挥发性有机物(VOCs)治理技术研究进展及探讨

发表时间:2021/1/22   来源:《基层建设》2020年第26期   作者:倪佳伟
[导读] 摘要:挥发性有机化合物(VOCs)是指在标准条件下具有高饱和蒸气压较高,低沸点,低分子量,常温下易挥发的有机化合物。
        常州新东化工发展有限公司  江苏省常州市  213000
        摘要:挥发性有机化合物(VOCs)是指在标准条件下具有高饱和蒸气压较高,低沸点,低分子量,常温下易挥发的有机化合物。 VOCs与二氧化硫和氮氧化物的区别在于非常复杂的组成,范围广泛,排放源分散,难以监控和治理。挥发性有机化合物已成为导致我国雾霾天气的重要因素之一,并且始终威胁着人类健康。
        关键词:挥发性有机化合物(VOC),治理技术,吸附,燃烧,回收,
        引言
        近年来,我国努力加强空气污染管理,改善空气质量,并取得了良好效果。但是,挥发性有机化合物仍然是我国空气污染管理中的一个严重问题。与其他物质相比,我国对挥发性有机化合物的管理基础相对薄弱,因此在管理过程中还存在一定缺陷。VOCs存在于石油化工,石油运输,包装和印刷等多个行业中。现阶段,为了进一步改善我国的空气质量,有必要加强对挥发性有机化合物的控制。在此背景下,本文探讨了挥发性有机化合物与空气污染之间的关系,并提出了相应的解决方案。
        1、如何收集空气中的挥发性有机化合物
        1.1直接采集
        容器捕集器方法更方便,可以收集更高浓度的VOCs。在我国,采集样品时通常使用聚合物袋、玻璃容器和不锈钢采样罐捕集法。其中聚合物袋虽然成本低廉,但容易发生泄漏问题。当使用玻璃容器进行VOCs样品收集时,由于容器的体积有限且玻璃制品易破裂,也很难清洁,并且所收集的样品气体很容易吸附到容器的内壁上,从而容易造成样品流失。相比之下,电抛光后的SUMMA不锈钢罐采样技术更具优势。安装微孔过滤采样头,将气罐阀门正常打开,在15-30秒后关闭,这时罐中的压力接近大气压,从而不容易造成样品气体损失。
        1.2被动采样
        被动采样技术最初主要用于劳动卫生和保护监测,现阶段逐渐被用于环境卫生和环境保护的监测。该方法受大气中挥发性有机化合物监测中浓度和分析灵敏度的影响,并且整个监测过程存在一定局限性,因此被动采样技术适用于室内密闭空气和个体接触量方面的评估和检测。被动采样技术主要包括两种采样方法:扩散采样和渗透采样。当使用被动采样方法进行测量时,精度和准确性会产生一定的误差。原因是这种方法主要依靠空气分子的扩散进行监测。在实际大气环境中,受多种分析物(例如风速和湿度)的共存和相互影响导致容易出错。
        1.3有动力采集
        所谓的动力采样主要是指使用泵使空气样品通过有效的吸附剂和吸附液来收集目标化合物。该方法的优点是可以有效地用于长期采样,并进一步确定大气中VOCs的平均浓度。最常用的吸附剂是固体,实际上分为几种方法,例如多孔聚合物吸附剂和使用活性炭吸附溶剂洗脱。
        2、常用的VOCs治理技术
        2.1焚烧法
        热焚烧技术使用燃料辅助燃烧在高温下将VOCs氧化为CO2和H2O。直接焚烧工艺适用于处理高浓度的可燃VOCs废气。在低浓度和中等浓度的VOCs废气中,需要用于支持燃烧的燃料,该燃料消耗大量燃料,具有高能耗和设备运行成本,并且在高温下会产生NOx,这可能导致二次污染。
        2.2催化剂燃烧法
        在催化燃烧系统中,燃烧温度通常控制在200至400度之间。催化反应器是流向变换催化燃烧反应器,是集合了固定床催化反应器和再生热交换器,具有很高的热回收率。催化燃烧的热回收装置是使用热管热交换器,该热交换器可以在散热和吸热端同时翅片化,系统的热回收率可以达到70%以上。另一个是自1970年代后期以来一直在使用的蓄热式燃烧装置。近年来的最新发展是使用陶瓷,砾石或其他高密度惰性材料床来吸收气体热量,不仅回收率高,而且去除率也可以达到98%。再生燃烧方法在欧美地区广泛使用,我国也在开始使用。
        2.3电晕法
        电晕法的原理是通过陡峭和窄脉冲的高压脉冲电晕电测试,并在室温和标准压力下获得非平衡等离子体,以生成许多可以对VOCs中有害物质进行氧化降解反应的高能电子和活性粒子。从而使VOCs污染物中的有害物质无害,以达到去除作用。


        2.4冷凝回收技术
        挥发性有机化合物通常以气态形式存在,这种状态在回收过程中所占体积过大。如果在回收过程中可以压缩气体,则可以更好地回收挥发性有机化合物。冷凝技术利用其他相关特性压缩其体积,使之变小。该技术可以处理高浓度,高沸点等气体。
        2.5生物膜法
        随着科学技术的不断进步,有机生物降解技术的使用对VOCs污染的处理具有非常好的效果。由于微生物对各种污染物具有很强的适应性,并且可以分解这些污染物并将其转化为代谢产物,因此与现有的VOC污染处理技术相比,生物处理技术的优势正在逐渐显现。其具有成本低,安全性高,功能好,无污染等优点,因此生物处理技术的应用逐渐增加。另外,由于废弃的生物处理吸收剂可以用微生物作用进行再次吸收,因此不需要使用专用的设备和机械进行处理,从而增加了整个处理过程的便利性,大大节省时间和应用成本。这对现代VOCs污染处理技术提供了重要支持。
        2.6低温等离子体法
        低温等离子体技术是一种新型的废气处理技术。等离子体包含许多化学活性粒子,例如电子、离子、活性自由基和激发分子,它们通过进行许多需要高活化能的化学反应来分解有机物。低温等离子体技术可以净化低浓度VOCs,具有设备简单,电阻低的优点。工业VOCs的精制过程具有能耗高和分解产物不完全的缺点。
        2、各种治理技术的比较分析
        各种VOCs治理技术都有其适用性和局限性。对于浓度低,风量少,无回收值的有机废气,可以采用吸附燃烧法降低投资和运行成本;对于具有回收值的有机废气,可以采用回收法进行处理,并对回收的有机废气进行焚烧处理。
        3、监测空气中挥发性有机化合物的注意事项
        3.1环境监测问题
        VOCs的监测在实际监视数据和记录数据之间会产生差异。异常数据的存在使得很难准确反映空气中的VOCs,从而对环境治理造成影响。在这方面,应注意数据异常,以提高在环境监测过程中检测到的数据的准确性。
        3.2有机物采样误差
        挥发性有机物的检测,需要对有机物进行采样,这对后续监测的准确性十分重要。但是,在进行有机物采样时经常会出现误差,出现这种情况是因为废气采样质量不高,弯头位置和变径未按标准执行。采样过程的风速不准确,直接影响到风量计算的准确性和被测体积的排放浓度。增加测量值与实际值之间的偏差。另外,如果样品的运输和存储有问题,则监测数据也会发生错误。在这方面,应密切注意挥发性有机化合物的取样,应进行样品的储存和运输,以防止交叉污染。
        3.3数据不一致
        监视空气中的挥发性有机物时,工作人员必须从逻辑上判断实际数据与被监视数据之间的错误,以分析数据是否异常。在监视各行各业,地区和环境中的空气时,员工必须意识到这一点,并且如果监视数据与实际数据之间存在显着差异,则必须仔细选择并进行深入分析以及时查找影响因素和解决方案,确保数据监控的准确性。
        总结
        综上所述,目前,我国挥发性有机化合物的预防和治理已成为空气污染控制的重要内容,而不同的挥发性有机化合物,具有不同的性质和不同的排放条件,因此形成了一系列实用的挥发性有机化合物废气处理技术。首先,有必要充分了解各种处理技术的特性及其使用范围,对于含有VOCs的废气的处理,需要进行全面的技术和经济评估,以达到最佳处理效果。
        参考文献:
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        [4]魏金红.我国二氧化硫污染状况及控制对策[A].中国环境科学学会(Chinese Society for Environmental Sciences).2015年中国环境科学学会学术年会论文集(第二卷)[C].中国环境科学学会(Chinese Society for Environmental Sciences):中国环境科学学会,2015:3.
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