工業(yè)廢氣VOC有機(jī)廢氣處理

一、什么是VOCs

針對(duì)VOCs(Volatile Organic Compounds)各國(guó)定義不一樣，美國(guó)將其定義為任何能參加大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)化合物。

而在我國(guó)，VOCs是指常溫下飽和蒸汽壓大于70Pa、常壓下沸點(diǎn)在260℃以下的有機(jī)物。

VOCs包含有多種有機(jī)物，通常是指常溫常壓下容易揮發(fā)的有機(jī)化合物，如苯、甲苯、二甲苯、丙酮、苯乙烯等。

VOCs主要來(lái)源于石油化工、電子制造及汽車(chē)尾氣等。某些VOCs具有很強(qiáng)的毒性或致癌性，嚴(yán)重威脅著給人類(lèi)的生命和健康。

目前，VOCs日益成為大氣污染的重要組成，對(duì)環(huán)境會(huì)造成巨大的破壞作用。

二、吸附法去除VOCs

VOCs的脫除方法有多種，吸附法具有效率高、能耗低、操作簡(jiǎn)單、可回收等優(yōu)點(diǎn)，因而成為脫除VOCs的有效技術(shù)。

2.1吸附機(jī)理

物質(zhì)內(nèi)部的分子所受的力是對(duì)稱(chēng)的，故彼此處于平衡。但處于界面處的分子的力場(chǎng)是不飽和的，液體或固體物質(zhì)的表面可以吸附這種處于界面的分子，這種一種或幾種物質(zhì)在另一物質(zhì)表面積蓄的過(guò)程和現(xiàn)象稱(chēng)為吸附。

吸附的根本原因是因?yàn)槲镔|(zhì)內(nèi)部的分子和周?chē)肿又g有互相吸引的作用。

2.2吸附劑

VOCs吸附技術(shù)的關(guān)鍵是吸附劑，理想的吸附劑通常應(yīng)具備：大的比表面積、適宜的表面結(jié)構(gòu)、容易再生、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。

吸附劑一般可分為無(wú)機(jī)和有機(jī)吸附劑兩類(lèi)，實(shí)際應(yīng)用中無(wú)機(jī)吸附劑更為普遍。

通常VOCs吸附劑主要包括以下幾大類(lèi)：活性炭、分子篩、黏土、金屬有機(jī)骨架材料、有機(jī)吸附劑。

2.2.1．活性炭

活性炭是應(yīng)用廣泛的一類(lèi)吸附劑，它具有疏松多孔的性質(zhì)，具有較高的比表面積和較大的孔容積，對(duì)VOCs的吸附能力較強(qiáng)，尤其對(duì)苯系物等大分子VOCs的脫除*，但是對(duì)甲醛等小分子吸附性能較差。

活性炭的表面官能團(tuán)結(jié)構(gòu)對(duì)活性炭吸附性能有重要影響。常常通過(guò)調(diào)節(jié)活性炭表面含氮、含氧等官能團(tuán)的種類(lèi)及數(shù)量來(lái)調(diào)整活性炭的表面酸堿性及孔結(jié)構(gòu)從而改善其吸附VOCs的性能。

2.2.2分子篩

分子篩是優(yōu)良的VOCs吸附劑之一，有較大比表面積和微孔體積，對(duì)水等極性分子有強(qiáng)烈的吸附能力。

目前使用較多的吸附劑包括NaY、Hβ、ZSM-5、SBA-15、MCM-41等。

總得來(lái)說(shuō)，分子篩材料已被廣泛用于對(duì)VOCs的吸附，不同類(lèi)型的分子篩對(duì)VOCs的吸附效果不同，這就要求對(duì)分子篩進(jìn)行化學(xué)修飾和改性，提高對(duì)VOCs的去除效果。

2.2.3黏土

黏土因其比表面積較大、孔結(jié)構(gòu)和成本低廉而得到廣泛應(yīng)用。

海泡石、坡縷石等比表面積相對(duì)較大的黏土礦物可直接應(yīng)用于氣體吸附，膨潤(rùn)土是一種以蒙脫石為主要成分的黏土礦物，具有較大的比表面積和陽(yáng)離子交換容量。

表面活性改性后的有機(jī)膨潤(rùn)土吸附有機(jī)污染物的性能顯著提高，經(jīng)不同表面活性劑改性制備的有機(jī)膨潤(rùn)土對(duì)吸附質(zhì)具有選擇性。

2.3.4．金屬有機(jī)骨架材料

金屬有機(jī)骨架材料(MOFs)是近十幾年發(fā)展起來(lái)的一類(lèi)新型材料。由于具有高比表面積及化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)，在環(huán)境有害有機(jī)氣體吸附方面的應(yīng)用得到科研人員的廣泛研究。研究較多的MOFs吸附VOCs的材料包括MOF-5、MIL-101和MOF-177等。