第十章挥发性有机物污染控制课件.ppt

1、第十章第十章 挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制概述概述 1、概念（、概念（Volatile Organic Compounds,简称简称VOCs)常温下饱和蒸气压大于约常温下饱和蒸气压大于约70Pa，常压下沸点小于，常压下沸点小于 260C的液体或固体有机化合物。的液体或固体有机化合物。炭原子数小于炭原子数小于12的大多数有机物都是的大多数有机物都是VOCs。.2 2、产生原因、产生原因石油、煤炭、天然气等的开采、加工、贮运过程中，部分石油、煤炭、天然气等的开采、加工、贮运过程中，部分有机物料进入空气有机物料进入空气煤、石油、石油制品、天然气、木材燃烧时的不完全燃烧煤、石油、石油制品、

2、天然气、木材燃烧时的不完全燃烧产物进入空气产物进入空气作为溶剂的有机物使用时挥发到空气中的，油漆、喷漆中作为溶剂的有机物使用时挥发到空气中的，油漆、喷漆中的溶剂挥发有机农药、消毒剂、防腐剂加工与使用时，使的溶剂挥发有机农药、消毒剂、防腐剂加工与使用时，使部分有机物进入空气部分有机物进入空气各种合成材料、有机黏合剂及其他有机制品遇到高温时氧各种合成材料、有机黏合剂及其他有机制品遇到高温时氧化与裂解，产生部分低分子有机污染物进入空气化与裂解，产生部分低分子有机污染物进入空气淀粉、脂肪、蛋白质、纤维素、糖类等氧化与分解时产生淀粉、脂肪、蛋白质、纤维素、糖类等氧化与分解时产生部分有机物进入空气部分有机

3、物进入空气.3 3、来源、来源v石油开采与加工、炼焦与炼焦油加工、煤矿、木材干馏，石油开采与加工、炼焦与炼焦油加工、煤矿、木材干馏，天然气开采与利用天然气开采与利用v化工生产，包括石油化工、染料、涂料、医药、农药、炸化工生产，包括石油化工、染料、涂料、医药、农药、炸药、有机合成、试剂、洗涤剂、黏合剂等生产工厂药、有机合成、试剂、洗涤剂、黏合剂等生产工厂v各种内燃机各种内燃机v燃煤、煤油、燃气锅炉与工业炉燃煤、煤油、燃气锅炉与工业炉v油漆、涂料喷涂作业，使用含有机黏合剂的作业油漆、涂料喷涂作业，使用含有机黏合剂的作业v各种有机物的燃烧与加热装置、运输装置及贮存装置各种有机物的燃烧与加热装置、运输

4、装置及贮存装置v食品、油脂、皮革、毛的加工部门食品、油脂、皮革、毛的加工部门v粪便池、沼气池、发酵池及垃圾处理站粪便池、沼气池、发酵池及垃圾处理站.4、种类、种类分分 类类VOCs烷烃类烷烃类乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、环己烷乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、环己烷烯烃类烯烃类乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、异戊二烯、环戊烯乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、异戊二烯、环戊烯芳香烃及其衍生物芳香烃及其衍生物苯、甲苯、二甲苯、乙苯、异丙苯、苯乙烯、苯酚苯、甲苯、二甲苯、乙苯、异丙苯、苯乙烯、苯酚醛和酮类醛和酮类甲醛、乙醛、丙酮、丁酮、甲基丙酮、乙基丙酮甲醛、乙醛、丙酮、丁酮、甲基丙酮、乙基丙酮脂肪烃脂肪烃丙烯酸甲

5、脂、邻苯二甲酸二丁脂、醋酸乙烯丙烯酸甲脂、邻苯二甲酸二丁脂、醋酸乙烯醇醇甲醇、乙醇、异戊二醇、丁醇、戊醇甲醇、乙醇、异戊二醇、丁醇、戊醇乙二醇衍生物乙二醇衍生物甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、甲氧基丙醇甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、甲氧基丙醇酸和酸酐酸和酸酐乙酸、丙酸、丁酸、乙二酸、邻苯二甲酸酐乙酸、丙酸、丁酸、乙二酸、邻苯二甲酸酐胺和酰胺胺和酰胺苯胺、二甲基甲酰胺苯胺、二甲基甲酰胺.VOCS排放总量中：排放总量中：80来源于溶剂使用、运输和来源于溶剂使用、运输和VOCS储存过程。储存过程。.4 4、VOCsVOCs的危害的危害（1 1）大多数有毒，部分有致癌性；）大多数有毒，部分有

6、致癌性；（2 2）大气中的氮氧化物、）大气中的氮氧化物、VOCsVOCs与氧化剂发生光化学反与氧化剂发生光化学反 应，生成光化学烟雾。应，生成光化学烟雾。（3 3）卤烃类）卤烃类VOCsVOCs可破坏臭氧层。可破坏臭氧层。.挥发性有机物的毒害作用挥发性有机物的毒害作用 有机污染物有机污染物症状症状影响影响苯、甲苯、乙苯、环己酮苯、甲苯、乙苯、环己酮失眠、烦躁、痴呆、没精神失眠、烦躁、痴呆、没精神神经障碍神经障碍丙酮丙酮运动障碍、四肢末端感觉异运动障碍、四肢末端感觉异常常末梢神经障碍末梢神经障碍甲醛、甲醛、200溶剂、甲苯、二甲苯溶剂、甲苯、二甲苯腹泻、便秘、恶心腹泻、便秘、恶心消化器官障碍消化

7、器官障碍丁醇、丙酮、烃类丁醇、丙酮、烃类出汗异常、手足发冷、易疲出汗异常、手足发冷、易疲劳劳自律神经障碍自律神经障碍氯苯、氯苯、200溶剂溶剂皮炎、哮喘、自身免疫病变皮炎、哮喘、自身免疫病变免疫系统障碍免疫系统障碍200溶剂、醋酸丁酯、醋酸乙酯、甲溶剂、醋酸丁酯、醋酸乙酯、甲醛、丙酮醛、丙酮结膜发炎结膜发炎视觉障碍视觉障碍醋酸丁酯、醋酸丁酯、200溶剂溶剂喉痛、口干、咳嗽喉痛、口干、咳嗽呼吸道障碍呼吸道障碍.蒸气压及蒸发蒸气压及蒸发VOCsVOCs污染预防污染预防VOCsVOCs污染控制方法和工艺污染控制方法和工艺5 5、主要内容、主要内容.10-1 10-1 蒸气压与蒸发蒸气压与蒸发v蒸气压

8、是判断有机物是否属于挥发性有机物的主要依据蒸气压是判断有机物是否属于挥发性有机物的主要依据v温度越高，蒸气压越大温度越高，蒸气压越大一、蒸气压一、蒸气压.蒸气压的计算方法蒸气压的计算方法1）拉乌尔定律）拉乌尔定律 空气中空气中VOCs的含量低，气态混合物可视为理想气体，的含量低，气态混合物可视为理想气体，Ppxyiii 式中：式中：yi气相中组分气相中组分i的摩尔分数；的摩尔分数；xi液相中组分液相中组分i的摩尔分数；的摩尔分数；pi纯组分纯组分i的蒸气压；的蒸气压；P总压。总压。应用见例应用见例10-110-1。.2 2）克劳休斯克拉佩龙（）克劳休斯克拉佩龙（ClausiusClausius

9、ClapyronClapyron）方程）方程TBAplg 式中：式中：pp与液相平衡的气相蒸气压，与液相平衡的气相蒸气压，mmHgmmHg；TT系统温度，系统温度，K;K;A A、BB实验确定的经验常数。实验确定的经验常数。.3 3）安托万（）安托万（Antoine)Antoine)方程方程)Ct(BAplg .F,t;C,t)t(tFF华氏度摄氏度3295式中：式中：tt温度，温度，C；A A、B B、CC实验确定的经验常数。实验确定的经验常数。.二、挥发与溶解二、挥发与溶解 1、挥发、挥发.2、溶解、溶解部分部分VOCs在水中的溶解度（在水中的溶解度（25）.10-2 10-2 VOCsV

10、OCs污染预防污染预防VOCsVOCs控制技术控制技术1 1、防止泄漏为主的预防性措施、防止泄漏为主的预防性措施替换原材料替换原材料改变运行条件改变运行条件更换设备等更换设备等2 2、末端治理为主的控制性措施、末端治理为主的控制性措施.一、一、VOCsVOCs替代替代.二、工艺改革二、工艺改革非挥发性溶剂工艺取代挥发性溶剂工艺；非挥发性溶剂工艺取代挥发性溶剂工艺；石油及石化生产过程：回收利用放空气体。石油及石化生产过程：回收利用放空气体。.三、泄漏损耗及控制三、泄漏损耗及控制充入、呼吸和排空损耗示意图充入、呼吸和排空损耗示意图.1 1、填充、呼吸与排空损耗（操作损失）、填充、呼吸与排空损耗（操

11、作损失）填充时：液体进入油罐、液面上升，蒸气空间减少，填充时：液体进入油罐、液面上升，蒸气空间减少，部分蒸气排出；部分蒸气排出；温度变化使容器产生温度变化使容器产生“吸进和呼出吸进和呼出”而导致的有机而导致的有机物损耗（白天呼出，夜晚吸进）；物损耗（白天呼出，夜晚吸进）；液体抽出时：空气从排气管流入，填充由液面下降液体抽出时：空气从排气管流入，填充由液面下降带来的空间；带来的空间；.填充、呼吸与排空损耗导致的填充、呼吸与排空损耗导致的VOCsVOCs排放量计算排放量计算 mi=D DV r ri (1)式中：式中：mi组分组分i 的排放量，的排放量，kg；r ri 容器中排出的空气容器中排出的

12、空气-VOCs混合物中组混合物中组 分分i的浓度，的浓度，kg/m3。D DV 容器中排出的空气容器中排出的空气-VOCs混合物体积。混合物体积。.浓度浓度r ri 可表示为：可表示为：式中：式中：M Mi i组分组分i i的摩尔重量；的摩尔重量；y yi i 顶部空气中顶部空气中VOCsVOCs的摩尔分率；的摩尔分率；V Vm,g m,g 混合气体的摩尔体积。混合气体的摩尔体积。g,miiiVMy r r(2).联立（联立（1）、（）、（2）式）式iiVmr r D DRTMpxRTPPMpxiiiiii g,miiVMy 具体应用见例具体应用见例10-310-3。.2 2、汽油的转移和呼吸

13、损耗、汽油的转移和呼吸损耗汽油已挥发部分所占的百分比汽油已挥发部分所占的百分比/%平均分子式：平均分子式：C C8 8H H1717，平均分子量：，平均分子量：113113。.3 3、转移损耗控制方法、转移损耗控制方法浮顶罐，用于储存大量的高挥发性的液体。用于密封的浮顶盖浮在浮顶罐，用于储存大量的高挥发性的液体。用于密封的浮顶盖浮在液面上，液面以上没有空隙。液体注入或流出时顶盖随之上下浮动，液面上，液面以上没有空隙。液体注入或流出时顶盖随之上下浮动，避免上面所讲述的呼吸损耗。但是这种密封方式（一般采用有弹性避免上面所讲述的呼吸损耗。但是这种密封方式（一般采用有弹性的橡胶薄盖，类似于汽车上的雨刷

14、）并不是完美的，仍然会有密封的橡胶薄盖，类似于汽车上的雨刷）并不是完美的，仍然会有密封损失。这张草图没有给出防雨雪装置和其他的细节。损失。这张草图没有给出防雨雪装置和其他的细节。.转移损耗控制方法阶段转移损耗控制方法阶段1 1控制控制填充带有蒸气回流系统的加油站地下储存油库填充带有蒸气回流系统的加油站地下储存油库.转移损耗控制方法阶段转移损耗控制方法阶段2 2控制控制使用蒸气回流系统从加油站地下油库向用户汽车加油使用蒸气回流系统从加油站地下油库向用户汽车加油.10-3 10-3 VOCs控制方法和工艺控制方法和工艺燃烧法燃烧法吸收（洗涤）法吸收（洗涤）法冷凝法冷凝法吸附法吸附法生物法生物法.一

15、、燃烧法（一、燃烧法（Combustion）1、VOCsVOCs燃烧转化原理及燃烧动力学燃烧转化原理及燃烧动力学 1）特点：适用于可燃或高温分解的物质，不能回收）特点：适用于可燃或高温分解的物质，不能回收 有用物质，但可回收热量。有用物质，但可回收热量。2）燃烧反应，如）燃烧反应，如 QQ反应时放出的热量，反应时放出的热量，KJKJ。燃烧热：每摩尔燃料燃烧时放出的热量，燃烧热：每摩尔燃料燃烧时放出的热量，KJ/molKJ/mol。见表见表10-710-7QOH5.8CO8O25.12HCQOH3CO6O5.7HC22217822266 .3）燃烧动力学）燃烧动力学 单位时间单位时间VOCsVO

16、Cs减少量减少量mOnVOCVOC2SSCCkrdtdC 式中：式中：rr燃烧速率；燃烧速率；kk燃烧动力学速率常数；燃烧动力学速率常数；C CVOCsVOCsVOCsVOCs的浓度；的浓度；C CO O2 2OO2 2的浓度；的浓度；nn反应级数。反应级数。.由于氧气浓度远高于由于氧气浓度远高于VOCsVOCs浓度浓度其中：其中：k化学反应动力学常数，可由阿累化学反应动力学常数，可由阿累 尼乌兹方程求取。尼乌兹方程求取。nVOCVOCSSkCdtdCr （10-110-1）)RTEexp(Ak （表（表10-8）.例：试计算燃烧温度分别为例：试计算燃烧温度分别为538538、649649和和

17、760760o oC C时，去除废气中时，去除废气中99.9%99.9%的苯所需的时间。的苯所需的时间。解：假设燃烧反应为一级，即解：假设燃烧反应为一级，即n=ln=l，对式（，对式（10-110-1）积分，得）积分，得 )tt(kexpCC00 h4.17s62800001.01ln00011.01CClnk1t0 当当T=5380C时，由表时，由表10-8，得，得k=0.00011/s，代入上式，得，代入上式，得 同理可求得同理可求得T=649、7600C时所需的燃烧时间分别时所需的燃烧时间分别为为49s、0.2s。.4）燃烧与爆炸燃烧与爆炸 燃烧极限浓度范围爆炸极限浓度范围燃烧极限浓度范

18、围爆炸极限浓度范围 混合气体的爆炸极限范围混合气体的爆炸极限范围12100micabmccc混合气体的爆炸极限混合气体的爆炸极限i组分的爆炸极限组分的爆炸极限各组分的百分含量各组分的百分含量mcic,a b m混合气体的爆炸极限混合气体的爆炸极限i组分的爆炸极限组分的爆炸极限各组分的百分含量各组分的百分含量mcic,a b m.2、燃烧工艺、燃烧工艺 1）直接燃烧）直接燃烧可燃有害组分当作燃料可燃有害组分当作燃料 特点：适用于可燃有害组分浓度较高或热值较高的废气。特点：适用于可燃有害组分浓度较高或热值较高的废气。设备：燃烧炉、窑、锅炉设备：燃烧炉、窑、锅炉 燃烧产物：燃烧产物：CO2和和H2O

19、。燃烧温度：燃烧温度：1100oC左右左右.2）热力燃烧（）热力燃烧（Thermal Combustion)特点：适于低浓度可燃有机废气的净化。特点：适于低浓度可燃有机废气的净化。燃烧温度：较低，燃烧温度：较低，540820oC。燃烧装置：普通燃烧炉、热力燃烧炉。燃烧装置：普通燃烧炉、热力燃烧炉。燃烧产物：燃烧产物：CO2和和H2O。.燃烧过程：辅助燃料燃烧，废气与高温燃气混合，氧化。燃烧过程：辅助燃料燃烧，废气与高温燃气混合，氧化。必要条件：温度、停留时间、湍流混合。（表必要条件：温度、停留时间、湍流混合。（表10-10）.3）催化燃烧（）催化燃烧（Catalytic Combustion）

20、特点：加入催化剂（特点：加入催化剂（Pt，Pd)，燃烧温度降低（，燃烧温度降低（300450oC），），辅助燃料消耗少，对可燃组分浓度和热值辅助燃料消耗少，对可燃组分浓度和热值限制较小。限制较小。用于催化燃烧的各种催化剂及其性能见表用于催化燃烧的各种催化剂及其性能见表10-11.催化剂品种活性组分含量2000h-1下90%转化温度/最高适使用温度/Pt-Al2O3Pb-Al2O3Pb-Ni、Cr丝或网Pd-蜂窝陶瓷Mn、Cu-Al2O3Mn、Cu、Cr-Al2O3Mn-Cu、Co-Al2O3Mn-Fe-Al2O3稀土催化剂锰矿石颗粒0.10.50.10.50.10.50.10.55105105

21、105105105102535510 5102535 250300250300250300250300350400350400350400350400350400350400300350350400350400300350 650650650650650650650650650700500650700500.具有热回收装置的催化燃烧器具有热回收装置的催化燃烧器催化燃烧装置催化燃烧装置.催化燃烧特点催化燃烧特点:v 进入催化燃烧装置的气体首先要经过预处理。进入催化燃烧装置的气体首先要经过预处理。v 进入催化床层的气体温度必须要达到所用催化剂进入催化床层的气体温度必须要达到所用催化剂的起燃温度，催

22、化反应才能进行。气体的预热方的起燃温度，催化反应才能进行。气体的预热方式可以采用电加热也可以采用烟道气加热，目前式可以采用电加热也可以采用烟道气加热，目前应用较多的为电加热。应用较多的为电加热。v 催化燃烧反应放出大量的反应热，因此燃烧尾气催化燃烧反应放出大量的反应热，因此燃烧尾气温度很高，对这部分热量必须回收。温度很高，对这部分热量必须回收。.某亲水涂层铝箔生产混合有机溶剂的废气催化燃烧的工艺流程某亲水涂层铝箔生产混合有机溶剂的废气催化燃烧的工艺流程.4）燃烧工艺比较）燃烧工艺比较.二、吸收法（二、吸收法（Absorption)1 1、吸收剂、吸收剂 选取原则：对选取原则：对VOCsVOCs

23、溶解度大，选择性强，蒸气压低，溶解度大，选择性强，蒸气压低，易解吸，无毒及化学稳定性好等。易解吸，无毒及化学稳定性好等。吸收质吸收质吸收剂吸收剂苯环化合物苯环化合物柴油、机油柴油、机油甲醛、乙醛、甲醇甲醛、乙醛、甲醇次氯酸钠次氯酸钠胺类胺类盐酸、硫酸盐酸、硫酸苯酚苯酚水水净化有机废气常用的吸收剂净化有机废气常用的吸收剂原理：采用低挥发或不挥发溶剂对原理：采用低挥发或不挥发溶剂对VOCsVOCs进行吸收，然后进行吸收，然后 利用利用VOCsVOCs与吸收剂物理性质的差异将二者分离。与吸收剂物理性质的差异将二者分离。.2、吸收工艺、吸收工艺.3 3、吸收设备、吸收设备主要设计指标：主要设计指标：液

24、气比液气比塔径塔径塔高塔高.三、冷凝法（三、冷凝法（Condensation）1、原理：物质在不同的温度和压力下，具有不同的饱和、原理：物质在不同的温度和压力下，具有不同的饱和 蒸气压。蒸气压。2、特点：运行费用高，适于废气中、特点：运行费用高，适于废气中VOCsVOCs体积分数体积分数10-2以上的以上的 有机蒸气，回收效率有机蒸气，回收效率8095以上，常作为以上，常作为 其它方法的前处理。其它方法的前处理。.3、流程、流程.4、冷凝类型和设备、冷凝类型和设备1）接触冷凝）接触冷凝 被冷凝气体与冷却介质直接接触被冷凝气体与冷却介质直接接触 例如：喷射塔、喷淋塔、填料塔、筛板塔例如：喷射塔、

25、喷淋塔、填料塔、筛板塔2）表面冷凝（间接冷却）表面冷凝（间接冷却）冷凝气体与冷却壁接触冷凝气体与冷却壁接触 例如：列管式、翅管空冷、淋洒式冷凝器等例如：列管式、翅管空冷、淋洒式冷凝器等.四、吸附法（四、吸附法（Adsorption）1 1、工艺流程、工艺流程有机废气有机废气预处理预处理 水蒸气水蒸气吸吸附附床床吸吸附附床床排排空空冷凝器冷凝器分离器分离器冷凝液冷凝液有机溶剂有机溶剂水水.2、有机蒸气的吸附材料、有机蒸气的吸附材料 活性炭、硅胶、分子筛等，活性炭、硅胶、分子筛等，活性炭吸附活性炭吸附VOCs的性能最佳。的性能最佳。.3、有机溶剂的蒸发量有机溶剂的蒸发量 F F 有机溶剂敞露面积，

26、有机溶剂敞露面积，m m2 2 ；M M 分子量。分子量。其中：其中：LgpLgpv v=-0.05223A/T+B=-0.05223A/T+B T T 有机溶剂的温度，有机溶剂的温度，k k；A A、B B 常数。常数。式中：式中：G G 有机溶剂蒸发量，有机溶剂蒸发量，g/h;g/h;v v 车间内风速，车间内风速，m/s m/s；p pv v 有机溶剂在室温时饱和蒸气压，有机溶剂在室温时饱和蒸气压，mmHg mmHg；MFp)v1.438.5(Gv （1）马扎克公式：）马扎克公式：有害物质敞露存放时散发量有害物质敞露存放时散发量 .（2 2）由相对挥发度近似计算（表）由相对挥发度近似计算

27、（表10-1410-14）1212GaaG iiGGa乙乙醚醚 相对挥发度：乙醚的蒸发量与某溶剂在相同条件下蒸相对挥发度：乙醚的蒸发量与某溶剂在相同条件下蒸 发量的比值。发量的比值。即即.4、吸附容量的确定、吸附容量的确定（1）单组分吸附等温线）单组分吸附等温线 4 4种种VOCsVOCs的吸附等温线的吸附等温线 (T=303K)(T=303K)吸附等温线均属于吸附等温线均属于I I型，符合微孔填充的特征型，符合微孔填充的特征;吸附质分子量越大，平衡吸附量越大吸附质分子量越大，平衡吸附量越大.活性炭对活性炭对4 4种种VOCsVOCs吸附量大小排序：甲苯乙酸乙酯苯丙酮吸附量大小排序：甲苯乙酸乙

28、酯苯丙酮 .4 4种种VOCsVOCs吸附等温方程及常数确定吸附等温方程及常数确定mameqpKq1qp 1 1、LangmuirLangmuir等温式等温式2 2、FreundlichFreundlich等温式等温式将以上各方程线性化，分别有：将以上各方程线性化，分别有：pK1pKqqaame FeeKlgClgn1qlg mameqpKq1qp .LangmuirLangmuir方程拟合方程拟合 FreundlichFreundlich方程拟合方程拟合 2 2种等温吸附方程式线性拟合系数比较种等温吸附方程式线性拟合系数比较VOCsVOCs种类种类R R2 2(Langmuir(Langmu

29、ir方程方程)R R2 2(Freundlich(Freundlich方程方程)苯苯0.99930.99930.98210.9821甲苯甲苯0.99790.99790.9670.967丙酮丙酮0.99990.99990.9730.973乙酸乙酯乙酸乙酯0.99910.99910.97920.9792.p0337.01p0337.0278qe p0785.01p0785.0323qe p0118.01p0118.0238qe p0563.01p0563.0286qe 4 4种有机物的单组分种有机物的单组分LangmuirLangmuir方程及常数方程及常数有机物有机物q qmm/mg.g/mg.

30、g-1-1K Ka a/pa/pa-1-1吸附等温方程吸附等温方程苯苯2782780.03370.0337甲苯甲苯3233230.07850.0785丙酮丙酮2382380.01180.0118乙酸乙酯乙酸乙酯2862860.05630.0563.多组分吸附多组分吸附设沸点较低者为设沸点较低者为A A，较高的物质为，较高的物质为B B。多组分吸附：多组分吸附：过程：过程：开始阶段：各组分均等吸附于活性炭上；开始阶段：各组分均等吸附于活性炭上；之后：挥发性强的物质被弱的物质取代。之后：挥发性强的物质被弱的物质取代。多组分吸附时吸附容量如何确定多组分吸附时吸附容量如何确定?.甲苯甲苯-苯二元吸附穿

31、透曲线苯二元吸附穿透曲线（甲苯（甲苯41004100mg.m-3，苯，苯41004100mg.m-3）甲苯甲苯-苯二元吸附穿透曲线苯二元吸附穿透曲线（甲苯（甲苯11001100mg.m-3，苯，苯64006400mg.m-3 ）吸附过程可分为吸附过程可分为3 3个结段：开始阶段，置换阶段，平衡阶段个结段：开始阶段，置换阶段，平衡阶段；置换阶段：高沸点组分（强吸附质）置换低沸点组分（弱吸附质）；置换阶段：高沸点组分（强吸附质）置换低沸点组分（弱吸附质）；甲苯苯二元体系：苯为弱吸附质，甲苯为强吸附质。甲苯苯二元体系：苯为弱吸附质，甲苯为强吸附质。1.1.甲苯苯二元吸附甲苯苯二元吸附.甲苯甲苯-乙酸

32、乙酯二元吸附穿透曲线乙酸乙酯二元吸附穿透曲线（甲苯（甲苯33003300mg.m-3，乙酸乙酯，乙酸乙酯13001300mg.m-3）吸附过程可分为吸附过程可分为3 3个阶断段：开始阶段，置换阶段，平衡阶段个阶断段：开始阶段，置换阶段，平衡阶段；置换阶段：高沸点组分（强吸附质）置换低沸点组分（弱吸附质）；置换阶段：高沸点组分（强吸附质）置换低沸点组分（弱吸附质）；乙酸乙酯为弱吸附质，甲苯为强吸附质。乙酸乙酯为弱吸附质，甲苯为强吸附质。甲苯乙酸乙酯二元吸附甲苯乙酸乙酯二元吸附 甲苯甲苯-乙酸乙酯二元吸附穿透曲线乙酸乙酯二元吸附穿透曲线（甲苯（甲苯55005500mg.m-3，乙酸乙酯，乙酸乙酯2

33、7002700mg.m-3 ）.甲苯甲苯-丙酮二元吸附穿透曲线丙酮二元吸附穿透曲线（甲苯（甲苯25002500mg.m-3，苯，苯53005300mg.m-3）甲苯甲苯-丙酮二元吸附穿透曲线丙酮二元吸附穿透曲线 （甲苯（甲苯42004200mg.m-3，丙酮，丙酮46004600mg.m-3）吸附过程可分为吸附过程可分为3 3个阶段：开始阶段，置换阶段，平衡阶段个阶段：开始阶段，置换阶段，平衡阶段；置换阶段：高沸点组分（强吸附质）置换低沸点组分（弱吸附质）；置换阶段：高沸点组分（强吸附质）置换低沸点组分（弱吸附质）；丙酮为弱吸附质，甲苯为强吸附质。丙酮为弱吸附质，甲苯为强吸附质。甲苯丙酮二元吸

34、附甲苯丙酮二元吸附.苯苯-乙酸乙酯二元吸附穿透曲线乙酸乙酯二元吸附穿透曲线（苯（苯23002300mg.m-3，乙酸乙酯，乙酸乙酯35003500mg.m-3）苯苯-乙酸乙酯二元吸附穿透曲线乙酸乙酯二元吸附穿透曲线（苯（苯59005900mg.m-3，乙酸乙酯，乙酸乙酯2700 mg.m2700 mg.m-3-3）由于苯沸点（由于苯沸点（80.180.1）与乙酸乙酯的沸点（）与乙酸乙酯的沸点（77.0677.06）相近，）相近，吸附过程没有显著吸附过程没有显著 的置换现象。的置换现象。乙酸乙酯为弱吸附质，苯为强吸附质。乙酸乙酯为弱吸附质，苯为强吸附质。苯乙酸乙酯二元吸附苯乙酸乙酯二元吸附.苯苯

35、-丙酮二元吸附穿透曲线丙酮二元吸附穿透曲线（苯（苯3700mg.m3700mg.m-3-3 ，丙酮，丙酮3300mg.m3300mg.m-3-3 ）苯苯-丙酮二元吸附穿透曲线丙酮二元吸附穿透曲线（甲苯（甲苯5400mg.m5400mg.m-3-3，苯，苯1900mg.m1900mg.m-3-3 ）吸附过程可分为吸附过程可分为3 3个阶段：开始阶段，置换阶段，平衡阶段个阶段：开始阶段，置换阶段，平衡阶段；置换阶段：高沸点组分（强吸附质）置换低沸点组分（弱吸附质）；置换阶段：高沸点组分（强吸附质）置换低沸点组分（弱吸附质）；丙酮为弱吸附质，苯为强吸附质。丙酮为弱吸附质，苯为强吸附质。苯苯-丙酮二元

36、吸附丙酮二元吸附.吸附过程可分为吸附过程可分为3 3个阶段：开始阶段，置换阶段，平衡阶段个阶段：开始阶段，置换阶段，平衡阶段；置换阶段：高沸点组分（强吸附质）置换低沸点组分（弱吸附质）；置换阶段：高沸点组分（强吸附质）置换低沸点组分（弱吸附质）；丙酮为弱吸附质，乙酸乙酯为强吸附质。丙酮为弱吸附质，乙酸乙酯为强吸附质。丙酮丙酮-乙酸乙酯二元吸附穿透曲线乙酸乙酯二元吸附穿透曲线 丙酮乙酸乙酯二元吸附穿透曲线丙酮乙酸乙酯二元吸附穿透曲线（丙酮（丙酮19001900mg.m-3，乙酸乙酯，乙酸乙酯5000mg.m5000mg.m-3）丙酮乙酸乙酯二元吸附穿透曲线丙酮乙酸乙酯二元吸附穿透曲线（丙酮（丙酮

37、50005000mg.m-3，乙酸乙酯，乙酸乙酯3800mg.m3800mg.m-3）.计算保护作用时间时计算保护作用时间时静活度静活度a aA A取与气相浓度取与气相浓度A A成平衡的吸附容量。成平衡的吸附容量。.BA:BA的的含含量量：气气体体中中吸吸附附质质的的含含量量；气气体体中中吸吸附附质质r rr rBAAr r r r r r近似计算：近似计算：应用见例应用见例10-710-7。vaK)hL(KABAr rr r .二元体系中总吸附量实验值与预测值的比较二元体系中总吸附量实验值与预测值的比较 二元体系的总吸附量与按照浓度为（二元体系的总吸附量与按照浓度为（C CA A+C+CB

38、B）的弱吸附质的平衡吸附量接近）的弱吸附质的平衡吸附量接近 应用见例应用见例10-710-7。.5.活性炭的吸附热活性炭的吸附热 q吸附吸附=q凝缩凝缩+q润湿润湿 （1）查表（表）查表（表1015）（2）实验公式估算）实验公式估算 q=man 式中：式中：q 吸附热，吸附热，kJ/kg炭炭；a 已吸附蒸气量，已吸附蒸气量，m3/kg炭炭；m，n 常数，查表可得。常数，查表可得。.（3）近似计算）近似计算 Tk 常压下吸附质的沸点。常压下吸附质的沸点。若若q以卡计，对于活性炭，常数以卡计，对于活性炭，常数520。常常数数 kTq.五、生物法（五、生物法（Biological Oxidation

39、Biological Oxidation）1 1、优点、优点:净化效果好，设备、工艺流程简单，操作稳定，无净化效果好，设备、工艺流程简单，操作稳定，无 二次污染，能耗少，运行费用低。二次污染，能耗少，运行费用低。生物法与传统方法净化生物法与传统方法净化VOCsVOCs废气的费用比较废气的费用比较方方 法法投资费用投资费用 (美美元元/10/106 6ftft3 3)燃料和药剂消耗燃料和药剂消耗(美元美元/ft/ft3 3minmin-1-1)能耗能耗(美元美元/ft/ft3 3minmin-1-1)燃燃 烧烧 法法130130151500化学吸收法化学吸收法60608 81 1活性炭吸附法活性

40、炭吸附法2020生生 物物 法法8 8000.60.6.五、生物法（五、生物法（Biological OxidationBiological Oxidation）1 1、原理、原理 微生物将有机成分作为碳源和能源，并将其分解为微生物将有机成分作为碳源和能源，并将其分解为COCO2 2和和H H2 2O O。载载体体生物膜生物膜液膜液膜气流主体气流主体有机物有机物CO2生物法处理生物法处理VOCS 废气机理废气机理传质和生物传质和生物降解两个过程降解两个过程.微生物对部分微生物对部分VOCs的生物降解效果的生物降解效果 化化 合合 物物生物降解效果生物降解效果甲苯，二甲苯，甲醇，乙醇，丁醇，四氢

41、呋喃，甲醛，乙醛，甲苯，二甲苯，甲醇，乙醇，丁醇，四氢呋喃，甲醛，乙醛，丁酸，三甲胺丁酸，三甲胺非常好非常好苯，苯乙烯，丙酮，乙酸乙脂，苯酚，二甲基硫，噻吩，甲苯，苯乙烯，丙酮，乙酸乙脂，苯酚，二甲基硫，噻吩，甲基硫醇，二硫化碳，基硫醇，二硫化碳，酰胺类，吡啶，乙腈，异腈类，酰胺类，吡啶，乙腈，异腈类，氯酚氯酚好好甲烷，戊烷，环己烷，乙醚，二恶烷，二氯甲烷甲烷，戊烷，环己烷，乙醚，二恶烷，二氯甲烷较差较差1,1,1-三氯甲烷三氯甲烷无无乙炔，异丁烯酸甲脂，异腈酸脂，三氯乙烯，四氯乙烯乙炔，异丁烯酸甲脂，异腈酸脂，三氯乙烯，四氯乙烯不明不明.2、工艺、工艺 悬浮生长系统：微生物及其营养物质存在于

42、液相悬浮生长系统：微生物及其营养物质存在于液相 例如：生物洗涤塔例如：生物洗涤塔 附着生长系统：微生物附着生长于固体介质表面附着生长系统：微生物附着生长于固体介质表面 例如：生物过滤塔例如：生物过滤塔生物滴滤塔同时具有悬浮生长系统和附着生长系统特性生物滴滤塔同时具有悬浮生长系统和附着生长系统特性.（1）生物洗涤塔）生物洗涤塔(悬浮生长系统）悬浮生长系统）构成：吸收塔和再生池构成：吸收塔和再生池适合于处理水溶性好的适合于处理水溶性好的VOCVOCS S，例如：乙醇、乙醚，例如：乙醇、乙醚洗涤塔：多孔板式塔、鼓泡塔洗涤塔：多孔板式塔、鼓泡塔.（2）生物过滤塔（附着生长系统）生物过滤塔（附着生长系统

43、）生物活性生物活性填料层填料层.土壤法和堆肥法土壤法和堆肥法 v土壤法中微生物生活的适宜条件是：温度土壤法中微生物生活的适宜条件是：温度530，湿度湿度50%70%，pH值值78。v堆肥法以泥炭、堆肥、土壤、木屑等有机材料为堆肥法以泥炭、堆肥、土壤、木屑等有机材料为滤料，经熟化后形成一种有利于气体通过的堆肥滤料，经熟化后形成一种有利于气体通过的堆肥层，更适宜于微生物生长繁殖，因而层，更适宜于微生物生长繁殖，因而堆肥生物滤堆肥生物滤床中的生物量比土壤床多，污染物的去除负荷及床中的生物量比土壤床多，污染物的去除负荷及净化效率均比土壤床高，空床停留时间也较短净化效率均比土壤床高，空床停留时间也较短.

44、生物过滤反应器的环境条件应适合微生物的生长生物过滤反应器的环境条件应适合微生物的生长填料及其湿度（填料及其湿度（）；）；值（）；值（）；营养物质；营养物质；温度等温度等.生物滤床的性能参数及其典型范围生物滤床的性能参数及其典型范围 参参 数数 含含 义义计算公式计算公式常用单位常用单位典型范围典型范围空床停留时间空床停留时间废气在生物滤床中的相对停废气在生物滤床中的相对停留时间留时间V/Qs1560空床气速空床气速滤床无填料时气体在滤层中滤床无填料时气体在滤层中的流速的流速Q/Am/h50200质量负荷质量负荷单位滤床体积的污染物负荷单位滤床体积的污染物负荷QC1/Vg/(m3h)10160去

45、去 除除 率率污染物的去除程度污染物的去除程度(C1-C2)/C1%9099V生物过滤反应器的体积，生物过滤反应器的体积，m3；Q废气的体积流量，废气的体积流量，m3/h；A生物滤床横截面积，生物滤床横截面积，m2；C1废气中污染物的入口浓度，废气中污染物的入口浓度，g/m3；C2废气中污染物的出口浓度，废气中污染物的出口浓度，g/m3。.（3）生物滴滤塔）生物滴滤塔水含VOCs废气pH调节剂N、P等废液净化气体图1512 生物滴滤床法净化工艺流程.生物滴滤法与生物过滤法最大的区别填料上方喷淋循环液生物滴滤法与生物过滤法最大的区别填料上方喷淋循环液 v提供微生物所需的除碳源以外的其他营养物质；

46、提供微生物所需的除碳源以外的其他营养物质；v调节微生物生长环境的调节微生物生长环境的pHpH值；值；v保证微生物生存的湿度环境；保证微生物生存的湿度环境；v带走代谢产物带走代谢产物 v通过水力冲刷保持生物膜的厚度，防止生物膜内厌氧。通过水力冲刷保持生物膜的厚度，防止生物膜内厌氧。生物滴滤法因为可调节微生物营养的供给和生长环境的优势成为目前的研究生物滴滤法因为可调节微生物营养的供给和生长环境的优势成为目前的研究热点，主要集中在不同目标污染物、高性能填料、高效降解菌和机理模型等热点，主要集中在不同目标污染物、高性能填料、高效降解菌和机理模型等方面。方面。.生物法工艺比较生物法工艺比较.4 4、优点

47、、优点:净化效果好，设备、工艺流程简单，操作稳定，无净化效果好，设备、工艺流程简单，操作稳定，无 二次污染，能耗少，运行费用低。二次污染，能耗少，运行费用低。生物法与传统方法净化生物法与传统方法净化VOCsVOCs废气的费用比较废气的费用比较方方 法法投资费用投资费用 (美美元元/10/106 6ftft3 3)燃料和药剂消耗燃料和药剂消耗(美元美元/ft/ft3 3minmin-1-1)能耗能耗(美元美元/ft/ft3 3minmin-1-1)燃燃 烧烧 法法130130151500化学吸收法化学吸收法60608 81 1活性炭吸附法活性炭吸附法2020生生 物物 法法8 8000.60.6

48、.其它的有机废气技术其它的有机废气技术一、膜分离法一、膜分离法二、非平衡等离子体法二、非平衡等离子体法三、光催化氧化法三、光催化氧化法.一、膜法一、膜法1、原理、原理 利用不同气体分子通过高分子膜的溶解扩散速度不同利用不同气体分子通过高分子膜的溶解扩散速度不同来实现分离目的。来实现分离目的。2、分类、分类 （1）蒸汽渗透法；）蒸汽渗透法；（2）气体膜分离法；）气体膜分离法；（3）膜基吸收器）膜基吸收器.特点：具有流程简单、回收率高、能耗低、无二次污染特点：具有流程简单、回收率高、能耗低、无二次污染等优点，适合于较高浓度等优点，适合于较高浓度VOCs气体的分离与回收，气体的分离与回收，一般要求一

49、般要求VOCs体积分数在体积分数在0.1%以上以上。但也存在处理。但也存在处理成本高、膜元件造价高、使用寿命短及堵塞等问题。成本高、膜元件造价高、使用寿命短及堵塞等问题。.二、非平衡等离子体法二、非平衡等离子体法（低温等离子体法低温等离子体法）1、原理：、原理：在外加电场的作用下在外加电场的作用下，通过介质放电产生大量高能粒通过介质放电产生大量高能粒子子，高能粒子与有机物分子发生一系列复杂的等离子，高能粒子与有机物分子发生一系列复杂的等离子体物理体物理-化学反应，最终化学反应，最终将有机污染物降解为无毒无将有机污染物降解为无毒无害的物质。害的物质。2、分类、分类 电子束辐照法电子束辐照法 介质

50、阻挡放电介质阻挡放电 表面放电表面放电.3、特点、特点 适合于各类挥发性有机化合物的治理，处理效率高且无二适合于各类挥发性有机化合物的治理，处理效率高且无二次污染物的产生，特别适用于对气体流量大、浓度低的次污染物的产生，特别适用于对气体流量大、浓度低的VOCs废气处理，但该法目前还废气处理，但该法目前还处于实验室研究阶段。处于实验室研究阶段。.三、光催化氧化三、光催化氧化 1、原理、原理 利用催化剂的光催化活性利用催化剂的光催化活性，在一定波长光的照射下，在一定波长光的照射下，使吸附在吸附剂表面的使吸附在吸附剂表面的VOCs发生氧化还原反应，最终发生氧化还原反应，最终将有将有机物氧化成机物氧化