1、2023-1-31XX第五章挥发性有机物污染控制XX第五章挥发性有机物第五章挥发性有机物污染控制污染控制XX第五章挥发性有机物污染控制第一节第一节 挥发性有机化合物污染挥发性有机化合物污染l挥发性有机化合物（VOCs，volatile organic compounds）是一类重要的空气污染物，通常指沸点50-260、室温下饱和蒸气压超过133Pa 的有机化合物，其主要成分为烃类、卤代烃、氮烃、含氧烃、硫烃及低沸点的多环香烃等。l油漆、涂料、润滑油等化学制品在表面涂层的广泛应用，工业废物的焚烧，机动车尾气的排放，新型建材、保温材料及室内装潢材料广泛使用，同时化妆品、除臭剂、杀虫剂、除草剂和品种
2、繁多的洗涤剂应用，导致大量的VOCs 排放污染。lVOCs 成分复杂，具有的特殊气味，并具有毒性、刺激性、致癌作用，特别是苯、甲苯及甲醛对人体健康造成很大的伤害。XX第五章挥发性有机物污染控制VOCs排放排放XX第五章挥发性有机物污染控制VOCs控制技术控制技术末端治理末端治理为主的控为主的控制性措施制性措施防止泄漏防止泄漏为主的预为主的预防性措施防性措施XX第五章挥发性有机物污染控制第二节第二节 VOCs污染预防污染预防l工艺技术的改进和设备的更新是减少工艺技术的改进和设备的更新是减少VOCs排排放的最佳选择放的最佳选择l预防性措施预防性措施l替换原材料，减少引入生产过程中的替换原材料，减少
3、引入生产过程中的VOCs总量总量l改变运行条件，减少改变运行条件，减少VOCs的形成和挥发的形成和挥发l更换设备，减少更换设备，减少VOCs泄漏泄漏XX第五章挥发性有机物污染控制VOCs替代替代l油漆、涂料和油墨中的醇、芳烃等溶剂，在生产与使油漆、涂料和油墨中的醇、芳烃等溶剂，在生产与使用过程中汽化进入大气中，形成用过程中汽化进入大气中，形成VOCs污染。污染。l从油基到水基的转变，显著减少了从油基到水基的转变，显著减少了VOCs排放排放XX第五章挥发性有机物污染控制工艺改革工艺改革l非挥发性溶剂工艺取代挥发性溶剂工艺，如流化床非挥发性溶剂工艺取代挥发性溶剂工艺，如流化床粉粉剂涂料和紫外平版印
4、刷术粉粉剂涂料和紫外平版印刷术l减少石油及石化生产工艺过程中的原料和成品的各减少石油及石化生产工艺过程中的原料和成品的各种耗损是减少种耗损是减少VOCs排放的重要措施：改进、改善工排放的重要措施：改进、改善工艺设备，减少油品的挥发损失，回收利用放空气体艺设备，减少油品的挥发损失，回收利用放空气体XX第五章挥发性有机物污染控制泄漏损耗及控制泄漏损耗及控制l操作损耗：当操作损耗：当VOCs溶液充入容溶液充入容器或从容器中导出时，由于温器或从容器中导出时，由于温度和气压的变化导致度和气压的变化导致VOCs气体气体溢出溢出l呼吸损耗温度变化使容器产呼吸损耗温度变化使容器产生生“吸进和呼出吸进和呼出”而
5、导致的有而导致的有机物损耗。白天呼出，夜晚吸机物损耗。白天呼出，夜晚吸进。进。l充入、呼吸和排空损耗可通过充入、呼吸和排空损耗可通过在容器出口附加的蒸气保护阀在容器出口附加的蒸气保护阀（真空压力阀）来控制。（真空压力阀）来控制。XX第五章挥发性有机物污染控制汽油的转移损耗控制阶段汽油的转移损耗控制阶段1控制控制l汽油：汽油：50余种碳氢化物（余种碳氢化物（C3C12）和其他痕量物质，）和其他痕量物质，C8H17，平均分子量，平均分子量113XX第五章挥发性有机物污染控制汽油的转移损耗控制阶段汽油的转移损耗控制阶段2控制控制XX第五章挥发性有机物污染控制第三节第三节 VOCs控制方法和工艺控制方
6、法和工艺l燃烧法燃烧法l吸收（洗涤）法吸收（洗涤）法l冷凝法冷凝法l吸附法吸附法l生物法生物法XX第五章挥发性有机物污染控制1.燃烧法（燃烧法（Combustion）l适用于可燃或高温分解的物质适用于可燃或高温分解的物质l不能回收有用物质，但可回收热量不能回收有用物质，但可回收热量l燃烧反应，如燃烧反应，如燃烧时放出的热量燃烧时放出的热量XX第五章挥发性有机物污染控制VOCs燃烧原理及动力学燃烧原理及动力学l燃烧动力学燃烧动力学l单位时间单位时间VOCs减少减少 多数化学反应，遵循阿累尼乌斯方程多数化学反应，遵循阿累尼乌斯方程 氧气浓度远高于氧气浓度远高于VOCs浓度浓度XX第五章挥发性有机物
7、污染控制VOCs燃烧原理及动力学燃烧原理及动力学VOCsVOCsA,1/sA,1/sE,E,kcal/molkcal/mol k,1/s k,1/s538538o oC C649649o oC C 760 760o oC C丙烯醛丙烯醛丙烯腈丙烯腈丙醇丙醇3.30E+103.30E+102.13E+122.13E+121.75E+061.75E+0635.935.952.152.121.421.46.992586.992580.019460.019462.995282.99528102.37102.370.960.9614.8314.83841.47841.4720.3420.3452.075
8、2.07氯丙烷氯丙烷苯苯1-1-丁烯丁烯氯苯氯苯环己胺环己胺1 1，2-2-二氯二氯乙烷乙烷乙烷乙烷乙醇乙醇Ethyl Ethyl acrylateacrylate乙烯乙烯3.89E+073.89E+077.43E+217.43E+213.74E+143.74E+141.34E+171.34E+175.13E+125.13E+124.82E+114.82E+115.65E+145.65E+145.37E+115.37E+112.19E+122.19E+121.37E+121.37E+124.39E+114.39E+115.20E+055.20E+0529.129.195.995.958.258
9、.276.676.647.647.645.645.663.663.648.148.146.046.050.850.844.744.714.714.70.560340.560340.000110.000110.077600.077600.000310.000310.764670.764670.248510.248510.004110.004110.058690.058690.880940.880940.028040.028040.395620.3956258.8635358.863534.934.930.140.146.026.020.090.0926.8426.847.517.510.480.
10、482.142.1427.4427.441.251.2511.1811.18170.64170.6427.2127.2138.5938.59183.05183.058.418.41438.42438.42109.11109.1119.9319.9335.9735.97407.99407.9924.6424.64154.04154.04404.29404.29XX第五章挥发性有机物污染控制VOCs燃烧原理及动力学燃烧原理及动力学例：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
11、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，一级反应，对式（，一级反应，对式（10-810-8）积分，）积分，得得 当当T=538T=5380 0C C时，由表时，由表10-810-8，得，得k=0.00011/sk=0.00011/s，代入式（，代入式（10-910-9），得），得 同理可求得同理可求得T=649T=649、7607600 0C C时所需的燃烧时间分别为时所需的燃烧时间分别为49s49s、0.2s0.2s。（10-9）XX第五章挥发性有机物污染控制燃烧工艺燃烧工艺直接燃烧直接燃烧l适用于可燃有害组分浓度较高或热值较高的废气适用于可燃有害组分浓
12、度较高或热值较高的废气l设备：燃烧炉、窑、锅炉设备：燃烧炉、窑、锅炉l温度温度11001100o oC C左右左右l火炬燃烧：产生大量有害气体、烟尘和热辐射，应尽量火炬燃烧：产生大量有害气体、烟尘和热辐射，应尽量避免避免XX第五章挥发性有机物污染控制燃烧工艺燃烧工艺热力燃烧（热力燃烧（Thermal Combustion)Thermal Combustion)l适于低浓度废气的净化适于低浓度废气的净化l温度低，温度低，540540820820o oC Cl必要条件：温度、停留时间、湍流混合必要条件：温度、停留时间、湍流混合XX第五章挥发性有机物污染控制燃烧工艺燃烧工艺热力燃烧热力燃烧XX第五章
13、挥发性有机物污染控制燃烧工艺燃烧工艺催化燃烧催化燃烧XX第五章挥发性有机物污染控制燃烧工艺燃烧工艺催化燃烧装置催化燃烧装置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XX第五章挥发性有机物污染控制燃烧工艺燃烧工艺催化燃烧优点催化燃烧优点l无火焰燃烧，安全性好无火焰燃烧，安全性好l温度低：温度低：300450oC，辅助燃料消耗少，辅助燃料消耗少l对可燃组分浓度和热值限制少对可燃组分浓度和热值限制少XX第五章挥发性有机物污染控制不同燃烧工艺比较不同燃烧工艺比较XX第五章挥发性有机物污染控制吸收（洗涤）法（吸收（洗涤）法（Absorption）l溶剂吸收法：采用低挥发或不挥发性溶剂对溶剂吸收
14、法：采用低挥发或不挥发性溶剂对VOCs进行吸进行吸收，再利用收，再利用VOCs分子和吸收剂的物理性质差异进行分离分子和吸收剂的物理性质差异进行分离l吸收剂在吸收塔吸收吸收剂在吸收塔吸收VOCsl吸收了吸收了VOCs的吸收剂通过的吸收剂通过热交换进入汽提塔，在高于热交换进入汽提塔，在高于吸收温度、低于吸收压力时吸收温度、低于吸收压力时解吸解吸l吸收剂经过溶剂冷凝器冷凝吸收剂经过溶剂冷凝器冷凝后进入吸收塔循环使用后进入吸收塔循环使用l解吸解吸VOCs气体经过冷凝器、气体经过冷凝器、气液分离器后以纯气液分离器后以纯VOCs气体气体形式回收利用形式回收利用l适用于适用于VOCs浓度较高、温浓度较高、温
15、度较低和压力较高的场合。度较低和压力较高的场合。XX第五章挥发性有机物污染控制吸收工艺吸收工艺对吸收剂的要求对吸收剂的要求l对被去除的对被去除的VOCs有较大的溶解性有较大的溶解性l蒸气压低蒸气压低l易解吸易解吸l化学稳定性和无毒无害性化学稳定性和无毒无害性l分子量低，吸收能力最大化分子量低，吸收能力最大化XX第五章挥发性有机物污染控制冷凝法（冷凝法（Condensation）l冷凝法：利用物质在不同温度下的不同饱和蒸汽压，冷凝法：利用物质在不同温度下的不同饱和蒸汽压，采用降低温度、提高压力，使采用降低温度、提高压力，使VOCs冷凝并与废气分离冷凝并与废气分离l冷凝温度处于露点和泡点温度之间冷
16、凝温度处于露点和泡点温度之间l越接近泡点，净化程度越高越接近泡点，净化程度越高l接触冷凝：被冷凝接触冷凝：被冷凝气体与冷却介质直气体与冷却介质直接接触接接触l表面冷凝（间接冷表面冷凝（间接冷却）却）冷凝气体与冷冷凝气体与冷却壁接触却壁接触l适于废气体积分数适于废气体积分数10-2以上的有机蒸气以上的有机蒸气l常作为其它方法的常作为其它方法的前处理前处理XX第五章挥发性有机物污染控制吸附法（吸附法（Adsorption）l吸附工艺：利用多孔固体表面存在的未平衡的分子吸引力吸附工艺：利用多孔固体表面存在的未平衡的分子吸引力或化学键力，吸附混合气体中的或化学键力，吸附混合气体中的VOCs组分并与废气
17、分离组分并与废气分离l适用于处理中低浓度适用于处理中低浓度VOCs尾气尾气l不饱和化合物吸附优不饱和化合物吸附优于饱和化合物，环状于饱和化合物，环状化合物吸附优于链状化合物吸附优于链状化合物化合物l活性炭吸附优于极性活性炭吸附优于极性吸附剂（硅胶、氧化吸附剂（硅胶、氧化物）物）l部分部分VOCs不易解吸不易解吸（酸、酯、酮），不（酸、酯、酮），不宜用活性炭吸附宜用活性炭吸附XX第五章挥发性有机物污染控制生物法（生物法（Biological Oxidation）l微生物以微生物以VOCs作为碳源和能源，将其分解为作为碳源和能源，将其分解为CO2和和H2Ol悬浮生长系统：微生物及其营养物存在于液相
18、，气相中的悬浮生长系统：微生物及其营养物存在于液相，气相中的VOCs转移到液相，被微生物降解转移到液相，被微生物降解l附着生长系统：微生物附着生长于固体介质表面，气相中附着生长系统：微生物附着生长于固体介质表面，气相中的的VOCs被固体介质表面吸附，被微生物降解被固体介质表面吸附，被微生物降解l气相主体中的气相主体中的VOCs在液相或固体表面的传质过程和微生物生在液相或固体表面的传质过程和微生物生物降解过程的耦合物降解过程的耦合l微生物菌种的筛选、驯化和接种微生物菌种的筛选、驯化和接种l最先进的最先进的VOCs处理技术，设备简单、运行费用低，适用于大处理技术，设备简单、运行费用低，适用于大风量、低浓度、难降解风量、低浓度、难降解VOCs的处理的处理XX第五章挥发性有机物污染控制生物法工艺比较生物法工艺比较2023-1-31XX第五章挥发性有机物污染控制
