揮發(fā)性有機(jī)物

關(guān)于揮發(fā)性有機(jī)物定義揮發(fā)性有機(jī)化合物

VOCs（VolatileOrganicCompounds)是一類有機(jī)化合物的統(tǒng)稱，通常是指在室溫下飽和蒸氣壓大于133.132kPa、常壓下沸點(diǎn)50-260℃以內(nèi)的有機(jī)化合物，包括烴類、鹵代烴、芳香烴、多環(huán)芳香烴等。第2頁,共44頁，2024年2月25日，星期天第3頁,共44頁，2024年2月25日，星期天1990年美國清潔空氣法(CAA)中規(guī)定了188種有毒有害氣體污染物(HAP)，包括166種有機(jī)物；1996年美國EPA“國家大氣毒性評(píng)估”(NATA)確認(rèn)33種有毒物質(zhì)作為優(yōu)先控制物種，其中16種為VOCs。第4頁,共44頁，2024年2月25日，星期天VOCs已檢測出的有300多種，常見VOC：第5頁,共44頁，2024年2月25日，星期天第6頁,共44頁，2024年2月25日，星期天危害

(1)

對(duì)環(huán)境、生態(tài)的影響:部分VOCs在光線的照射下，能和氧化劑發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，形成更有毒性的光化學(xué)煙霧，對(duì)動(dòng)物和植物造成嚴(yán)重的傷害；部分含氟的VOCs，如含氫氯氟烴(HCFCS)和氯氟烴(CFCS)，對(duì)臭氧層具有破壞作用，引起溫室效應(yīng)；很多VOCs屬于易燃易爆類有機(jī)化合物，易引起火災(zāi)和爆炸。第7頁,共44頁，2024年2月25日，星期天(2)

對(duì)人體的影響:1）損害神經(jīng)的溶劑，如伯醇類（甲醇除外）、醚類、醛類、酮類、部分酯類、芐醇類等；2）肺中毒溶劑，如羧基甲酯類、甲酸酯類；3）血液中毒溶劑，如苯及其衍生物、乙二醇類；4）肝臟及新陳代謝中毒的溶劑，如鹵代烴類；5）腎臟中毒的溶劑，如四氯乙烷及乙二醇類第8頁,共44頁，2024年2月25日，星期天第9頁,共44頁，2024年2月25日，星期天第10頁,共44頁，2024年2月25日，星期天有機(jī)廢氣治理控制技術(shù)取得了較大進(jìn)展，根據(jù)處理形式大體可分為回收技術(shù)和銷毀技術(shù)兩大類。

第11頁,共44頁，2024年2月25日，星期天吸收法吸收法是利用液體吸收而將VOC轉(zhuǎn)移到吸收劑中的特性，將VOCs從廢氣中分離的方法。適用范圍：氣體量較大，中等濃度的含VOC廢氣的處理優(yōu)點(diǎn)：處理效率高，適用范圍大缺點(diǎn)：消耗大量的吸收劑和氧化劑，吸收產(chǎn)物后處理費(fèi)用大，且易造成二次污染吸收效果取決于有機(jī)廢氣在吸收劑中的溶解度和濃度、操作條件、吸收劑的性質(zhì)。吸收工藝的設(shè)計(jì)關(guān)鍵是選擇恰當(dāng)?shù)奈談Ｋx吸收劑必須對(duì)所去除VOCs有較大溶解度。吸收設(shè)備：噴淋洗滌器、泡沫洗滌器、文氏管洗滌器等第12頁,共44頁，2024年2月25日，星期天VOC的常用方法為物理吸收法，一般選用高沸點(diǎn)、低蒸氣壓的油類作為吸收劑，如柴油、煤油、水等適用范圍：常溫、大風(fēng)量、中等濃度的有機(jī)廢氣的處理。特點(diǎn)：凈化度較高，常溫下的凈化率大約在82%-95%?；瘜W(xué)吸收法是通過化學(xué)反應(yīng)將廢氣中的有機(jī)物吸收并轉(zhuǎn)化為無毒、無害的物質(zhì)的方法。缺點(diǎn)：工藝比較復(fù)雜，吸收效率有時(shí)不高，吸收液需要再次處理，否則會(huì)造成廢水的污染。優(yōu)點(diǎn)：化學(xué)吸收有很高的選擇性,降低溶質(zhì)的平衡分壓。

第13頁,共44頁，2024年2月25日，星期天噴淋洗滌器第14頁,共44頁，2024年2月25日，星期天第15頁,共44頁，2024年2月25日，星期天文氏管洗滌器第16頁,共44頁，2024年2月25日，星期天吸附法

利用吸附劑的密集的細(xì)孔結(jié)構(gòu)，對(duì)有機(jī)廢氣具有特殊的吸附性能，達(dá)到凈化廢氣的目的。作為吸附劑材料應(yīng)具有吸附性能好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐酸堿、耐水、耐高溫高溫，不易破碎和空氣阻力小等特性。吸附法與其他方法相比：1.具有有機(jī)廢氣的去除率高、能耗低、吸附法一般屬于物理吸附，吸附劑可以重復(fù)再生利用、適用面廣等特點(diǎn)；2.處理設(shè)備龐大，當(dāng)處理體系中含有煙、粉塵、油等物質(zhì)時(shí)，為防止吸附劑的毛細(xì)孔被堵塞，必須經(jīng)過預(yù)處理。第17頁,共44頁，2024年2月25日，星期天吸附劑主要是以碳質(zhì)為原料的各種活性炭，它包括:普通活性炭、炭分子篩和活性炭纖維，是一類具有非極性表面，為疏水性和親有機(jī)物的吸附劑。其孔穴豐富，比表面積大，所以它的吸附能力強(qiáng)，應(yīng)用最廣，尤其是活性炭己經(jīng)廣泛的用于苯系物、鹵代烴的處理中。其它吸附劑還有硅膠、活性氧化鋁、沸石分子篩和白土等。第18頁,共44頁，2024年2月25日，星期天揮發(fā)性有機(jī)物大多數(shù)屬于非極性或弱極性物質(zhì)，因此要選用非極性吸附劑來進(jìn)行吸附。其中應(yīng)用最廣泛、效果良好的吸附劑是活性炭。第19頁,共44頁，2024年2月25日，星期天活性炭原材料：含炭物質(zhì)，如木材、煤炭、石油焦炭和果殼等。不同原料的活性炭吸附性能有很大的區(qū)別；當(dāng)原料相同時(shí)，制備工藝不同，吸附性能也可能有很大的差異，具體表現(xiàn)在炭化溫度、時(shí)間、活化方式、活化溫度乃至活化設(shè)備的不同都影響到活性炭的晶體結(jié)構(gòu)、表面積、孔徑分布和孔隙率，因而影響到它們的吸附性能。第20頁,共44頁，2024年2月25日，星期天活性炭（低濃度、低溫度(<40℃)和低濕度）優(yōu)

點(diǎn)：1.凈化效率高、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制、設(shè)備簡單；2.孔隙結(jié)構(gòu)高度發(fā)達(dá)、比表面積大；炭表面上含有域可以附加上各種官能團(tuán)；具有催化活性；性能穩(wěn)定，能在不同溫度和酸堿度下使用，可以再生（與樹脂、硅膠、沸石等吸附劑相比）。缺

點(diǎn)：吸附容量較小、設(shè)備體積大。不適用于溫度高于40℃、氣體相對(duì)濕度超過50%的氣體的吸附處理；此外也不適用于易發(fā)生反應(yīng)、活性大的溶劑的吸附，該類有機(jī)物會(huì)與活性炭或在活性炭表面進(jìn)行反應(yīng)而堵塞炭孔，這種情況可采用炭纖維或沸石作為吸附劑。其吸附效果主要取決于操作條件(如溫度、濕度、流速等)、吸附劑性質(zhì)和吸附質(zhì)的性質(zhì)和濃度。第21頁,共44頁，2024年2月25日，星期天活性炭吸附VOCs的影響因素1.活性炭性質(zhì)孔隙結(jié)構(gòu)的影響表面官能團(tuán)的存在2.VOCs性質(zhì)的影響VOCs的工藝條件對(duì)穿透曲線的影響（入口濃度、填充密度、氣速、接觸時(shí)間等）水蒸汽的存在對(duì)有機(jī)物吸附的影響（尤其極性小的物質(zhì)）揮發(fā)性有機(jī)物的物理性質(zhì)的影響（分子量↓、沸點(diǎn)↓和偶極距↓、揮發(fā)性↑）3.多組分吸附時(shí)的相互影響（競爭吸附，其受初始濃度、吸附劑性質(zhì)以及吸附等溫線的影響）第22頁,共44頁，2024年2月25日，星期天對(duì)于非極性的動(dòng)態(tài)吸附過程，比表面積、孔徑分布等孔隙結(jié)構(gòu)起主要作用；而對(duì)于極性大的有機(jī)溶劑的吸附，活性炭的表面化合物的影響較大，但隨著有機(jī)溶劑碳原子的增加，影響作用變小。因此活性炭對(duì)有機(jī)物的吸附中，比表面積和孔結(jié)構(gòu)起主要的作用，只有當(dāng)這兩因素較小時(shí)，官能團(tuán)的影響才明顯。通過對(duì)活性炭的表面修飾，加載表面官能團(tuán)，可以對(duì)活性炭進(jìn)行改性，提高活性炭的吸附性能和選擇性（如：增加表面酸性，可增強(qiáng)對(duì)堿性物質(zhì)的吸附，減弱對(duì)酸性物質(zhì)的吸附）。表面官能團(tuán)的存在

電荷分布不均勻

對(duì)極性和非極性物質(zhì)的吸附行為第23頁,共44頁，2024年2月25日，星期天有機(jī)廢氣通過活性炭床層時(shí)，開始階段多組分均等地吸附于活性炭上，但隨著沸點(diǎn)較高組分在床內(nèi)保留量的增大。相對(duì)揮發(fā)性大的蒸氣開始重新汽化，達(dá)到穿透點(diǎn)后，排出的蒸氣大部分由揮發(fā)性較強(qiáng)的組分組成。在此階段，沸點(diǎn)較高的組分開始置換較低沸點(diǎn)的組分。多組分吸附有如下趨勢：1)分子量較大的有機(jī)物的吸附通常能置換低分子量較小的有機(jī)物的吸附；2)多組分蒸氣同時(shí)吸附加大了傳質(zhì)區(qū)的長度，有可能需增長吸附床的長度；3)多組分吸附時(shí)，給定系統(tǒng)的效率會(huì)降低。多組分吸附第24頁,共44頁，2024年2月25日，星期天活性炭纖維是以有機(jī)化合物纖維，如聚丙烯、酚醛樹脂、聚乙烯醇等，為基本原料經(jīng)特殊加工制成的。它以巨大的比表面積、外表面積和非常發(fā)達(dá)的微孔結(jié)構(gòu)而具有很大的吸附能力，纖維上有很多微孔可以直接與有機(jī)物接觸而不是象顆?；钚蕴磕菢右韧ㄟ^大孔、過渡孔，才能到達(dá)微孔，因此，活性炭纖維更易于吸附低濃度的VOC。與顆粒活性炭相比，其吸附有機(jī)物的能力高出115-210倍，吸附速度也快3倍左右。由于活性炭纖維的吸附能力強(qiáng)，故吸附裝置可以小型化，吸附劑的用量也可以少些，降低處理費(fèi)用。第25頁,共44頁，2024年2月25日，星期天固定床吸附法流動(dòng)床吸附法濃縮輪吸附法吸附法：活性炭是應(yīng)用最為廣泛第26頁,共44頁，2024年2月25日，星期天第27頁,共44頁，2024年2月25日，星期天固定床吸附第28頁,共44頁，2024年2月25日，星期天第29頁,共44頁，2024年2月25日，星期天第30頁,共44頁，2024年2月25日，星期天流動(dòng)床吸附

流動(dòng)床吸附系統(tǒng)由吸附單元和脫附單元組成。廢氣由吸附床底部進(jìn)入，自下而上地流動(dòng)，使吸附劑流態(tài)化，VOC與吸附劑接觸后被吸附，凈化后的廢氣由頂部排出，吸附了VOC的吸附劑由底部排出，進(jìn)入脫附單元。在脫附單元內(nèi)，加熱吸附劑，使有機(jī)物脫附出來，將氣體引入冷凝單元去回收有機(jī)溶劑。再生后的吸附劑送回吸附單元頂部繼續(xù)進(jìn)行吸附操作。第31頁,共44頁，2024年2月25日，星期天第32頁,共44頁，2024年2月25日，星期天濃縮輪法濃縮輪是一個(gè)裝滿吸附劑的旋轉(zhuǎn)輪。廢氣由旋轉(zhuǎn)輪的上游側(cè)進(jìn)入濃縮輪的吸附區(qū)，其中被吸附凈化后的廢氣由旋轉(zhuǎn)輪的下游排出;同時(shí)另一股流量較小的、溫度較高的脫附氣朝廢氣氣流相反的方向進(jìn)入濃縮輪的脫附區(qū)，將已吸附的VOC脫附出來。濃縮輪以一定速度緩慢旋轉(zhuǎn)，這樣在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)就可以完成吸附和脫附操作，使VOC得到濃縮，大大降低了設(shè)備投資。第33頁,共44頁，2024年2月25日，星期天低VOC濃度、大風(fēng)量工業(yè)廢氣第34頁,共44頁，2024年2月25日，星期天第35頁,共44頁，2024年2月25日，星期天1)變溫法2)變壓法3)惰性吹掃汽提法4)置換氣吹掃法目前對(duì)于吸附揮發(fā)性有機(jī)物的活性炭來說應(yīng)用較多的是高溫水蒸汽吹掃法,此外還有熱空氣解析、真空解析。吸附劑再生吸附劑的吸附容量在1%-40%之間第36頁,共44頁，2024年2月25日，星期天利用有機(jī)物與水的不互溶性，經(jīng)脫附、冷凝、分離后回收有機(jī)物。優(yōu)

點(diǎn)：供熱量大，很容易得到必要的水蒸汽量。其中最大的優(yōu)點(diǎn)是因?yàn)榻馕鏊羝诨钚蕴康募?xì)孔表面凝結(jié)所產(chǎn)生的熱能，可以有效地使吸附劑解析回收。吸附劑解析回收所必須的水蒸汽可以根據(jù)熱計(jì)算來求。水蒸汽解析法第37頁,共44頁，2024年2月25日，星期天第38頁,共44