近年來，隨著材料、化學(xué)科學(xué)的發(fā)展，納米材料TiO2光催化技術(shù)開始在處理VOC中得到了用。納米材料由于其存在超細(xì)微粒和量子尺寸效應(yīng)，表面原子多，比表 面積大，光催化劑吸附機(jī)物的能力增強(qiáng)，提高了催化劑的光催化活性，但我國在這方面的研究還有待進(jìn)一步的開拓。

 

　　后主要著眼于制備光催化凈化技術(shù)所需核心材料 一光催化劑，設(shè)計(jì)普適化的光催化反應(yīng)器，通不同改性的方法以提高光催化劑的吸附能力、光吸收能力、電荷分離能力，同時(shí)嘗試不同的方將光催化劑負(fù)載于載體 上，從實(shí)際上探討復(fù)合光催化劑在室內(nèi)空氣凈化上的應(yīng)用。 

 

常用VOCs治理技術(shù)

 

化工行業(yè)VOCs治理八大新技術(shù)

 

 

生物法處理技術(shù)

 

　　生物法凈化VOC廢氣是近年來發(fā)展起來的空氣污染控制技術(shù)，它比傳統(tǒng)工藝投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，操作簡(jiǎn)單，應(yīng)用范圍廣，是最有希望替代燃燒法和吸附凈化法的新技術(shù)。

 

　　VOC廢氣的生物法凈化實(shí)質(zhì)上是利用微生物的生命活動(dòng)將廢氣中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變成簡(jiǎn)單的無機(jī)物( 如CO2和H2O) 及細(xì)胞物質(zhì)等，主要工藝有生物洗滌法、生物過濾法和生物滴濾法三種有機(jī)廢氣生物處理是一項(xiàng)新的技術(shù)，由于反應(yīng)器涉及到氣/ 液/固相傳質(zhì)及生化降解過程， 影響因素多而復(fù)雜，有關(guān)的理論研究及實(shí)際應(yīng)用還不夠深入、廣泛，許多問題需要進(jìn)一步探討和研究，主要包括建立準(zhǔn)確的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模式;填料特性以及如何克服 顆粒物在濾床中積累造成的堵塞; 動(dòng)態(tài)負(fù)荷( 濃度和廢氣流量波動(dòng)較大) 的調(diào)控; 最適工藝參數(shù)的確定;高濃度有機(jī)廢氣的治理;適合于特定有機(jī)物降解的細(xì)菌種類和接種方法等。

 

泄漏檢測(cè)與修復(fù)技術(shù)

 

　　泄漏檢測(cè)與修復(fù)(LDAR)技術(shù)可用于化工企業(yè)中VOCs的無組織排放的治理中，該技術(shù)是在常溫下實(shí)行，采用固定或者移動(dòng)檢測(cè)設(shè)備(包括光離子化、非分散紅外等)對(duì)化工企業(yè)生產(chǎn)中可能會(huì)產(chǎn)生VOCs泄露的設(shè)備或空間源進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)，來確認(rèn)是否存在發(fā)生泄露的設(shè)備，最后通過修復(fù)超過超出一定濃度的泄露處，從而達(dá)到控制原料泄露對(duì)環(huán)境造成的影響。

 

展開LDAR技術(shù)的流程包括：

 

確定需求分析，進(jìn)行方案的編制，確定允許泄露值和泄露檢測(cè)頻率;

 

展開定量和定性檢測(cè);

 

展開對(duì)泄露點(diǎn)的修復(fù)及修復(fù)后檢測(cè)，并進(jìn)行最后的評(píng)估。

 

 

半導(dǎo)體光催化氧化法

 

　　在繼Fujishima等有關(guān)TiO2單晶電 極上光解水的 報(bào)道之后，1 9 7 7 年F r a n k 等人利用半導(dǎo)體材對(duì)污染物進(jìn)行光催化降解取得了突破性的進(jìn)展，從此半導(dǎo)體多相光催化作為一個(gè)嶄新的領(lǐng)域得了深入而廣泛的研究。其中TiO2由于具有抗化學(xué) 和光腐蝕、性能穩(wěn)定、無毒、催化活性高、廉等優(yōu)點(diǎn)而最受重視和具有廣闊的應(yīng)用前景。

 

　　半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)是不連續(xù)的，充滿電子的價(jià)帶 ( V B )和空的導(dǎo)帶 ( C B )之間由禁帶隔開。在p H為1 時(shí)的帶隙是3 .2 e V 。 用光照射半導(dǎo)體光催化劑時(shí)，當(dāng)光子能量高于半導(dǎo)體的禁帶度，半導(dǎo)體的價(jià)帶電子發(fā)生帶間躍遷，即從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶，從而產(chǎn)生光生空穴和電子;這些生空穴和電 子具有很強(qiáng)的氧化和還原能力，可以將吸附到光催化劑表面的污染物徹底降解為無無害的無機(jī)小分子化合物，無二次污染問題。

 

低溫等離子體技術(shù)

　　低溫等離子體技術(shù)是近年來發(fā)展起來的另一種VOCs治理新技術(shù)。低溫等離子體技術(shù)治理VOCs的主要原理是在較高的電場(chǎng)強(qiáng)度下，利用介質(zhì)放電產(chǎn)生的等離子體以極快的速度反復(fù)轟擊廢氣中的氣體分子，去激活、電離和裂解廢氣中的各種成分，破壞VOCs分子的結(jié)構(gòu)。通過氧化等一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，使復(fù)雜大分子污染物轉(zhuǎn)變?yōu)橐恍┬》肿拥陌踩镔|(zhì)，如CO2、H2O、CO和NO2;或使有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒無害或低毒低害物質(zhì)。

 

　　低溫等離子體技術(shù)動(dòng)力消耗低，裝置簡(jiǎn)單，易于操作，占地面積小，使用方便，近年來得到迅速發(fā)展。

 

膜分離處理技術(shù)

 

　　膜分離技術(shù)是采用對(duì)有機(jī)物具有選擇性滲透的高分子膜， 在一定的壓力下使VOC滲透而達(dá)到分離的目的。當(dāng)VOC氣體進(jìn)入膜分離系統(tǒng)后，膜選擇性地讓VOC氣體通過而被富集，脫除了VOC的氣體留在未滲透?jìng)?cè)，可以達(dá)標(biāo)排放;富集了VOC的氣體可去冷凝回收系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)溶劑的回收。選擇此方法回收廢氣中的丙酮、四氫吠喃、甲醇、乙睛、甲苯等，回收率可達(dá)9 7 %以上。目前，該方法正迅速發(fā)展成為石油化工、制藥、食品加工等行業(yè)回收voc的有效方法。

 

　　膜 分離法適用于中高濃度廢氣的處理。 膜系統(tǒng)的費(fèi)用與進(jìn)口氣體流速成正比， 與voc的濃度關(guān)系不大。此法最好用于高濃度、小流量和有較高回收價(jià)值的有機(jī)溶劑的回收，但其設(shè)備投資較高。隨著對(duì)環(huán)境問題的越來越重視，膜分離技術(shù)的應(yīng) 用前景會(huì)很廣闊。這是因?yàn)樵摲ㄊ且环N清潔技術(shù)，從膜分離系統(tǒng)出來的是回收的有機(jī)溶劑和凈化了的排放氣，減少了二次污染的產(chǎn)生，隨著高效分離膜的開發(fā)和價(jià)格 的降低，膜技術(shù)的應(yīng)用會(huì)越來越廣。

 

催化氧化技術(shù)

 

　　催化氧化技術(shù)的工作原理是VOCs在250～450℃溫度的環(huán)境和相關(guān)催化劑的條件下，發(fā)生氧化反應(yīng)，生成二氧化碳和水，從而達(dá)到處理VOCs的目的。

 

　　光催化技術(shù)是指在光照在半導(dǎo)體的條件下，當(dāng)光子能量高過催化劑的吸收閾值時(shí)，半導(dǎo)體的價(jià)帶電子能夠從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶，產(chǎn)生光生電子和空穴，繼而空氣中的納米顆粒物表面形成超氧負(fù)離子，最后和催化劑表面形成的羥基自由基將揮發(fā)性有機(jī)物轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水無毒無害物質(zhì)。

 

生物處理技術(shù)

 

　　生物處理技術(shù)最早是應(yīng)用于廢氣脫臭，而隨著對(duì)VOCs治理技術(shù)研究的不斷深入，該技術(shù)逐步被應(yīng)用于揮發(fā)性有機(jī)污染物的治理領(lǐng)域。

 

　　生物處理技術(shù)的原理是將化工企業(yè)中產(chǎn)生廢氣流經(jīng)帶有液體吸收劑的吸收裝置，該裝置中培養(yǎng)有經(jīng)過馴化的特種微生物，該種微生物可將廢氣分解代謝，從而達(dá)到廢氣治理的目的。

 

　　生物處理技術(shù)按照工藝科分為生物洗滌技術(shù)、生物過濾技術(shù)和生物滴濾技術(shù)等，其對(duì)應(yīng)的處理裝置分別為生物洗滌塔、生物過濾池和生物滴濾塔等。

 

非平衡等離子體法

 

　　等 離子體是不同于固、液、氣等狀態(tài)，由大量的正負(fù)帶電粒子和中性粒子組成并表現(xiàn)出集體行為的一種準(zhǔn)中性氣體。當(dāng)電子溫度T e ;離子溫度T ; 時(shí)，稱為非平衡態(tài)等離子體，其電子溫度可達(dá)到104K以 上， 而離子和中性粒子的溫度卻只有300-500K 。 系統(tǒng)處于熱力學(xué)非平衡態(tài)，其表觀溫度較低，所以非平衡態(tài)等離子體又可稱為低溫等離子體。

 

　　大氣壓非平衡等離子體技術(shù)在處理VOC，尤其是大氣中低體積分?jǐn)?shù)的VOC方面具有獨(dú)特的作用。采用與催化劑合用，改進(jìn)等離子體反應(yīng)器結(jié)構(gòu)等手段，能量效率可達(dá)到實(shí)用化水平。

 

今后的研究方向是: 

 

1 ) 尋找開發(fā)能與催化劑進(jìn)行最佳配置的等離子體反應(yīng)器， 包括放電形狀，放電采用形式，電極結(jié)構(gòu)，放電管( 或板) 結(jié)構(gòu)以及輸入電源的性能等;

 

2 )尋找能促使化學(xué)反應(yīng)，提高能量效率的合適催化劑;

 

3 )等離子體反應(yīng)器長時(shí)間運(yùn)行操作的穩(wěn)定性;

 

4 )研究放電對(duì)處理過程中的中間產(chǎn)物或最終產(chǎn)物的影響及后處理問題等。

 

治理技術(shù)的選擇要靈活

 

　　不同化工企業(yè)中VOCs組成成分、濃度和氣體流量均不同，因此在處理技術(shù)的選擇上需靈活運(yùn)用。而且化工企業(yè)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的VOCs均以混合物的形式排放，由此采用組合治理技術(shù)，既能實(shí)現(xiàn)污染物的達(dá)標(biāo)排放，同時(shí)降低了污染治理的費(fèi)用。

 

　　光催化氧化技術(shù)是空間內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)污染物凈化最受關(guān)注的技術(shù)，其可在室溫的條件下利用紫外光降解有機(jī)污染物，將其轉(zhuǎn)化為無危害的二氧化碳和水。

 

　　等離子體技術(shù)則可以和催化相結(jié)合，能夠大大提高VOCs的脫除效率，以及能量效率，是新型的VOCs無害化處理技術(shù)。

 

當(dāng)下對(duì)VOCs的治理方法可分為兩類，一類是回收技術(shù)，另一類是銷毀技術(shù)。

 

　　回收技術(shù)的核心思想是首先將化工企業(yè)中產(chǎn)生的VOCs進(jìn)行吸收、過濾和分離，其次進(jìn)行提純等處理，最后展開資源化循環(huán)利用，傳統(tǒng)的回收技術(shù)包括：吸收技術(shù)、吸附技術(shù)和膜分離技術(shù)等。

 

　　銷毀技術(shù)則是通過不同的化學(xué)反應(yīng)，將VOCs轉(zhuǎn)化為其他無毒無害物質(zhì)排出，達(dá)到減排的目的。傳統(tǒng)的銷毀技術(shù)主要指燃燒技術(shù)。近年來發(fā)展起來的新技術(shù)包括泄漏檢測(cè)與修復(fù)(LDAR)技術(shù)、等離子體技術(shù)、生物技術(shù)和光催化等技術(shù)。