近年來，我國煤基路線制油、烯烴、芳烴、天然氣、乙二醇，以及焦?fàn)t煤氣制CNG、LNG等現(xiàn)代煤化工工藝技術(shù)突破和示范工程均獲重大進(jìn)展，煤化工的廢氣治理就尤其重要，并為改善空氣質(zhì)量，推動(dòng)工業(yè)綠色發(fā)展，主管部門出臺了一系列的政策和標(biāo)準(zhǔn)推動(dòng)VOCs的減排與治理。2017-2020期間，隨著VOCs治理相關(guān)政策法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的頒布實(shí)施，預(yù)計(jì)VOCs治理市場將迎來爆發(fā)式增長，行業(yè)規(guī)模將超千億元。同時(shí)，中國VOCs治理相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系，VOCs治理技術(shù)；VOCs控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，降低VOCs治理成本方面存在挑戰(zhàn)。

　　1.脈沖電暈法

 

　　脈沖電暈法基本原理是通過前沿陡峭、脈寬窄(納秒級)的高壓脈沖電暈放電,能在常溫、常壓下獲得非平衡等離子體,即產(chǎn)生大量高能電子和O、H0等活性粒子,與有害分子進(jìn)行氧化降解反應(yīng),使污染物最終轉(zhuǎn)化為無害物。1988年以來,美國就開展了電暈法降解低濃度的揮發(fā)性有機(jī)物的研究。研究表明在環(huán)境通常溫度和壓力下,該法能達(dá)到較好的效率。

 

　　2.膜分離法

 

　　膜分離法的基本原理是基于氣體中各組分透過膜的速度不同,每種組分透過膜的速度與該氣體的性質(zhì)、膜的特性與膜兩邊的氣體分壓有關(guān)。膜分離法有機(jī)廢氣處理是根據(jù)有機(jī)蒸氣和空氣透過膜的能力不同,而將二者分開的。常用膜分離工藝有:蒸氣滲透、氣體膜分離和膜基吸收法。膜分離技術(shù)用于氣體凈化上的優(yōu)點(diǎn)是投資費(fèi)用低、分離因子大、分離效果好(即凈化效果好),而且膜法凈化操作簡單、控制方便、操作彈性大。

 

　　3.光分解法

 

　　光分解VOCs有兩種形式:一種是直接光照在波長合適時(shí),VOCs分解;另一種是催化劑存在下,光照VOCs使之分解。

 

　　有研究表明,有機(jī)氯化物和氟氯烴在185nm紫外光照射下,兩種物質(zhì)都能在極短的時(shí)間內(nèi)分解,鹵代物的分解速度大于氟氯烴;三氯乙烯幾秒鐘內(nèi)即能分解成氧氣、氯氣、氟氣等。光分解可產(chǎn)生中間產(chǎn)物,可通過氫氧化鈉溶液處理或延長滯留時(shí)間等手段最終去除，進(jìn)行VOCs治理。

 

　　光催化降解技術(shù)原理是光催化劑如TiO2在紫外線的照射下被激活,使H2O生成OH自由基,然后OH自由基將有機(jī)污染物氧化成CO2和H2O。用TiO2催化劑時(shí)可采用普通的熒光燈為光源來消除惡臭和非常低濃度的污染物。受催化劑降解效率的影響,光催化氧化法在工業(yè)上的應(yīng)用還待開發(fā)。

 

　　4.等離子體分解法

 

　　VOCs治理等離子體分解氯氟烴的技術(shù)已到實(shí)用階段,植松信行研究了利用等離子體的化學(xué)作用分解氯氟烴之類難分解氣體為無害物的應(yīng)用。此技術(shù)可在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行大量的氯氟烴等氣體的處理。此過程采用二個(gè)系統(tǒng),一系統(tǒng)利用高頻等離子體急速加熱,使溫度達(dá)10000℃利用等離子體的化學(xué)作用與水蒸汽接觸進(jìn)行分解的超高溫加水系統(tǒng);第二個(gè)系統(tǒng)是將高溫分解的排氣急冷到80℃下的排氣系統(tǒng)。該系統(tǒng)是由氯氟烴和水蒸汽的供給裝置、等離子體發(fā)生裝置、反應(yīng)爐、冷卻罐以及排水處理裝置等構(gòu)成。

 

　　5.微波催化氧化技術(shù)

 

　　VOCs治理微波空氣凈化技術(shù)是由填料吸附-解吸技術(shù)發(fā)展而來,是將傳統(tǒng)解吸方式轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒉ń馕?微波能的應(yīng)用大大減少了能量的消耗,并縮短了解吸時(shí)間,而且吸附劑經(jīng)20次解吸后基本上保持原有吸附能力。微波解吸技術(shù)對空氣的凈化基本上與其在水處理中的應(yīng)用類似,解吸原理都可以用“容器加熱理論”和“體積加熱理論”加以解釋。國內(nèi)外在水處理中均有此方面的成功應(yīng)用,而在空氣凈化中的應(yīng)用,國外已有小規(guī)模的成功范例,國內(nèi)尚處于起步階段。

 

　　6.變壓吸附分離與凈化的技術(shù)

 

　　廢氣治理變壓吸附分離與凈化的技術(shù)(PSA)是利用氣體組分在固體吸附材料上吸附特性的差異,通過周期性的壓力變化過程實(shí)現(xiàn)氣體的分離與凈化。PSA技術(shù)是一種物理吸附法。一般采用沸石分子篩作為吸附劑(吸附容量大、吸附選擇性強(qiáng))。在常溫及一定壓力條件下,可把有機(jī)廢氣中吸附在沸石分子篩上,沒有被吸附的氣體進(jìn)入下一個(gè)工段。吸附有機(jī)廢氣以后的吸附劑通過降壓抽真空把有機(jī)物解吸,使吸附劑再生。再生后的吸附劑重新去吸附廢氣中的有機(jī)物,以此循環(huán)往復(fù)。PSA技術(shù)是近幾十年來在工業(yè)上新崛起的氣體分離技術(shù),具有能耗低、投資少、流程簡單、自動(dòng)化程度高、產(chǎn)品純度高、無環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn),是各種氣體分離與回收的較理想的方法,極富有市場競爭力,在不久的將來將會在工業(yè)上迅速推廣。

 

　　7.臭氧分解法

 

　　廢氣治理臭氧分解法國內(nèi)未見報(bào)導(dǎo),國外對此技術(shù)的研究也還極少。有研究表明O3可用于凈化地面廢氣,即能分解土壤中非揮發(fā)性有機(jī)物多環(huán)芳香有機(jī)物、脂肪族有機(jī)物、酚和殺蟲劑,此時(shí)用地面氣作O3載體。另外,研究人員還特別注意了O3處理后土壤的微生物狀態(tài)變化,結(jié)果顯示細(xì)菌減少99%,呼吸性能降低。為此,研究人員通過用純O2和未反應(yīng)的O3的分解控制技術(shù),減少O3處理對土壤的生態(tài)系統(tǒng)的影響,從而達(dá)到安全的目的。

 

　　8.電化學(xué)氧化法

 

　　廢氣治理電化學(xué)氧化技術(shù)是采用一種內(nèi)裝專利膜和AgNO3-HNO3溶液的化學(xué)電池,在溫度為50～100℃和常壓的條件下進(jìn)行氧化,在陽極,VOCs惡臭氣體轉(zhuǎn)化為CO2和H2O;在陰極,生成亞硝酸,經(jīng)處理后可循環(huán)使用。該法的典型特點(diǎn):VOCs惡臭物質(zhì)去除率高,可達(dá)99%以上,但運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用亦高較高。