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摘要:工業(yè)生產(chǎn)過程中不可避免地會使用有機(jī)溶劑和排放揮發(fā)性有機(jī)化合物，它們是影響大氣環(huán)境的重要固定污染源。根據(jù)有機(jī)廢氣的不同性質(zhì)，選擇合適的處理技術(shù)對其進(jìn)行有效的控制和處理，已成為國內(nèi)家具制造車間亟待解決的首要問題。根據(jù)木質(zhì)硝基漆涂飾車間VOCs廢氣成分復(fù)雜、流量大、濃度低、漆霧多、粉塵多的特點，系統(tǒng)總結(jié)了近年來VOCs的排放控制技術(shù)。通過對各種技術(shù)的優(yōu)缺點、適用范圍、應(yīng)用情況、投資和運行成本的對比分析，指出高效、低成本、低能耗的回收技術(shù)是下一階段的發(fā)展重點。為了給家具企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)化合物排放控制的技術(shù)選擇提供參考，發(fā)現(xiàn)通過有效的方法回收這些有機(jī)溶劑可以產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益，有利于硝基漆行業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。

關(guān)鍵詞:硝基漆；有機(jī)溶劑；危害；回收法

前言

近年來，隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展，大氣環(huán)境污染問題日益突出?；ぶ扑幧a(chǎn)工藝、涂裝、浸涂、涂裝、粘接、金屬清洗工藝、汽油產(chǎn)品組裝運輸工藝、塑料、橡膠、半導(dǎo)體、電子行業(yè)生產(chǎn)工藝和加工工藝使用大量有機(jī)溶劑，不及時有效處理會逸散成空氣體。2010年，中國工業(yè)源揮發(fā)性有機(jī)化合物排放量約為1335.6萬噸。石油煉制、油漆建筑、機(jī)械設(shè)備制造和印刷是VOCs排放量前四位的行業(yè)，分別占17%、16%、11%和7%。預(yù)計2020年這四個行業(yè)的排放比例將進(jìn)一步增加，2020年我國VOCs排放量將達(dá)到1785.31萬噸。隨著揮發(fā)性有機(jī)化合物數(shù)量和種類的增加，揮發(fā)性有機(jī)化合物已經(jīng)成為繼顆粒污染物之后的又一大類氣體污染物。揮發(fā)性有機(jī)化合物對環(huán)境、動植物生長和人類健康都有很大的危害。大部分揮發(fā)性有機(jī)化合物都是有毒的，有臭味的，有“三致”效應(yīng)。一般可通過人體呼吸和皮膚進(jìn)入人體，對人體造血系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、肝腎等器官造成損害。長期接觸VOCs后，這些有機(jī)氣體破壞中樞神經(jīng)系統(tǒng)，積聚在神經(jīng)膜上，通常導(dǎo)致麻醉甚至死亡。揮發(fā)性有機(jī)化合物的排放也會導(dǎo)致光化學(xué)煙霧、城市霧霾等空氣污染問題。隨著人們對揮發(fā)性有機(jī)化合物危害認(rèn)識的加深，揮發(fā)性有機(jī)化合物的處理越來越受到重視。許多發(fā)達(dá)國家也頒布了相應(yīng)的法律來限制揮發(fā)性有機(jī)化合物的排放。德國要求使用溶劑時每年應(yīng)減少VOCs排放量25萬噸，到2010年排放量將減少70%~80%。日本于2006年開始實施修訂后的《大氣污染防治法》，限制揮發(fā)性有機(jī)化合物的排放，并設(shè)定限值。美國"空清潔氣體法"要求到2000年將揮發(fā)性有機(jī)化合物的排放量減少70%?！吨腥A人民共和國大氣污染防治法》嚴(yán)格規(guī)定了居民區(qū)空氣和生產(chǎn)車間空空氣中有機(jī)物和惡臭污染物的最大允許濃度。此后，我國各地區(qū)、各行業(yè)制定了一系列地方標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

木器涂料因其色澤柔和、品質(zhì)優(yōu)良、經(jīng)久耐用，在室內(nèi)建筑裝飾中具有不可替代的地位。目前，室內(nèi)裝飾用的大量木器涂料主要以溶劑型為主，主要有硝基漆、聚氨酯漆、醇酸漆等。這些涂料含有高含量的有機(jī)溶劑和高含量的揮發(fā)性有機(jī)化合物，在涂料施工過程中經(jīng)常導(dǎo)致急性中毒和中毒死亡。此外，溶劑型木器涂料還會對造血功能、神經(jīng)功能和生殖系統(tǒng)造成損害，并會對遺傳產(chǎn)生不良影響。在1990年《清潔氣體修正案》中列出的189種有毒氣體污染物中，近100種是揮發(fā)性有機(jī)化合物。人大部分時間都是住在房間里，與油漆始終沒有直接或間接的接觸?；诒Ｕ先祟惤】岛捅Ｗo(hù)環(huán)境的需要，人們對溶劑型木器涂料提出了綠色、環(huán)保和健康的要求。國家標(biāo)準(zhǔn)(GB 18581-2009)規(guī)定了溶劑型木器涂料中有害物質(zhì)的限量，國家認(rèn)證認(rèn)可監(jiān)督管理局對溶劑型木器涂料實行強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證管理。含苯、甲苯、二甲苯、乙苯、甲醇、游離二異氰酸酯(TDI、HDI)、鹵代烴等。作為溶劑型木器涂料日常檢驗的常規(guī)項目，生產(chǎn)過程中的消耗已得到相應(yīng)控制。企業(yè)選擇開發(fā)新的替代溶劑，如乙二醇醚酯和重芳烴。廣東省制定了《家具制造業(yè)揮發(fā)性有機(jī)化合物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 44/814-2010)，規(guī)定一期排放的VOCs總量不得超過60 mg/m，二期不得超過30 mg/m。國內(nèi)外關(guān)于揮發(fā)性有機(jī)化合物排放的法律法規(guī)越來越嚴(yán)格。但由于處理成本高、缺乏行政監(jiān)管要求的VOCs排放標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)對VOCs排放和控制重視不夠等多種因素，很多工廠直接向大氣排放VOCs，對環(huán)境質(zhì)量造成嚴(yán)重危害。

目前國內(nèi)采用的VOCs處理技術(shù)主要是吸附、催化燃燒和生物處理，這三種技術(shù)的市場份額分別達(dá)到38%、22%和15%。相比之下，根據(jù)美國化學(xué)工程師學(xué)會(AIChE)廢棄物減量技術(shù)中心(CWRT)的調(diào)查和估算，國外生物技術(shù)和催化燃燒技術(shù)在國外分別排名第一和第二，約占29%；吸附技術(shù)占用率低，只有16%。吸附技術(shù)適合回收揮發(fā)性有機(jī)化合物，是一種符合清潔生產(chǎn)理念的經(jīng)濟(jì)選擇。然而，國內(nèi)許多中小企業(yè)選擇吸附技術(shù)是為了追求其低建設(shè)成本，但沒有實現(xiàn)揮發(fā)性有機(jī)化合物的回收。有焰燃燒和無焰催化燃燒會大大降低有機(jī)溶劑對人體和環(huán)境的危害，但有焰燃燒和無焰催化燃燒仍會產(chǎn)生大量的溫室氣體二氧化碳，同時產(chǎn)生的二次有毒氣體對環(huán)境和人體仍是很大的威脅。生物處理技術(shù)是一種安全、無二次污染的技術(shù)，但生物法更適合處理低濃度、生物降解性好的揮發(fā)性有機(jī)化合物。生物凈化技術(shù)作為一種低成本、安全、綠色的凈化工藝，有了很大的發(fā)展空。然而，在凈化多組分揮發(fā)性有機(jī)化合物廢氣時，菌株之間的競爭和抑制會影響凈化效率，因此培養(yǎng)多組分揮發(fā)性有機(jī)化合物凈化菌株成為當(dāng)前研究的重點。近年來，新發(fā)展的光催化氧化技術(shù)、電催化氧化技術(shù)、超臨界水氧化技術(shù)、等離子體技術(shù)、超聲波氧化技術(shù)、微波輻射技術(shù)和高壓脈沖放電技術(shù)無法大規(guī)模應(yīng)用。因此，只有在工業(yè)生產(chǎn)中更有效地回收有機(jī)溶劑，才能最大限度地減少有機(jī)溶劑對人體和環(huán)境的危害。基于此，學(xué)者們開發(fā)了一系列溶劑回收技術(shù)，以達(dá)到高效、低能耗、無二次污染地回收有機(jī)溶劑的目的。

1吸附法

吸附法是一種應(yīng)用廣泛且成熟的有機(jī)溶劑廢氣處理技術(shù)。它采用多孔固體吸附劑(分子篩、活性炭、活性炭纖維、活性氧化鋁、硅膠等)。)用高比表面積的吸附劑處理有機(jī)溶劑廢氣，然后解吸吸附劑回收有機(jī)溶劑，從而達(dá)到分離、凈化和回收的目的。

分子篩因其微孔小、價格高而被大規(guī)模用于氣體凈化而不是溶劑回收生產(chǎn)?；钚蕴渴怯糜谌軇┗厥盏拇罅课絼?0世紀(jì)初以來一直蓬勃發(fā)展。活性炭對溶劑空氣體混合物中的溶劑氣體具有良好的捕集效果，易于用于蒸汽解吸和再生。不易氧化的溶劑氣體，如烷烴溶劑，可被熱空氣體解吸；對于易氧化的溶劑氣體，可以用熱惰性氣體如純氮氣等解吸。目前，顆粒活性炭溶劑回收仍是我國溶劑回收的主流。活性炭纖維(ACFs)是20世紀(jì)60年代開發(fā)的一種用于溶劑回收的新型吸附劑，比分子篩更昂貴，甚至更高。但是，與活性炭相比，由于其特殊的微孔結(jié)構(gòu)，主要含有微孔和少量中孔，而活性炭含有大孔、中孔和微孔，因此具有吸附快、去除快、易干燥、使用壽命長、節(jié)能和清潔生產(chǎn)的優(yōu)點，但其缺點如下:我國新設(shè)計的溶劑回收生產(chǎn)線采用活性炭纖維吸附器；一些原來使用活性炭吸附器的老生產(chǎn)線也有向活性炭纖維吸附器轉(zhuǎn)變的趨勢。Debasish等人比較了活性炭纖維、活性炭、硅膠和分子篩對甲苯的吸附性能，并通過數(shù)學(xué)模型預(yù)測了甲苯的穿透點。結(jié)果表明，活性炭纖維對甲苯的吸附效果最好，活性炭纖維經(jīng)DC加熱脫附再生?；钚蕴康谋砻婊瘜W(xué)性質(zhì)是影響活性炭吸附性能的重要因素。目前，許多研究通過表面化學(xué)改性來提高活性炭的吸附性能。化學(xué)改性方法主要有氧化改性、還原改性、金屬負(fù)載改性和表面活性劑負(fù)載改性。利略-羅迪納斯等人研究了活性炭的孔容和表面化學(xué)對其吸附苯和甲苯能力的影響。結(jié)果表明，小于0.7 nm的微孔對控制揮發(fā)性有機(jī)化合物的吸附起主要作用，低表面氧基濃度活性炭的吸附能力最好。經(jīng)過化學(xué)活化(浸泡在氫氧化鉀或氫氧化鈉溶液中)，活性炭的吸附量達(dá)到34 g苯/100 g和64g甲苯/100 g..

2冷凍濃縮法

冷凝是將廢氣冷卻或加壓，使待去除的物質(zhì)過飽和并冷凝，從氣體中分離出來。冷凝可以有效分離沸點在310 K以上、濃度在0.005%以上的污染氣體。對于沸點較低的物質(zhì)，冷凝需要更深的冷卻程度或更大的壓力，這大大增加了運行成本。冷凝的效率受到冷卻和加壓程度的限制，因此通常用作預(yù)處理和預(yù)純化手段，回收的溶劑需要進(jìn)一步處理以除去水分和雜質(zhì)，然后才能重復(fù)使用。

冷凝工藝特別適用于凈化低流量、高濃度的廢氣。整個廢氣被冷卻到其所含蒸汽的露點以下，以實現(xiàn)在熱交換器表面的冷凝。理論回收率取決于初始濃度、凈化溫度和該溫度下可冷凝組分的蒸汽壓。但實際上，流速、溫度分布和設(shè)備的幾何形狀起著決定性的作用，而霧(氣溶膠)的形成、冷凝器中的不均勻流動和不受控制的結(jié)冰也會干擾冷凝過程，從而阻止在低溫下達(dá)到平衡濃度。目前，該工藝在國內(nèi)外高濃度油氣回收中應(yīng)用廣泛，其中美國愛德華茲工程公司是冷凝式油氣回收裝置生產(chǎn)工藝的典型代表。Gupta等人研究了冷凝和吸附相結(jié)合處理雙組分揮發(fā)性有機(jī)化合物混合物的過程。數(shù)學(xué)模型參數(shù)結(jié)果表明，該工藝可以處理濃度范圍較寬的VOCs氣流，但對于回收高濃度氣體(>:1%)，更適合采用冷凝，而吸附是處理低濃度氣體的首選工藝。在冷凝過程中，使用液氮作為冷凝劑，液氮的流量和冷凝器的尺寸對VOCs的回收有很大的影響。

3吸收法

3.1概述

吸收技術(shù)利用有機(jī)物的“相似溶解度”原理，利用低揮發(fā)性或非揮發(fā)性吸收劑與廢氣直接接觸，將VOCs轉(zhuǎn)移到吸收液中，實現(xiàn)污染物的分離和凈化。吸收過程按機(jī)理可分為物理吸收和化學(xué)吸收，吸收效果主要取決于吸收劑的性能和吸收裝置的結(jié)構(gòu)特點。吸收劑應(yīng)具有高溶解度、不腐蝕設(shè)備、低揮發(fā)性、無毒、化學(xué)穩(wěn)定、價格低廉、來源廣泛的特點。通常是液態(tài)物質(zhì)，主要是液態(tài)石油物質(zhì)、表面活性劑和水的混合物。吸收裝置主要有噴淋塔、填料塔、各種洗滌器、鼓泡塔、篩板塔等。吸收法的優(yōu)點是有機(jī)溶劑可循環(huán)使用，操作靈活，工藝流程簡單，操作維護(hù)簡單。適用于廢氣濃度范圍廣、流量大、溫度低、壓力高的有機(jī)廢氣處理。但是，傳統(tǒng)的吸收設(shè)備體積龐大，一次性投資成本高，不適合中小企業(yè)，尤其是那些在工廠建設(shè)初期沒有考慮有機(jī)廢氣處理的企業(yè)。

3.2吸收劑

吸收劑的性能是決定吸收操作效果的關(guān)鍵因素之一。根據(jù)國內(nèi)外文獻(xiàn)研究，用于吸收揮發(fā)性有機(jī)化合物廢氣的吸收劑可分為三類:(1)礦物油吸收劑；(2)高沸點有機(jī)溶劑；(3)含水復(fù)合吸收劑。在20世紀(jì)70年代和80年代，我國用于處理揮發(fā)性有機(jī)化合物的吸附劑大多是非極性礦物油，如輕柴油和發(fā)動機(jī)油。這種吸附劑對有機(jī)污染物的吸收率一般可達(dá)90%以上。冀等人在實驗室用小氣泡吸收器篩選甲苯吸收的吸收劑，比較了0號柴油、7號機(jī)油和洗油的吸收效果。結(jié)果表明，0號柴油的吸附效果最好，柴油對揮發(fā)性有機(jī)物的吸附效率與柴油中甲苯含量成反比。當(dāng)柴油中甲苯含量達(dá)到40%時，吸收劑不再被吸收，即接近飽和。陳、等人利用廢機(jī)油作為甲苯廢氣的吸收劑，考察了塔徑30 mm、填料10 mm×10 mm的陶瓷拉西環(huán)吸收塔內(nèi)各種因素對吸收效果的影響，確定了最佳操作條件:空塔氣速70 m/h，液氣比2.5 L/m，甲苯濃度500~2500 mg/m， 雖然礦物油吸附劑對VOCs的吸附能力較高，但由于礦物油和部分揮發(fā)性成分組成復(fù)雜，在吸附過程中存在揮發(fā)損失，導(dǎo)致二次污染問題。 而且礦物油易燃，在操作過程中存在安全隱患。與此同時，礦物油的價格日益上漲，使用成本也在上漲。由于礦物油吸附劑中溶劑的揮發(fā)損失，研究人員選擇了一些高沸點的揮發(fā)性有機(jī)溶劑作為甲苯廢氣的吸附劑。張智焜等人研究了用高沸點吸收劑OSBP鼓泡填料塔吸收合成革生產(chǎn)尾氣中甲苯、丁酮和二甲基甲酰胺的工藝。當(dāng)氣液摩爾比為7.9，吸收劑和尾氣溫度為25℃時，OSBP對甲苯、丁酮和二甲基甲酰胺的吸收效率分別可達(dá)98.2%、92.5%和98.5%。Heymes等人研究了高沸點有機(jī)溶劑對甲苯廢氣的吸收。他比較了四種高沸點有機(jī)溶劑:聚乙二醇、鄰苯二甲酸酯、己二酸酯和硅油的吸收效果。通過綜合比較這些物質(zhì)的亨利常數(shù)、蒸汽壓、粘度和擴(kuò)散系數(shù)，認(rèn)為己二酸二異辛酯(DEHA)是最適合吸收甲苯廢氣的吸收劑。然后，以DEHA為吸收劑，采用直徑為0.1 m、總高度為2.5 m、金屬高流通環(huán)為填料、填料高度為1 m的填料塔吸收含甲苯廢氣，并對其流體力學(xué)性能和傳質(zhì)性能進(jìn)行了研究。液氣比為3.6 ~ 12.9時，兩小時內(nèi)吸收率超過70%。從以上可以看出，高沸點有機(jī)溶劑對甲苯的吸收效果較好，飽和蒸氣壓很小，因此不存在礦物油類吸收劑揮發(fā)損失的缺點，但高沸點有機(jī)溶劑的粘度普遍較高，會造成吸收設(shè)備液體分布不均勻、壓降大等問題，而且高沸點有機(jī)溶劑價格高，使用成本高。水是一種廉價且廣泛使用的吸收劑。用水和一些化學(xué)試劑形成復(fù)合吸附劑，如礦物油和表面活性劑，以提高揮發(fā)性有機(jī)化合物在吸附劑中的溶解度，降低吸附劑的使用成本。黃筱琳等人以水-柴油為苯系吸收劑，吸收劑組成為水:油= 1: L，對p H值、表面活性劑的選擇和用量、吸收能力等做了大量的實驗研究。，并獲得了滿意的結(jié)果。羅嬌生采用水洗油吸收劑作為甲苯廢氣吸收劑?？疾炝怂c洗油的配比、表面活性劑的選擇和吸附劑的酸堿度。當(dāng)水與洗油的比例為6: 4，表面活性劑A和D均為0.05%，pH值為10時，甲苯的吸附效果較好，可獲得滿意的凈化效果。

從以上可以看出，在用于吸收VOCs的吸收劑中，礦物油吸收劑和高沸點有機(jī)溶劑對VOCs的吸收能力較高，但礦物油吸收劑存在揮發(fā)損失和二次污染等問題。雖然一些重油揮發(fā)損失小，也可以用作吸收劑，但這些礦物油與高沸點有機(jī)溶劑一樣，存在粘度高、使用成本高等問題。水性復(fù)合吸收劑，尤其是表面活性劑溶液，克服了礦物油吸收劑溶劑揮發(fā)損失、二次污染、成本高的問題，但對VOCs的吸收能力略低于礦物油和高沸點有機(jī)溶劑。因此，目前對VOCs廢氣吸附劑的研究重點是篩選性能更好的高沸點有機(jī)溶劑和復(fù)配效果更好的表面活性劑溶液，使用成本更低，應(yīng)用前景廣闊。

3.3吸收設(shè)備

吸收設(shè)備也是影響吸收操作的重要因素，塔類設(shè)備是最常用的吸收設(shè)備，如噴淋塔、填料塔、板式塔等。塔式設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡單、液氣比在較大范圍內(nèi)可調(diào)的優(yōu)點。然而，塔式設(shè)備在使用中也存在壓降大、體積大等問題。因此，在化工領(lǐng)域，研究人員從過程強(qiáng)化的角度不斷改進(jìn)吸收設(shè)備，希望以較小的設(shè)備體積、較少的資源和能耗達(dá)到更高的傳輸效果。高效霧化裝置、中控纖維膜接觸器、旋流吸收器、降膜反應(yīng)器、撞擊流反應(yīng)器和旋轉(zhuǎn)填料床是近年來發(fā)展起來的強(qiáng)化傳質(zhì)、反應(yīng)和微混合的新裝置，在過程強(qiáng)化方面效果明顯。其中，旋轉(zhuǎn)填料床的主要特點是:(1)傳遞過程明顯增強(qiáng)，傳遞系數(shù)提高1~3個數(shù)量級；氣相壓降?。晃锪贤Ａ魰r間短；啟停方便，穩(wěn)定時間短，操作簡單；設(shè)備體積小，占地面積小，投資成本低；填料層具有自清潔功能，不易結(jié)垢堵塞。林等利用旋轉(zhuǎn)填充床去除高重力場中氣體中的異丙醇和乙酸乙酯。結(jié)果表明，異丙醇在RPB的吸收過程可使總傳質(zhì)單元高度(HTU)增加0.01 ~ 0.02 m，乙酸乙酯在RPB的吸收過程可使HTU增加0.03~0.06 m，氣體總傳質(zhì)系數(shù)隨轉(zhuǎn)速的增加而增加。隨后，林等人仍然采用IPA作為VOC模型，在中國規(guī)模上研究了超重力旋轉(zhuǎn)填料床吸收VOCs廢氣的可行性。當(dāng)氣體流量為150 ~ 300 m/h時，氣體通過RPB的總傳質(zhì)系數(shù)為81 ~ 165 s，去除率為95%。

我國揮發(fā)性有機(jī)化合物吸收設(shè)備的改進(jìn)和研究已成為研究熱點之一，但仍有許多問題亟待解決。任中設(shè)計傳質(zhì)效率高、運行成本低的VOCs吸收設(shè)備還有很長的路要走。傳統(tǒng)的塔設(shè)備體積龐大，氣液分布不均勻、噴嘴堵塞、塔結(jié)垢等問題影響脫硫效率甚至設(shè)備的正常穩(wěn)定運行。目前，新型塔設(shè)備是解決這一問題的新途徑，如降低氣體壓降，減少液體循環(huán)，提高吸收過程的傳質(zhì)效率。開發(fā)能夠處理大量氣體、提高氣相傳質(zhì)效率的新型塔設(shè)備，將成為揮發(fā)性有機(jī)化合物回收利用產(chǎn)業(yè)化推廣的研究方向。

4膜分離方法

膜分離技術(shù)利用不同氣體分子通過聚合物膜的不同溶解和擴(kuò)散速率，在一定壓力下達(dá)到分離目的。膜兩側(cè)氣體的分壓差是膜分離的驅(qū)動力，這可以通過壓縮入口氣體或在膜的滲透側(cè)使用真空泵來實現(xiàn)。因此，膜分離過程通常與冷凝或壓縮過程相結(jié)合。膜分離技術(shù)目前正處于積極發(fā)展階段，其中德國GKSS公司、美國港鐵公司、日本日東株式會社已成功實現(xiàn)了利用膜技術(shù)回收廢氣中VOC的工業(yè)化生產(chǎn)，但主要工業(yè)處理對象為汽油蒸汽、乙烷、氯乙烯等單體，處理風(fēng)量較小。膜分離的關(guān)鍵在于膜材料的選擇。目前廣泛使用的有硅橡膠膜和中空纖維膜。常見的處理VOC廢氣的膜分離工藝主要有蒸汽滲透、氣體膜分離和膜接觸器等。膜分離過程復(fù)雜，但處理前的方法不能有效處理特殊有機(jī)溶劑。由于有機(jī)溶劑的化學(xué)性質(zhì)千差萬別，前三種方法都需要利用其特殊的化學(xué)性質(zhì)，不可能同時捕捉到各種有毒的有機(jī)溶劑。不同的有毒有機(jī)溶劑可以通過多層膜分離進(jìn)行分離，各種有毒溶劑可以完全徹底回收。

目前膜分離的研究方向是改進(jìn)原有膜或研究新膜，制備分離能力更好、化學(xué)性質(zhì)更穩(wěn)定的新型膜，如耐高溫、耐腐蝕、耐壓等。，同時，它們會吸收各種有機(jī)溶劑。

五種揮發(fā)性有機(jī)物處理技術(shù)的對比分析及案例

針對木材行業(yè)，特別是沒有足夠空間的中小型木材企業(yè)，VOCs排放濃度低，廢氣量大，廢氣中有膠體顆粒，廢氣排放周期不固定的特點，燃燒法和冷凝法不適合處理低濃度VOCs廢氣，這些行業(yè)排放的廢氣成分復(fù)雜，含有膠體顆粒和含S、Cl的物質(zhì)，容易使吸附劑和催化劑失效。吸附法和生物法雖然適用于低濃度甲苯廢氣的處理，但這兩種技術(shù)使用的設(shè)備占地面積大，尤其是吸附法工藝復(fù)雜，不適合這種場合。等離子體法和光催化法都還處于實驗室或中試研究階段，尚未在工業(yè)上應(yīng)用。因此，對于這種情況下甲苯廢氣的處理，吸收法是一種更合適的處理方法，對廢氣的成分沒有嚴(yán)格的要求。吸收法應(yīng)用的關(guān)鍵在于吸收劑和吸收設(shè)備的選擇。由于不同的處理技術(shù)針對的是VOC廢氣的成分、濃度、風(fēng)量、溫度和濕度，所以凈化效率和經(jīng)濟(jì)性差異很大。因此，將各種VOC處理技術(shù)在凈化大流量、低濃度、成分復(fù)雜的VOC廢氣中的應(yīng)用范圍、應(yīng)用現(xiàn)狀、優(yōu)缺點、投資和運行成本分析在一張表中(表1)。在上述處理技術(shù)中，就大流量、低濃度、成分復(fù)雜、有漆霧和粉塵的有機(jī)廢氣而言，吸附技術(shù)存在吸附劑用量大、再生困難等問題，導(dǎo)致運行成本增加；由于缺乏理想的吸收劑，吸收技術(shù)的凈化效率有限；冷凝技術(shù)處理多組分VOC成本高，沒有回收價值，沒有實際意義；生物降解技術(shù)處理多組分VOC還處于理論研究階段；催化燃燒需要在較高溫度下氧化，對于大多數(shù)易燃易爆的VOCs來說，具有一定的安全隱患和高能耗；采用光催化、低溫等離子體等新的有機(jī)廢氣處理技術(shù)處理多組分VOC時，技術(shù)不夠成熟，經(jīng)濟(jì)性低于吸附、吸收、催化燃燒等傳統(tǒng)技術(shù)。綜上所述，各種VOC處理技術(shù)各有利弊。在制定有機(jī)廢氣處理方案時，需要根據(jù)企業(yè)自身的現(xiàn)狀選擇合適的處理技術(shù)。

以某企業(yè)美式家具硝基漆涂飾車間的生產(chǎn)實踐為基礎(chǔ)，采用兼具親水親油基團(tuán)的檸檬酸鈉表面活性劑作為吸收劑，處理其涂裝生產(chǎn)線排氣管中的混合VOCs，流量范圍為16 504m/h ~ 18 919m/h，產(chǎn)生的廢氣經(jīng)車間水幕柜預(yù)處理后通過排氣管排出，濕度較高。其成分主要包括乙酸仲丁酯、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、甲苯、二甲苯、PMA、環(huán)己酮、癸烷、正十一烷等11種物質(zhì)，其中乙酸仲丁酯濃度最高，約占總量的40% ~ 70%，甲苯和二甲苯毒性最大?；旌虾蟮腣OCs在引風(fēng)機(jī)的作用下進(jìn)入噴霧吸收塔，經(jīng)洗滌和霧化兩級噴霧過程處理后，被活性炭吸附。凈化過程如下:含有漆霧和漆渣的混合VOCs在離心風(fēng)機(jī)的作用下從塔底進(jìn)入噴霧吸收塔，吸收液從塔頂向下噴射。廢氣經(jīng)兩級依次噴淋后進(jìn)入汽水分離層，經(jīng)干燥后進(jìn)一步凈化；噴淋吸收和汽水分離后的清潔低濃度VOCs由離心風(fēng)機(jī)引入吸附塔，由固定床吸附，最終達(dá)標(biāo)排放。每個噴霧組由洗滌噴霧和霧化噴霧組成。洗滌噴霧主要用于去除VOCs可溶性成分、漆霧、灰塵等。，同時增加廢氣的濕度，使氣液兩相接觸更充分；霧化噴霧通過增加氣液接觸面積來吸收VOCs，從而達(dá)到降解的目的。為了提高凈化效率，避免霧化噴嘴堵塞，霧化吸收液通過自動加藥泵輸送到噴淋塔進(jìn)行霧化噴淋，噴淋后的吸收液回流到循環(huán)水池中，可再次用于清洗和噴淋。飽和吸收液在沉淀池中沉淀后，將固體漆渣撈出運輸處理，沉淀后的循環(huán)水送至車間各洗滌噴淋站，實現(xiàn)循環(huán)利用。采用吸附管采樣-熱解吸/氣相色譜法測定噴淋塔和活性炭吸附塔進(jìn)出口的揮發(fā)性有機(jī)物濃度。吸收劑濃度比為5%檸檬酸鈉和0.5%聚乙二醇時，噴淋塔對TVOCs的凈化效率達(dá)到76%左右，經(jīng)活性炭吸附后噴淋吸收的廢氣濃度遠(yuǎn)低于廣東地方標(biāo)準(zhǔn)DB 44/814-2010規(guī)定的排放限值，達(dá)到車間廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)。

表3揮發(fā)性有機(jī)化合物處理技術(shù)對比分析

加工技術(shù)

適用性

投資/運營費用

申請狀態(tài)

優(yōu)點/缺點

吸附技術(shù)

大流量、低濃度、成分復(fù)雜的揮發(fā)性有機(jī)化合物

中/高

廣泛應(yīng)用

多組分VOC吸附范圍廣，凈化效率高；吸附劑的量大且再生困難

冷凝冷凍技術(shù)

小流量、高濃度、單組分揮發(fā)性有機(jī)化合物

高/中

沒有

回收工藝復(fù)雜，設(shè)備投資高，能耗高，經(jīng)濟(jì)性低

吸收技術(shù)

傳統(tǒng)吸收塔

大流量、高濃度、低溫高壓揮發(fā)性有機(jī)化合物

低/中

廣泛應(yīng)用

設(shè)備投資和運行成本低，工藝成熟安全；吸收劑飽和后難以再生，容易形成二次污染

新塔設(shè)備

大流量、高濃度、低溫高壓揮發(fā)性有機(jī)化合物

低/中

較少應(yīng)用

設(shè)備投資少，運行成本低，吸收效率高，占地面積小；吸收劑飽和后難以再生，容易形成二次污染

膜分離技術(shù)

小流量、高濃度、高回收價值的揮發(fā)性有機(jī)化合物

中/高

沒有

回收率高，無二次污染；膜成本高，處理流程少

6結(jié)論和展望

隨著新型吸附裝置如高效霧化裝置、旋轉(zhuǎn)填充床和新型吸附劑如檸檬酸鈉表面活性劑、環(huán)糊精、生物柴油等的發(fā)展。強(qiáng)調(diào)了吸收技術(shù)在處理有機(jī)廢氣方面的優(yōu)勢。采用吸收法處理木質(zhì)硝基漆涂飾車間的廢氣，可以充分利用家具企業(yè)現(xiàn)有的水幕柜等設(shè)備對漆霧中的色漆、灰塵等顆粒進(jìn)行預(yù)處理。設(shè)備投資和運行成本相對較低，對于大多數(shù)易燃易爆的VOCs氣體，安全性較高，但吸收飽和后的廢水需要進(jìn)行二次處理。涂料VOCs廢氣的處理要綜合考慮，包括以下三個方面:1)企業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和涂料車間有機(jī)廢氣的排放特點，VOCs廢氣的濃度、流量、溫濕度、顆粒物含量等氣體特性會直接影響處理技術(shù)的選擇；2)常見揮發(fā)性有機(jī)化合物處理技術(shù)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)性，如設(shè)備投資、運行和后期維護(hù)費用、方法的去除效率、設(shè)備運行的安全性；3)利用現(xiàn)有處理設(shè)備，盡可能使企業(yè)的生產(chǎn)工藝和可用建筑面積與企業(yè)的污水處理工藝相協(xié)調(diào)，同時考慮設(shè)備安裝占地面積。傳統(tǒng)處理技術(shù)因其相對較高的經(jīng)濟(jì)性和在國內(nèi)的應(yīng)用實例較多，將在一段時間內(nèi)繼續(xù)作為主要處理技術(shù)存在。隨著新材料、新技術(shù)的逐步應(yīng)用，新的處理技術(shù)會更加成熟，但投資普遍較高，局限于中小企業(yè)較多的家具制造行業(yè)。因此，高效、低成本、低能耗的處理技術(shù)是下一階段發(fā)展的重點。

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