現(xiàn)在，我們知道，揮發(fā)性的有機(jī)化合物，簡稱為VOC(Volatile Organic Compounds))，在工業(yè)生產(chǎn)中，通常作為溶劑來使用，使用之后便散發(fā)到大氣中。現(xiàn)階段，其應(yīng)用比較廣泛的領(lǐng)域包括石油化工、印刷、人造革及電子元器件、烤漆和醫(yī)藥等。本文為大家介紹十種VOC廢氣處理技術(shù)。

VOC廢氣處理技術(shù)工藝介紹

當(dāng)前，VOC廢氣處理技術(shù)主要包括熱破壞法、吸附法、生物法、低溫等離子法、UV光解法、熱力氧化法、液體吸收法、冷凝法、變壓吸附分離與凈化法等。

1.VOC廢氣處理技術(shù)——熱破壞法

熱破壞法是指直接和輔助燃燒有機(jī)氣體，也就是VOC，或利用合適的催化劑加快VOC的化學(xué)反應(yīng)，最終達(dá)到降低有機(jī)物濃度，使其不再具有危害性的一種處理方法。

熱破壞法對于濃度較低的有機(jī)廢氣處理效果比較好，因此，在處理低濃度廢氣中得到了廣泛應(yīng)用。這種方法主要分為兩種，即直接火焰燃燒和催化燃燒。直接火焰燃燒對有機(jī)廢氣的熱處理效率相對較高，一般情況下可達(dá)到99%。而催化燃燒指的是在催化床層的作用下，加快有機(jī)廢氣的化學(xué)反應(yīng)速度。這種方法比直接燃燒用時更少，是高濃度、小流量有機(jī)廢氣凈化的首選技術(shù)。

其缺點(diǎn)是如果離開催化劑輔助，則無法發(fā)揮作用。現(xiàn)階段，可作為催化劑使用的大都是金屬、金屬鹽。這兩種催化劑的催化效果雖說比較好，技術(shù)也已經(jīng)相當(dāng)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(jī)廢氣過程中，還需要有催化劑的載體，其起著提高催化活性和穩(wěn)定性的重要作用。當(dāng)前，多以陶瓷作為催化劑載體，但在未來的催化劑研究當(dāng)中，應(yīng)加快研發(fā)高效活性催化劑及其載體。

2.VOC廢氣處理技術(shù)——吸附法

有機(jī)廢氣中的吸附法主要適用于低濃度、高通量有機(jī)廢氣。現(xiàn)階段，這種有機(jī)廢氣的處理方法已經(jīng)相當(dāng)成熟，能量消耗比較小，但是處理效率卻非常高，而且可以徹底凈化有害有機(jī)廢氣。實(shí)踐證明，這種處理方法值得推廣應(yīng)用。

但是這種方法也存在一定缺陷，它需要的設(shè)備體積比較龐大，而且工藝流程比較復(fù)雜;如果廢氣中有大量雜質(zhì)，則容易導(dǎo)致工作人員中毒。所以，使用此方法處理廢氣的關(guān)鍵在于吸附劑。當(dāng)前，采用吸附法處理有機(jī)廢氣，多使用活性炭，主要是因?yàn)榛钚蕴考?xì)孔結(jié)構(gòu)比較好，吸附性比較強(qiáng)。

此外，經(jīng)過氧化鐵或臭氧處理，活性炭的吸附性能將會更好，有機(jī)廢氣的處理將會更加安全和有效。

3.VOC廢氣處理技術(shù)——生物處理法

從處理的基本原理上講，采用生物處理法處理有機(jī)廢氣，是使用微生物的生理過程把有機(jī)廢氣中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為簡單的無機(jī)物，比如CO2、H2O和其它簡單無機(jī)物等。這是一種無害的有機(jī)廢氣處理方式。

生物凈化法實(shí)際上是利用微生物的生命活動將廢氣中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變成簡單的無機(jī)物（如二氧化碳和水）以及細(xì)胞物質(zhì)等，主要工藝有生物洗滌法，生物過濾法和生物滴濾法。

不同成分、濃度及氣量的氣態(tài)污染物各有其有效的生物凈化系統(tǒng)。生物洗滌塔適宜于處理凈化氣量較小、濃度大、易溶且生物代謝速率較低的廢氣；對于氣量大、濃度低的廢氣可采用生物過濾床；而對于負(fù)荷較高以及污染物降解后會生成酸性物質(zhì)的則以生物滴濾床為好。

生物法處理有機(jī)廢氣是一項(xiàng)新的技術(shù)，由于反應(yīng)器涉及到氣，液，固相傳質(zhì)，以及生化降解過程，影響因素多而復(fù)雜，有關(guān)的理論研究及實(shí)際應(yīng)用還不夠深入廣泛，許多問題需要進(jìn)一步探討和研究。

一般情況下，一個完整的生物處理有機(jī)廢氣過程包括3個基本步驟。

（1） 有機(jī)廢氣中的有機(jī)污染物首先與水接觸，在水中可以迅速溶解。

（2） 在液膜中溶解的有機(jī)物，在液態(tài)濃度低的情況下，可以逐步擴(kuò)散到生物膜中，進(jìn)而被附著在生物膜上的微生物吸收。

（3） 被微生物吸收的有機(jī)廢氣，在其自身生理代謝過程中，將會被降解，最終轉(zhuǎn)化為對環(huán)境沒有損害的化合物質(zhì)。

4.VOC廢氣處理技術(shù)——低溫等離凈化技術(shù)

利用介質(zhì)阻擋放電過程中，等離子體內(nèi)部產(chǎn)生富含極高化學(xué)活性的粒子，如電子、離子、自由基和激發(fā)態(tài)分子等，廢氣中的污染物質(zhì)與這些具有較高能量的活性基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，最終轉(zhuǎn)化為CO2 和 H2O 等物質(zhì)，從而達(dá)到凈化廢氣的目的。

低溫等離子反應(yīng)快，設(shè)備啟動、停止十分迅速，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(guān)系，濕度越大能耗越大，大量能量會被水分子吸收，從而降低電離效果。使用低溫等離子處理廢氣，廢氣直接經(jīng)過放電系統(tǒng)，對于易燃易爆氣體帶來很大安全隱患，容易造成火災(zāi)等重大安全事故。

5.VOC廢氣處理技術(shù)——UV光解凈化技術(shù)

UV光解廢氣處理技術(shù)是指利用高能UV紫外線光束分解空氣中的氧分子產(chǎn)生游離氧（即活性氧），因游離氧所攜帶正負(fù)電子不平衡所以需與氧分子結(jié)合，進(jìn)而產(chǎn)生臭氧，臭氧具有很強(qiáng)的氧化性，通過臭氧對有機(jī)廢氣、惡臭氣體進(jìn)行協(xié)同光解氧化作用，使有機(jī)廢氣、惡臭氣體物質(zhì)降解轉(zhuǎn)化成低分子化合物、水和二氧化碳。

通過采用UV-D 波段內(nèi)的真空紫外線（波長范圍 170-184.9nm），破壞有機(jī)廢氣分子的化學(xué)鍵，使之裂解形成游離狀態(tài)的原子或基團(tuán)（C*、H*、O*等）；同時通過裂解混合空氣中的氧氣，使之形成游離的氧原子并結(jié)合生成臭氧【UV＋O2→O-+O＊(活性氧) O+O2→O3(臭氧)】。具有強(qiáng)氧化性的臭氧（O3）與有機(jī)廢氣分子被裂解生成的原子發(fā)生氧化反應(yīng)，形成 H2O 和 CO2。整個反應(yīng)過程0.1- 0.3 秒，凈化效果與廢氣分子的鍵能、廢氣濃度以及含氧量有關(guān)。整個凈化過程無需添加任何化學(xué)助劑或者特殊限制條件。

UV光解法優(yōu)點(diǎn)：高效除惡臭，脫臭效率可達(dá)到95%以上；適應(yīng)性強(qiáng)，可適應(yīng)中低濃度，大氣量，不同惡臭氣體物質(zhì)的脫臭凈化處理；產(chǎn)品性能穩(wěn)定，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，每天可24小時連續(xù)工作；運(yùn)行成本低本，設(shè)備耗能低，無需專人管理與維護(hù)，只需作定期檢查；安全可靠，因采用光解原理，模塊采取隔爆處理，消除了安全隱患，防火、防爆、防腐蝕性能高，設(shè)備性能安全穩(wěn)定，特別適用于采油(氣)田、石油化工、制藥等防爆要求高的行業(yè)。

6.VOC廢氣處理技術(shù)——氧化法

對于有毒、有害，而且不需要回收的VOC，熱氧化法是最適合的處理技術(shù)和方法。氧化法的基本原理：VOC與O2發(fā)生氧化反應(yīng)，生成CO2和H2O。

從化學(xué)反應(yīng)方程式上看，該氧化反應(yīng)和化學(xué)上的燃燒過程相類似，但其由于VOC濃度比較低，在化學(xué)反應(yīng)中不會產(chǎn)生肉眼可見的火焰。一般情況下，氧化法通過兩種方法可確保氧化反應(yīng)的順利進(jìn)行：a) 加熱。使含有VOC的有機(jī)廢氣達(dá)到反應(yīng)溫度;b) 使用催化劑。如果溫度比較低，則氧化反應(yīng)可在催化劑表面進(jìn)行[7]。所以，有機(jī)廢氣處理的氧化法分為以下兩種方法：

（1）催化氧化法。現(xiàn)階段，催化氧化法使用的催化劑有兩種，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(xì)顆粒形式依附在催化劑載體上，而催化劑載體通常是金屬或陶瓷蜂窩，或散裝填料;非貴金屬催化劑主要是由過渡元素金屬氧化物，比如MnO2，與粘合劑經(jīng)過一定比例混合，然后制成的催化劑。為有效防止催化劑中毒后喪失催化活性，在處理前必須徹底清除可使催化劑中毒的物質(zhì)，比如Pb、Zn和Hg等。如果有機(jī)廢氣中的催化劑毒物、遮蓋質(zhì)無法清除，則不可使用這種催化氧化法處理VOC;

（2）熱氧化法。熱氧化法當(dāng)前分為三種：熱力燃燒式、間壁式、蓄熱式。三種方法的主要區(qū)別在于熱量回收方式。這三種方法均能催化法結(jié)合，降低化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)溫度。

熱力燃燒式熱氧化器，一般情況下是指氣體焚燒爐。這種氣體焚燒爐由助燃劑、混合區(qū)和燃燒室三部分組成。其中，助燃劑，比如天然氣、石油等，是輔助燃料，在燃燒過程中，焚燒爐內(nèi)產(chǎn)生的熱混合區(qū)可對VOC廢氣預(yù)熱，預(yù)熱后便可為有機(jī)廢氣的處理提供足夠空間、時間，最終實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢氣的無害化處理。

在供氧充足條件下，氧化反應(yīng)的反應(yīng)程度——VOC去除率——主要取決于“三T條件”：反應(yīng)溫度(Temperat)、時間(Time)、湍流混合情況(Turbulence)。這“三T條件”是相互聯(lián)系的，在一定范圍內(nèi)，一個條件的改善可使另外兩個條件降低。熱力燃燒式熱氧化器的缺點(diǎn)在于：輔助燃料價格高，導(dǎo)致裝置操作費(fèi)用比較高。

間壁式熱氧化器指的是在熱氧化裝置中，加入間壁式熱交換器，進(jìn)而把燃燒室排出氣體的熱量傳送給氧化裝置進(jìn)口處溫度比較低的氣體，預(yù)熱完成后便可促成氧化反應(yīng)。現(xiàn)階段，間壁式熱交換器的熱回收率最高可達(dá)85%，因此大幅降低了輔助燃料的消耗。

一般情況下，間壁式熱交換器有三種形式：管式、殼式和板式。由于熱氧化溫度必須控制在800 ℃～1 000 ℃范圍內(nèi)，因此，間壁式熱交換必須由不銹鋼或合金材料制成。所以間壁式熱交換器的造價相當(dāng)高，而這也是其缺點(diǎn)所在。此外，材料的熱應(yīng)力也很難消除，這是間壁式熱交換的另外一個缺點(diǎn)。

蓄熱式熱氧化器，簡稱為RTO，在熱氧化裝置中計入蓄熱式熱交換器，在完成VOC預(yù)熱后便可進(jìn)行氧化反應(yīng)。現(xiàn)階段，蓄熱式熱氧化器的熱回收率已經(jīng)達(dá)到了95%，且其占用空間比較小，輔助燃料的消耗也比較少。由于當(dāng)前的蓄熱材料可使用陶瓷填料，其可處理腐蝕性或含有顆粒物的VOC氣體。

現(xiàn)階段，RTO裝置分為旋轉(zhuǎn)式和閥門切換式兩種，其中，閥門切換式是最常見的一種，由2個或多個陶瓷填充床組成，通過切換閥門來達(dá)到改變氣流方向的目的。

7.VOC廢氣處理技術(shù)——回收式熱力焚燒法

回收式熱力焚燒系統(tǒng)（簡稱TNV）是利用燃?xì)饣蛉加椭苯尤紵訜岷袡C(jī)溶劑的廢氣，在高溫作用下，有機(jī)溶劑分子被氧化分解為CO2和水，產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄟ^配套的多級換熱裝置加熱生產(chǎn)過程需要的空氣或熱水，充分回收利用氧化分解有機(jī)廢氣時產(chǎn)生的熱能，降低整個系統(tǒng)的能耗。因此，TNV系統(tǒng)是生產(chǎn)過程需要大量熱量時，處理含有機(jī)溶劑廢氣高效、理想的處理方式，對于新建涂裝生產(chǎn)線，一般采用TNV回收式熱力焚燒系統(tǒng)。

TNV系統(tǒng)由三大部分組成：廢氣預(yù)熱及焚燒系統(tǒng)、循環(huán)風(fēng)供熱系統(tǒng)、新風(fēng)換熱系統(tǒng)

廢氣焚燒集中供熱裝置的特點(diǎn)包括：有機(jī)廢氣在燃燒室的逗留時間為1～2s；有機(jī)廢氣分解率大于99％；熱回收率可達(dá)76％；燃燒器輸出的調(diào)節(jié)比可達(dá)26∶1，最高可達(dá)40∶1。

缺點(diǎn)：在處理低濃度有機(jī)廢氣時，運(yùn)行成本較高；管式熱交換器只是在連續(xù)運(yùn)行時，才有較長的壽命。

8.VOC廢氣處理技術(shù)——液體吸收法

液體吸收法指的是通過吸收劑與有機(jī)廢氣接觸，把有機(jī)廢氣中的有害分子轉(zhuǎn)移到吸收劑中，從而實(shí)現(xiàn)分離有機(jī)廢氣的目的。這種處理方法是一種典型的物理化學(xué)作用過程。有機(jī)廢氣轉(zhuǎn)移到吸收劑中后，采用解析方法把吸收劑中有害分子去除掉，然后回收，實(shí)現(xiàn)吸收劑的重復(fù)使用和利用。

從作用原理的角度劃分，此方法可分為化學(xué)方法和物理方法。物理方法是指利用物質(zhì)之間相溶的原理，把水看作吸收劑，把有機(jī)廢氣中的有害分子去除掉，但是對于不溶于水的廢氣，比如苯，則只能通過化學(xué)方法清除，也就是通過有機(jī)廢氣與溶劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，然后予以去除。

9.VOC廢氣處理技術(shù)——冷凝回收法

在不同溫度下，有機(jī)物質(zhì)的飽和度不同，冷凝回收法便是利用有機(jī)物這一特點(diǎn)來發(fā)揮作用，通過降低或提高系統(tǒng)壓力，把處于蒸汽環(huán)境中的有機(jī)物質(zhì)通過冷凝方式提取出來。冷凝提取后，有機(jī)廢氣便可得到比較高的凈化。

其缺點(diǎn)是操作難度比較大，在常溫下也不容易用冷卻水來完成，需要給冷凝水降溫，所以需要較多費(fèi)用。這種處理方法主要適用于濃度高且溫度比較低的有機(jī)廢氣處理。通常適用于VOC含量高（百分之幾），氣體量較小的有機(jī)廢氣的回收處理，由于大部分VOC是易燃易爆氣體，受到爆炸極限的限制，氣體中的VOC含量不會太高，所以要達(dá)到較高的回收率，需采用很低溫度的冷凝介質(zhì)或高壓措施，這勢必會增加設(shè)備投資和處理成本，因此，該技術(shù)一般是作為一級處理技術(shù)并與其它技術(shù)結(jié)合使用。

10.VOC廢氣處理技術(shù)——變壓吸附分離與凈化技術(shù)

變壓吸附分離與凈化技術(shù)是利用氣體組分可吸附在固體材料上的特性，在有機(jī)廢氣與分離凈化裝置中，氣體的壓力會出現(xiàn)一定的變化，通過這種壓力變化來處理有機(jī)廢氣[6]。

PSA 技術(shù)主要應(yīng)用的是物理法，通過物理法來實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢氣的凈化，使用材料主要是沸石分子篩。沸石分子篩，在吸附選擇性和吸附量兩方面有一定優(yōu)勢。在一定溫度和壓力下，這種沸石分子篩可以吸附有機(jī)廢氣中的有機(jī)成分，然后把剩余氣體輸送到下個環(huán)節(jié)中。在吸附有機(jī)廢氣后，通過一定工序?qū)⑵滢D(zhuǎn)化，保持并提高吸附劑的再生能力，進(jìn)而可讓吸附劑再次投入使用，然后重復(fù)上步驟工序，循環(huán)反復(fù)，直到有機(jī)廢氣得到凈化。

近年來，該技術(shù)開始在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用，對于氣體分離有良好效果。該技術(shù)的主要優(yōu)勢有：能源消耗少、成本比較低、工序操作自動化及分離凈化后混合物純度比較高、環(huán)境污染小等。使用該技術(shù)對于回收和處理有一定價值的氣體效果良好，市場發(fā)展前景廣闊，成為未來有機(jī)廢氣處理技術(shù)的發(fā)展方向。

小編總結(jié)：有機(jī)廢氣處理除上述處理方法之外，還包括高溫及觸媒燃燒法、活性炭吸附法、臭氧分解法和電化學(xué)氧化法等。這些方法均適用于有機(jī)廢氣處理，但具體采用何種方法，則取決于廢氣濃度、設(shè)備裝置和環(huán)境溫度等條件。此外，還需要考慮操作人員的操作水平。