1.1 VOCs 基本概念：
VOCs(volatile organic compounds)揮發(fā)性有機(jī)物，是指常溫下飽和蒸汽 壓大于 70Pa、常壓下沸點(diǎn)在 260℃以下的有機(jī)化合物，或在 20℃條件下蒸汽壓 大于或者等于 10Pa 具有相應(yīng)揮發(fā)性的全部有機(jī)化合物。
1.2 VOCs 分類：
VOC 按其化學(xué)結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步分為：烷類、芳烴類、烯類、鹵烴類、酯 類、醛類、酮類和其他化合物。目前已鑒定出的有 300 多種。***常見的有苯、 甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、三氯甲烷、三氯乙烷、二異氰酸酯(TDI)、 二異氰甲苯酯等。
VOCs 有機(jī)廢氣種類繁多，來(lái)源廣泛，治理難度大，根據(jù)部分國(guó)外主要環(huán)境優(yōu) 先污染物名錄，VOCs 占 80％以上。一次性投資和操作費(fèi)用高，基本上無(wú)回收利 用價(jià)值。成分復(fù)雜的有機(jī)廢氣則更加難以凈化、分離和回收。
催化燃燒一體機(jī)
1.3 VOCs 危害：VOCs 由于成分復(fù)雜，在環(huán)境中會(huì)導(dǎo)致復(fù)合型污染，誘發(fā)霧霾 ，產(chǎn)生光化學(xué) 煙霧；且刺激人體呼吸系統(tǒng)、皮膚和眼晴，從而導(dǎo)致血液、神經(jīng)系統(tǒng)和肝腎臟的 病變，具有致 “三致”作用。
1.4 VOCs 來(lái)源：
VOCs 來(lái)源廣泛，工業(yè)源主要污染物包括石化工業(yè)和煤炭加工與轉(zhuǎn)化，多包 含烷烴、烯烴、硫醇、硫 醚、多環(huán)芳烴等；家具行業(yè)主要為乙酸丁酯、乙苯、 間對(duì)二甲苯等；包裝印刷工業(yè)中的苯系物、醇類、脂類和酮類；油類儲(chǔ)運(yùn)和銷 售過(guò)程，涂料、油墨、膠粘劑、農(nóng)藥等以 VOCs 為原料的生產(chǎn)行業(yè)，涂裝、印 刷、粘合、工業(yè)清洗等含 VOCs 產(chǎn)品的使用過(guò)程；生活源包括建筑裝飾裝修、餐 飲服務(wù)和服裝干洗等
2. VOCs 治理技術(shù)：
VOCs 污染防治分為兩個(gè)方面即源頭控制和末端治理綜合防治方法。源頭控制 可實(shí)施的方案很少，無(wú)非是采用***的技術(shù)，提高轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)高效，集中收集廢 氣，減少排放等。末端處理技術(shù)主要分兩大類：回收利用技術(shù)和銷毀技術(shù)。回收利用技術(shù)的基本思路是通過(guò)物理的方法，改變溫度、壓力或采用選擇性吸附劑和 選擇性滲透膜等，對(duì)排放的 VOCs 進(jìn)行吸收、過(guò)濾、分離，然后進(jìn)行提純等處理， 再資源化循環(huán)利用，包括冷凝法、吸收法、吸附法、膜分離法；銷毀技術(shù)處理的 基本思路是通過(guò)燃燒等化學(xué)反應(yīng)或生化反應(yīng)，用熱、光、催化劑或微生物等，把 排放的 VOCs 分解轉(zhuǎn)化為為其他無(wú)毒無(wú)害的物質(zhì)，包括熱力焚燒法、催化燃燒法、 生物降解法、光氧催化法、活性炭吸附法、等離子體技術(shù)。
4萬(wàn)風(fēng)量催化燃燒
吸附法是利用某些具有吸附能力的物質(zhì)如活性炭、硅膠、沸石分子篩、活性 氧化鋁等吸附有害成分而達(dá)到消除有害污染的目的。
吸附效果取決于吸附劑性質(zhì)（比表面積、孔徑與孔隙等）、氣相污染物種類 和吸附系統(tǒng)的操作溫度、濕度、壓力等因素。吸附劑要具有密集的細(xì)孔結(jié)構(gòu)， 內(nèi)表面積大，吸附性能好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐酸堿，耐水，耐高溫高壓，不易 破碎，對(duì)空氣阻力小。常用的吸附劑主要有活性炭（顆粒狀和纖維狀）、活性氧 化鋁、硅膠、人工沸石等。
吸附法的運(yùn)行機(jī)理是利用吸附質(zhì)表面分子官能團(tuán)具有極大的表面能，其微孔 相對(duì)孔壁分子共同作用形成強(qiáng)大的分子 場(chǎng)，形成較大的范德華力來(lái)捕捉、截流、 過(guò)濾 VOCS 氣體分子，再經(jīng)過(guò)改變溫度、壓力，或用置換物置換等方式進(jìn)行脫附 再生，再經(jīng)過(guò)冷凝或吸收回收揮發(fā)性有機(jī)化合物的方法。用吸附質(zhì)吸附回收 VOC，以脫附和回收方法的不同，有濕式吸附回收法和干式吸附回收法。濕式吸附回收 法的脫附方法為水蒸汽脫附，回收方法為冷凝回收，重力分離；干式吸附回收法 的脫附方法為真空脫附，回收方法為高濃度吸附質(zhì)選擇性吸收回收。
吸附法與其它凈化方法的集成技術(shù)治理眾多行業(yè)的有機(jī)廢氣，在國(guó)內(nèi)得到了 推廣應(yīng)用。如采用液體吸附和活性炭吸附法聯(lián)合處理高濃度可回收苯乙烯廢氣； 采用吸附法和催化燃燒法聯(lián)合處理丙酮廢氣等。吸附法與其它凈化方法聯(lián)用后不 僅避免了兩種方法各自的缺點(diǎn)，而且具有吸附效率高，無(wú)二次污染等特點(diǎn)。
2.2 吸收法
吸收技術(shù)主要是由廢氣和洗滌液接觸，以液體溶劑作為吸收劑，使廢氣中的 有害成分被液體吸收，從而達(dá)到凈化的目的，其吸收過(guò)程是根據(jù)有機(jī)物相似相溶 原理，常采用沸點(diǎn)較高、蒸氣壓較低的柴油、煤油作為溶劑，使 VOC 從氣相轉(zhuǎn) 移到液相中，然后對(duì)吸收液進(jìn)行解吸處理，回收其中的 VOC，同時(shí)使溶劑得以再 生。該法不僅能消除氣態(tài)污染物，還能回收一些有用的物質(zhì)，可用來(lái)處理氣體流 量一般為 3000～15 000 m3/h、濃度為 0.05%～0.5%（體積分?jǐn)?shù)）的 VOC，去除 率可達(dá)到 95%～98%。此方法適用于髙水溶性 VOCs，不適用于低濃度氣體，此方 法技術(shù)成熟，可去除氣態(tài)顆粒物，對(duì)酸性氣體能夠高效去除，且投資成本低占地 空間小，但存在后續(xù)廢水處理問(wèn)題。目前，很少采用吸收法治理廢氣，主要原因 是無(wú)合適的吸收劑可以選擇。
噴淋塔案例
該法的優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)處理大風(fēng)量、常溫、低濃度有機(jī)廢氣比較有效且費(fèi)用低， 而且能將污染物轉(zhuǎn)化為有用產(chǎn)品。但溶劑吸收法仍有不足之處，由于吸收劑后處 理投資大，對(duì)有機(jī)成分選擇性大，易出現(xiàn)二次污染。因而在處理 VOC 時(shí)需要選擇 多種不同溶劑分別進(jìn)行吸收，較大增加了成本與技術(shù)復(fù)雜性。另外，有機(jī)物在吸 收劑中的溶解度、有機(jī)廢氣的濃度、吸收器的結(jié)構(gòu)形式，如填料塔、噴淋塔，液 氣比、溫度等操作參數(shù)等均為吸收法的影響因素，任何一項(xiàng)發(fā)生改變將或多或少 影響到吸收法效用。冷凝法是利用氣態(tài)污染物在不同溫度及壓力下具有不同飽和蒸汽壓。在降低 溫度或增加大氣力條件下，使某些污染物凝結(jié)出來(lái)，以達(dá)到凈化或回收的目的。 所需設(shè)備和操作條件比較簡(jiǎn)單，回收物質(zhì)純度高，但凈化程度不高，耗能較高， 對(duì)低濃度廢氣的凈化更是如此。冷凝法適用于處理高濃度有機(jī)廢氣，特別是組分 單純的氣體的回收。
膜分離是利用天 然或人 工合成的膜材料 分離污染物的過(guò)程。原 理是氣 體分 子在膜的表面溶解產(chǎn)生濃度梯度，因?yàn)椴煌瑲怏w分子通過(guò)致密膜的溶解-擴(kuò)散速 度有所不同，使氣體分子由膜內(nèi)向膜另一側(cè)擴(kuò)散，***后從膜的另一側(cè)表面解吸， ***終達(dá)到分離目的。該法是一種新型的高效分離方法，適合處理高濃度的有機(jī)廢 氣。 有機(jī)廢氣首***行冷凝回收，余下的進(jìn)入膜分離后排放。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是 投資少、見效快、流程簡(jiǎn)單、回收率高、能耗低、無(wú)二次污染 ，缺點(diǎn)是膜國(guó)產(chǎn) 率低，價(jià)格昂貴，而且膜壽命短；膜分離裝置要求穩(wěn)流、穩(wěn)壓氣體，操作要求高。
膜分離有機(jī)蒸氣回收系統(tǒng)是通過(guò)溶解-擴(kuò)散機(jī)理來(lái)實(shí)現(xiàn)分離的。分離膜由涂 層和支撐層組成的復(fù)合膜，涂層一般具有高選擇性，也決定了分離性能，支撐層 對(duì)膜的性能也有重要影響。膜技術(shù)常用于具有較高回收價(jià)值的 VOCs,如處理鹵化 碳?xì)浠衔?，且無(wú)二次污染。
燃燒法分為直接燃燒法、催化燃燒法和濃縮燃燒法。其破壞機(jī)理是氧化、熱 裂解和熱分解，從而達(dá)到治理 VOCs 的目的。直接燃燒法是對(duì)高濃度有機(jī)廢氣， 用燃油或燃?xì)庾鳛檩o助燃料，在高溫下直接分解為無(wú)害物質(zhì)。多數(shù)情況下，有機(jī) 物濃度較低，不足以在沒有輔助燃料時(shí)燃燒。此方法投資小，操作方便，占地面 積少，適用于小風(fēng)量及高濃度的廢氣，對(duì)安全技術(shù)和操作要求較高，另外可以回 收利用熱能，氣體凈化徹底。催化燃燒法是指在燃燒設(shè)備中，有機(jī)廢氣先被預(yù)熱 后，通過(guò)催化床層的作用，在較低的溫度下和較短的時(shí)間內(nèi)完成化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。 催化燃燒起燃溫度低，大部分有機(jī)物和 CO 在 200～400 ℃即可完成反應(yīng)，故輔 助燃料消耗少，而且大量地減少了氮化物的產(chǎn)生，適用于較多場(chǎng)合。但燃燒法有 燃燒爆炸危險(xiǎn)，熱力燃燒需消耗燃料，不能回收溶劑。而熱催化氧化法中不允許廢氣中含有影響催化劑壽命和處理效率的塵粒和霧滴，也不允許有使催化劑中毒 的物質(zhì)，以防催化劑中毒，因此采用催化燃燒技術(shù)處理有機(jī)廢氣必須對(duì)廢氣作前 處理。
催化燃燒工藝流程
2.6 生物降解法生物處理技術(shù)應(yīng)用于有機(jī)廢氣的凈化處理是近幾年才開始的，是一項(xiàng)新興的 技術(shù)。常見的生物處理工藝包括生物過(guò)濾法、生物滴濾法、生物洗滌法、膜生物 反應(yīng)器和轉(zhuǎn)盤式生物過(guò)濾反應(yīng)器法。
生物法是利用微生物對(duì)廢氣中的污染物進(jìn)行消化代謝，將污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)害 的水、二氧化碳及其他無(wú)機(jī)鹽。生物法要求外界條件較高，包括溫濕度、pH 等 ， 對(duì)有機(jī)物的降解需要一定時(shí)間，適合處理低濃度有機(jī)廢氣。但生物方法有其自身 的優(yōu)點(diǎn)，包括投資較小設(shè)備簡(jiǎn)單，無(wú)二次污染的優(yōu)點(diǎn)。廢氣生物處理技術(shù)主要有 生物濾池 、生物洗滌塔和生物滴濾池三種。
2.7 低溫等離子設(shè)備
低溫等離子體凈化技術(shù)作為一種新型的廢氣治理技術(shù)得到了越來(lái)越多的關(guān)注。 等離子體由電子、離子、自由基和中性粒子組成，在外加電場(chǎng)作用下，利用介質(zhì) 使大量電子激發(fā)出來(lái)并反復(fù)轟擊廢氣的氣體分子，去激活、電離、裂解廢氣中的 各種成分，產(chǎn)生復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，使復(fù)雜大分子污染物轉(zhuǎn)變?yōu)橐恍┬》肿拥?nbsp;安全物質(zhì)(如二氧化碳和水)，或使有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)毒無(wú)害或低毒低害物質(zhì)， 從而降解污染物。
低溫等離子設(shè)備
利用高能臭氧 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。臭氧對(duì)有機(jī)物 具有極強(qiáng)的氧化作用。氣體利用排風(fēng)設(shè)備輸入到本凈化設(shè)備后，凈化設(shè)備運(yùn)用高 能 UV 紫外線光束及臭氧對(duì)氣體進(jìn)行協(xié)同分解氧化反應(yīng)，使氣體降解轉(zhuǎn)化成低分 子化合物、水和二氧化碳，再通過(guò)排風(fēng)管道排出室外。
光氧催化設(shè)備
目前，隨著汽車涂裝工藝的發(fā)展，在汽車涂裝噴漆過(guò)程中 水洗后有機(jī)廢氣的 處理，很多發(fā)達(dá)國(guó)家采用了“活性炭吸附+沸石濃縮轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)+TNV 焚燒”綜合處 理 VOC 技術(shù)的方法。
汽車涂裝 VOC 處理中的沸石轉(zhuǎn)輪處理技術(shù)利用費(fèi)是低溫吸附、高溫脫富的特 性對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行濃縮。濃縮后的廢氣***終通過(guò)廢氣焚燒爐、RTO 等處理后排放， 由于濃縮后的廢氣量?jī)H有待處理廢氣的十分之一一下，從而大大降低了能耗，沸 石轉(zhuǎn)輪使用壽命較長(zhǎng)，***長(zhǎng)可達(dá) 10 年。
