過升溫、減壓、吹入水蒸氣等來實現解吸附?;钚蕴课椒ǖ膬烖c是可以回收VOC再利用,且吸附時不需要能源,缺點是需要 成本,吸附材料會逐漸劣化,解吸附時會有部分VOC殘留?;钚蕴课ㄖ饕迷诨瘜W成套設備的清洗、大樓空調等。沸石是結晶結構相對有較大空隙的鋁硅酸鹽的總稱,目前人工合成可以生產各種材質的沸石。與活性炭吸附類似,沸石也是利用其空隙吸附物,通過升溫、減壓等來實施解吸附。沸石吸附法除了具備活性炭吸附的優點外,還具有不燃性,其缺點是成本要高。沸石吸附法主要用于化學成套設備清洗、加油站等。在選擇吸附材料時應該根據其優缺點及生產工藝合理選擇,比如,普通活性炭因成本較低利用較為廣泛,但是由于其容易吸附水,所以不適用于溫度高于40℃、氣體相對濕度大的氣體吸附處理,也不適用于易發生反應、活性大的溶劑的吸附,因為該類物會與活性炭表面反應而造成堵塞,這種情祝下應該選擇破碎狀碳素纖維蜂窩或者沸石作為吸附材料。
2、吸收法
吸收法是根據物相似相溶的原理,采用低揮發溶劑對VOC進行吸收,再利用VOC分子和吸收劑物理性質的差異進行分離的方法。按照吸收機理可以分為物理吸收和化學吸收。通常VOC的吸收為物理吸收,使用的吸收劑常為柴油、煤油或者其它溶劑。任何可溶解于吸收劑的VOC均可以從氣相轉移到液相中,之后對吸收液進行處理。吸收法的優點在于可以回收有用成分,其缺點在于吸收劑很難選取,吸收范圍有限,費用高,且容易造成二次污染。吸收法通常適用于中等濃度、排氣量大的VOC的處理。
3、凝縮法
凝縮法是利用不同溫度下物質的飽和度不同,通過降低或提高系統壓力,把處于蒸汽環境中的物質通過冷凝方式提取出來。凝縮法的優點是凝縮后廢氣可比較高的凈化,其缺點是操作難度很大,常溫下也不容易用冷卻水來實現,需要給冷凝水降溫,所以需要的費用昂貴。凝縮法主要適用于且溫度比較低的廢氣的處理。
二、分解法
VOC的分解處理技術包括燃燒法和非燃燒法。
1、燃燒法
VOC的燃燒法是指將VOC中的碳氧化分解為CO2的處理方法,分為直接燃燒法、蓄熱燃燒法和催化燃燒法。
大多數VOC是由碳、氫、氧等構成的化合物。直接燃燒法是利用助燃劑,在650~800℃左右的高溫下使VOC燃燒被分解為CO2、水等物質,助燃劑使用煤油、重油、輕油等液體燃料,或者 氣、液化氣等氣體燃料。直接燃燒法的優點是裝置便宜、容易保養,不分VOC種類,其缺點是低濃度的話需要添加助燃劑,且會產生CO2。直接燃燒法通常用于涂裝、印刷、化學成套設備等行業。蓄熱燃燒法是利用蓄熱體(陶瓷)蓄熱燃燒來分解VOC。蓄熱燃燒法的優點是熱(90%~),自然濃度低,其缺點是裝置很貴,不能間斷運轉,需要采取對策處理蓄熱材料的網眼堵塞問題。蓄熱燃燒法通常用于涂裝、印刷、化學成套設備等行業。催化燃燒法是利用加入催化劑降低氧化分解VOC所需要的溫度,加入催化劑后VOC氧化的溫度可以降低至200~400度。催化燃燒法的優點是可以低溫燃燒,氮氧化物的產生量較少,容易保養,其缺點是催化劑很貴,硅、磷、硫磺等受催化劑影響失去活力。催化燃燒法通常用于印刷、化學成套設備等行業。
2、非燃燒法
非燃燒法包括生物處理、光催化劑、放電等離子體、膜分離等。
生物處理法是將含有VOC的氣體通過微生物填充層,利用微生物的生理過程把VOC轉化為簡單的無機物,比如CO2、水和其它簡單的無機物等,這是一種無公害的廢氣處理方式。生物處理法的優點是流程和設備簡單,一般不消耗有用原料,運行能耗的費用低,較少形成二次污染物;其缺點是設備體積大,微生物受溫度、濕度影響較大。生物處理法主要用于處理低濃度的VOC。光催化劑法是光催化劑在紫外光的輻射下,產生具有較強氧化能力的空穴,可以分解VOC為CO2和水。光催化法的優點是 的凈化,對絕大部分VOC都能起到作用,在常溫下可以實現,不存在飽和問題;其缺點是可能產生二次污染物,比如O3。等放電等離子體法是利用 電子輻射(分解、氧化或還原)化學技術,將VOC的結構破壞,并轉化為其他易回收的形式或的物質。放電等離子體法的優點是分辨率高、節能、常溫處理,缺點是有可能產生氮氧化物、有可能生成其他二次生成物膜分離法是采用對VOC具有選擇性滲透的高分子膜,在 壓力下使VOC滲透而被分離的技術,富集了的VOC氣體需要通過其它回收系統進行回收處理。