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在对工业废气VOCs进行治理的过程中,针对不同的废气治理需求,开发了不同的处理工艺,例如吸收法、氧化法、吸附法、生物法、等离子法等。从我国现阶段的工业废气治理现状来看,燃烧氧化法和吸附法是应用最广泛的两种废气治理工艺,而生物法和等离子法是当前VOCs废气治理的前沿热点技术。
1.1吸收法
通过吸收法对工业废气进行治理,是我国较为传统的一种治理方法。从原理上来看,吸收法就是在充分利用多种油类物质与VOCs互溶的特点,同时将高沸点、低蒸汽的油类作为吸收剂,来对VOCs废气进行吸收,从而起到废气治理的作用。在实际的吸收法应用的过程中,通常采用填料洗涤吸收塔作为VOCs处理的吸收器,而吸收剂大多采用柴油、灯油、碳酸丙烯酯及等材料,针对VOCs废气的特点,还会增加一些活性剂或乳液来提升对VOCs废气的吸收效果。通过吸收法对VOCs废气进行处理,优点在于操作简单、治理成本不高,缺点在于治理效率较低,而且对相关废气治理设备造成一定的损害。
1.2氧化法
采用氧化法对VOCs进行治理,需要一定的条件支持,例如热能、催化剂、特定光源等,通过化学反应来对VOCs进行分解,使其分解为CO2和H2O。依据氧化法在处理VOCs废气中采用的工艺不同,可以进一步划分为燃烧氧化、催化燃烧氧化以及光催化三种方法。
1.2.1燃烧氧化法
燃烧氧化法在实际的应用过程中有分为直接燃烧以及热力燃烧。简单的来讲,直接燃烧就是通过对易燃度较高的燃料,对废气进行氧化消除,这种处理方式通常适用于对浓度较高的废气进行处理。在通过热力燃烧法对废气进行处理时,并不会直接使用利用易燃的燃料进行燃烧,而是采用燃料来进行释放热量,从而对VOCs废气进行净化。通过高温的作用,促使VOCs中的有害物质氧化为CO2和H2O,从而实现清除废气的作用。蓄热式氧化系统主要由三个部分主城,分别是陶瓷蓄热床、自动控制阀、燃烧室。现阶段我国蓄热式废气处理设备大多由陶瓷材料构成,在对废气进行处理的过程中,陶瓷材料能够对气流方向进行定期的调控,从而对气体中的热能进行存储。在对废气进行燃烧的过程中,陶瓷材料蓄留的热能能够释放,从而起到补热的作用。同时,利用热交换器还能够对处理的尾气中含有的热量进行回收,从而有效地减少废气治理过程中对热能的消耗,提升废气治理的经济效益。
1.2.2催化燃烧氧化法
催化燃烧氧化法就是在催化剂的帮助下,使VOCs废气在较低的温度条件下进行氧化燃烧,从而分解为CO2和H2O。这种废气处理方法的主要特点在于,在实际的处理过程中,对预热的温度要求不高,VOCs废气在进行精华的过程中处于无焰燃烧的状态,从而能够有效地提升废气治理的安全性,同时还能够对VOCs废气的浓度以及热值进行有效的控制,从而降低废气治理的成本。但是在我国过去工业废气治理过程中所采用的催化燃烧法有着非常明显的缺陷,一是在催化剂与废气中的重金属、卤素以及硫化物等物质混合之后,容易出现失效的现象;二是当处理的VOCs废气浓度较低或者气流量过大时,仅靠可燃物燃烧放热难以维持催化剂床层必需的净化反应温度,因此在设备启动、运行中仍需耗费较多的能量或燃料。近年来研究较多的是利用蓄热技术的流向变换催化燃烧技术,流向变换催化燃烧技术在工艺上具有独特的优势,在环境工程、低品位能源利用方面有了大量的应用。
1.2.3光催化氧化法
这种废气处理方法,主要是通过对催化剂所具有的光催化特性,来促使VOCs废气发生氧化,从而分解为生成CO2和H2O。在实际的废气处理过程中,光催化氧化法常用的催化剂主要以金属氧化物和金属硫化物为主,常见的有TiO2、ZnO、Fe2O2等,在这些催化材料中,TiO2凭借其出色的催化性能和稳定性,得到了广泛的应用,所以现阶段我国废气治理过程中使用最多的催化材料主要就是TiO2。通过对光催化氧化法的应用,能够有效的将VOCs废气中的有害物质转化为无害的无机分子,而且在处理的过程中不会产生过多的副产物。然而,这一废气处理方法的缺陷在于,催化剂在使用的过程中经常出现活性丧失和难以固定的情况,而且在处理流量较大的废气时,并不能够起到很好的处理效果。
1.4生物法
生物法净化VOCs污染物的过程,是通过污染物由气态转移到液相或固相表面的液膜中的传质过程,将污染物在液相或固相的表面吸附,然后被微生物降解净化。该技术适合处理无回收利用价值又污染环境的低浓度VOCs废气,属于目前世界上工业VOCs废气净化领域的前沿热点技术。