常用的VOCs處理技術:沸石轉輪濃縮+催化燃燒技術處理VOCs
隨著中***經濟的快速發展，產生了***量的VOCs。近年來，VOCs已成為我***空氣污染物的主要來源之一，對人類健康和生態系統平衡構成了巨***威脅。VOCs的***終處理引起了社會的廣泛關注。
在現有單端處理技術的基礎上，詳細論述了適用于***風量、低濃度VOCs的吸附濃縮-催化燃燒組合技術的原理、工藝流程、研究現狀及發展前景。
通過不同末端處理技術的對比，發現單一末端處理技術難以有效實現VOCs的減排控制，而組合式末端處理技術具有凈化率高、投資成本低、能耗低、無二次污染等***點，成為目前的研究熱點。其中，吸附-濃縮-催化燃燒技術得到了廣泛應用，其他新興的組合技術有待研究和創新。
指出了我***VOCs終端處理技術存在的主要問題和未來的發展方向。
VOCs簡介
VOCs(VOCs)是指飽和蒸氣壓***于133的有機化合物。常溫32 Pa，常壓沸點50 ~ 260°C以下，或常溫常壓下任何揮發性有機固體或液體，是一類普遍存在且復雜的有機污染物的總稱。根據其化學結構，VOC可進一步分為烷烴、芳香砜、酯類、醛類等。目前已鑒定300余種。***常見的有苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、氯仿、三氯乙烷、二異黃藥(TDI)、二異黃藥等。
VOCs對***氣的危害主要包括:
(1)部分有毒致癌，危害人體健康；
(2)VOCs中的碳氫化合物和氮氧化物在紫外線作用下反應生成臭氧，可導致***氣光化學煙霧事件，危害人體健康和植物生長；
(3)參與***氣中二次有機氣溶膠的形成，二次有機氣溶膠多為細小顆粒，不易沉降，能在***氣中停留較長時間，對光的散射能力強，可顯著降低***氣的能見度.
目前，我******多數城市的***氣環境呈現出區域性霾污染、臭氧和酸雨三******征，其中VOCs是***重要的助推器之一。
2接觸網常用處理技術
VOCs對環境的巨***危害和對人類健康的嚴重威脅已經引起了全世界的高度重視。VOCs的處理在中***迫在眉睫。目前，VOCs的處理技術主要分為兩類:
(1)源頭控制，具體來說就是生產過程中防止或減少VOCs排放的措施，是控制有機廢氣污染的***方法。但是，由于技術水平的限制，不同濃度的有機廢氣不可避免地會排放并泄漏到環境中，這是很難實現的。
(2)生產結束時控制和消除VOCs的處理方法可分為回收技術和銷毀技術兩種。
回收技術:物理方法回收VOCs是一種無損方法，主要有活性炭吸附法、冷凝法、膜處理法。這種方法不僅可以有效控制VOCs的排放，而且可以節約資源，帶來經濟效益，越來越受到重視。
銷毀技術:即通過化學或生物反應過程將VOCs廢氣氧化分解為無毒或低毒物質的破壞性方法。主要技術包括燃燒、光催化降解、等離子體技術、生物降解等。
以上VOCs廢氣處理技術為單一處理工藝，應根據VOCs廢氣排放的具體條件和要求選擇合適的工藝；由于VOCs種類繁多、成分復雜、性質不同，在許多情況下，采用一種凈化技術往往難以滿足處理要求，也不經濟。利用不同單元處理技術的***勢，采用組合處理工藝，既能滿足排放要求，又能降低設備運行成本。
吸附是處理VOCs的***種技術，其中活性炭吸附是***常用和***典型的一種。活性炭吸附在工業上處理鹵代卷煙和苯系物非常普遍。吸附法的主要原理是使用***比表面積的多孔材料作為吸附劑。當VOCs氣體流經吸附劑時，VOCs分子由于其較***的比表面積而被吸附劑截留在微孔的內表面，從而達到氣體凈化的效果。沸石轉輪+催化燃燒技術作為一種新型的組合式高效VOCs吸附技術，在***外得到了廣泛應用。
沸石轉輪+催化燃燒技術的技術原理
1.轉輪吸附簡介
轉輪吸附是由轉輪除濕技術演變而來的，瑞典的卡爾·蒙***(Carl Munters)提出了吸附材料可以制成蜂窩的想法，然后轉輪技術可以用于分離過程。1986年，瑞典的蒙***公司(Munters Company)率先將理論變為現實，制作出沸石蜂窩，并將其置于轉輪中，凈化有機廢氣中的VOCs。1988年，日本西方技術研究公司在VOCs凈化項目中采用蜂窩沸石轉輪，并獲得成功。沸石轉輪技術在日本、美***、歐洲等***家已經廣泛應用于低濃度、***風量的VOCs處理，在中***臺灣省也得到很***的應用。由于***外轉輪技術發展較早，技術先進。一般來說，沸石轉輪的生產技術仍然掌握在***外企業手中。
轉輪中常用的吸附劑:
(1)吸附劑的類型
吸附材料是轉輪技術的核心，常用的材料有活性炭和沸石分子篩兩種。活性炭微孔豐富、比表面積***、吸附能力強、速度快，廣泛應用于轉輪技術中。活性炭作為吸附劑處理廢氣時，吸附容量***，成本低，但孔隙容易堵塞，活性炭本身易燃，脫附時容易著火，會造成一定的安全隱患，不符合安全生產的要求，在實際應用中會受到影響。
沸石分子篩是具有***定骨架結構的結晶鋁硅酸鹽金屬鹽的水合物材料，其化學通式為:
[ (A102) x -(二氧化硅)y] - zH20o
其中m代表陽離子，m代表化合價，z代表水合數，x和wan為整數。改造后的結構激活后，頭部的水分會消失，成分會白白移動，形成一個孔徑為3 ~ 10的籠狀結構。
沸石分子篩的選擇性吸附能力主要是由于其規整的結構。沸石分子篩具有規則的孔徑排列和均勻的分布，選擇性吸附主要是由于不同沸石的孔徑不同。一般只有分子動力學直徑小于分子篩孔徑的分子才會被分子篩吸附。
不同類型分子篩的骨架結構和孔徑也有很***差異，分子篩的骨架結構在一定程度范圍內具有可變性，因此一些分子動力學直徑略***于孔徑的分子也可以被它們吸附，但吸附速率和吸附容量會顯著降低。
因為結構中有陽離子，骨架結構帶負電荷，所以分子篩本身具有極性。沸石分子篩的陽離子會產生強的正電場吸引極性分子的負中心，或者可極化分子被沸石分子篩靜電誘導后極化。
因此，沸石分子篩可以吸附極性較強或易極化的分子，但動力學直徑略***于其孔徑。由于分子篩***殊的孔結構，使其具有***殊的性質，并能在高溫低壓條件下發揮其吸附能力。目前吸附常用的有13X、NaY、絲光沸石、ZSM -5。
沸石轉輪原理介紹
研究表明，如果將加工***的波紋狀和扁平狀陶瓷纖維紙通過無機粘結制成蜂窩轉輪，然后在轉輪的通道上涂覆吸水性沸石，則轉輪將成為吸附轉輪。實驗表明，吸附轉輪對VOCs的凈化非常有效。
沸石轉輪濃縮區可分為處理區、再生區和冷卻區三個部分，濃縮轉輪在每個區域連續運行。VOCs有機廢氣經預濾器過濾后，通過濃縮轉輪裝置的處理區。
VOCs在處理區被吸附劑吸附去除，凈化后的空氣從濃縮轉輪的處理區排出。吸附在濃縮轉輪中的有機廢氣VOCs在再生區經熱風處理后脫附濃縮5-15次。
濃縮轉輪在冷卻區冷卻，通過冷卻區的空氣被加熱作為再生空氣，達到凈化節能的效果。
催化燃燒過程
催化燃燒過程在催化燃燒裝置中進行。有機廢氣經換熱器預熱至200-400℃，然后進入燃燒室。當通過催化劑床時，混合氣體中的烴分子和氧分子分別吸附在催化劑表面并被活化。因為表面吸附降低了反應的活化能，碳氫化合物和氧分子在較低的溫度下迅速氧化，產生二氧化碳和水。
沸石轉輪集中催化燃燒技術的基本概念
低濃度***風量工業廢氣中的VOCs采用吸附分離法分離濃縮，高濃度小風量的濃縮污染空氣采用燃燒法分解凈化，俗稱吸附分離濃縮+燃燒分解凈化法。
蜂窩結構的吸附轉輪安裝在殼體內，殼體分為吸附、再生和冷卻三個區域，由調速電機驅動，以每小時3-8轉的速度緩慢旋轉。
吸附、再生和冷卻區分別與處理空氣、冷卻空氣和再生空氣的風道相連。另外，為了防止各區域與吸附輪圓周和殼體之間漏氣，在各區域隔板與吸附輪之間、吸附輪圓周與殼體之間安裝耐高溫、耐溶劑的氟橡膠密封材料。
旋轉吸附濃縮-催化燃燒過程
1號風機帶動含有VOCs的廢氣通過轉輪的A區，即吸附區。根據不同的目標，轉輪中可以填充不同的吸附材料。吸附了VOCs的a區隨著旋轉輪的旋轉到達b區進行脫附。吸附在轉輪上的VOCs被流經傳熱1的高溫氣流脫附，通過傳熱2達到起燃溫度，然后進入催化燃燒室進行催化氧化反應。由于轉輪在脫附后需要吸附，在脫附區旁邊設置了冷卻區C，由空氣冷卻，冷卻后的暖空氣通過傳熱1變成脫附用的熱空氣。在催化燃燒反應之后，熱氣流將部分熱量傳遞給傳熱裝置2和傳熱裝置1，然后傳遞給空氣。
為了防止催化燃燒室的溫度過高，提供了***三方冷卻回路用于催化燃燒室的緊急冷卻。整個系統由10，000個監控系統組成。PCI負責監測催化燃燒室和換熱器的溫度(內部設置電動輔助加熱裝置以平衡溫度波動)，PC2負責風機控制，根據實際情況調節進氣流量。PC2屬于PC1的子級系統。當PC1監測到溫度波動超過允許范圍時，它會立即將信息傳輸到pc2，pc2會將接收到的信息轉換為指令，并將其傳輸到每個風扇。
旋轉吸附濃縮-催化燃燒過程的***性
(1)在吸附區建立旁路內循環。廢氣經吸附區吸附后達不到標準時，進入旁路內循環，再次進行吸附處理。這種旁路內循環的基本思路是消除現有的污染，吸收新的污染。
(2)建立冷卻空氣旁路。在復雜的工作條件下，VOCs的濃度可能會突然增加。此時，一些冷卻空氣被引入吸附區以減少脫附空氣量，并且在傳熱2之后補充新鮮空氣以將進入催化反應器的空氣量保持在預設范圍內。這種旁路的基本思路是用新鮮空氣稀釋高濃度的VOCs，所以從效果上看，這種方法也會延長處理時間。
4結論
針對芯片制造、LCD面板行業、半導體行業、印刷行業、油漆行業等眾多工業生產***域。固定生產模式必須使用***量有機溶劑作為清洗劑、光刻膠、剝離液、稀釋劑等。在這個過程中，會產生***量的有機廢氣，是一種風量***、濃度低的廢氣。因此，為了高效處理這類含VOCs的廢氣，沸石轉輪吸附濃縮法是目前***有效的處理方式。
如今，新的吸附劑正在開發中，我***轉輪的制造技術和密封技術也在不斷改進。轉輪吸附技術的實用性和處理效果也將******提高。這項技術將突破行業壁壘，在未來得到更廣泛的應用。
