VOCs(挥发性有机物)回收用活性炭

发布时间:2021/6/10 17:46:19 浏览次数:142
文章来源:www.590.com网络部 作者:www.590.com小编

 

1.VOCs定义

VOCs是挥发性有机物的简称,来源于Volatile Organie Compounds3个单词的首字母缩写,s表示是多种混合物,它是以蒸汽形式存在于空气中的一类有机物。

不同组织对VOCs定义略有差别,例如美国环保署(EPA)定义的VOCs是指除CO、CO2、H2CO3、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵外,任何参加大气光化学反应的含碳有机物。世界卫生组织(WHO)定义VOCs是指沸点在50~250℃的有机物,室温下饱和蒸汽压超过133.32Pa,在常温下以蒸汽形式存在于空气中的一类有机物。从以上定义来看,EPA对初馏点不作限定,强调的是参与光化学反应,即会产生危害的那一类VOCs,对于不参加大气光化学反应的就叫作豁免溶剂,如丙酮、四氯乙烷等,主要从环保角度对其进行定义;而WHO定义从什么条件下是VOCs出发,规定了初馏点,但不管其是否参加大气光化学反应。

中国国内目前还未给出权威的公开定义,但是环保部多次组织召开了界定VOCs定义的会议,zui终推荐定义VOCs就是参与大气光化学反应的有机化合物或者是根据规定的方法测量或核算确定的有机化合物,这一定义明确了我国污染控制的目的,即控制VOCs的光化学性、臭氧和雾霾。

VOCs按其化学结构的不同,可以进一步分为八类:烷类、芳烃类、烯类、卤烃类、酯类、醛类、酮类和其他。

2.VOCs来源

VOCs来源广泛,包括天然源和人为源。其中人为源主要包括工业源和生活源。由于VOCs涉及的物质种类、排放行业众多,且以无组织排放为主,长期以来我国一直未将其纳入常规污染物管理,目前中国缺乏VOCs排放量的权威数据。

近年来,随着工业发展,生产和使用有机溶剂的领域也越来越多。在有机溶剂生产、使用、储运过程中会大量产生VOCs。例如丙酮,甲苯、二甲苯等芳香族溶剂,醇类,脂类等溶剂在合成纤维和合成树脂工业、印刷业、纸加工业等领域中大量的使用,为了防止使用的这些溶剂在使用过程中挥发污染,需进行回收及无 害化处理。

VOCs来源除了有机溶剂生产及应用领域,另外一大来源主要是石油加工与储运过程中的油气挥发。汽油等油气资源易挥发,在运输、储备、使用过程中易蒸发而产生损耗。我国每年因加工、储运浪费的油气资源高达上百万吨,造成环境的严重破坏,而且挥发的油气易燃易爆,与空气混合后易达到爆炸ji限,从而引发爆炸、火灾等安 全事故。因此,对挥发的油气进行回收再利用,不仅可以减少能源的浪费,保护环境,也有利于保障企业安 全。

生活源的VOCs排放非常复杂,多为无组织排放,主要包括油烟排放、建筑装饰、秸秆焚烧、垃圾焚烧、服装干洗等。其中,餐饮油烟可通过尾气净化控制;建筑装饰、秸秆焚烧、垃圾焚烧等只能从源头加以限制。服装干洗则可以通过改进设备,使含VOCs溶剂密闭运行,或者加装VOCs活性炭吸附装置进行处理。

3.VOCs特点及危害

VOCs分子量较小,沸点相对较低,易挥发,饱和蒸汽压较高,具有相对强的活性,是一种性质比较活泼的有机蒸汽。

VOCs在大气中既可以以气态存在,一可以在紫外线照射再次生成为固态、液态或二者并存的二次颗粒物存在。全范围内公认其是形成PM2.5的重要前体物,也是我国雾霾危害的主要来源之一。VOCs可以在空气中长时间存在,随风吹雨淋,或者飘移扩散至其他地方,或者进入水体和土壤,污环境。

VOCs种类繁多,多数有毒,部分已被列入强致癌物,如甲醛、苯环类等;VOCs中的卤代烃类有机物会破坏臭氧层;VOCs会参与形成光化学烟雾和气溶胶,污染环境;VOCs污问题在发达国家很早就得到重视,如美、日和欧盟国家多年前即执行了严格的VOCs排放标准,中国近年来也颁布了多项限制排放标准及措施。

 

  1. VOCs回收技术

根据VOCs排放浓度不同,所选择技术也有所不同。对于溶剂浓度达到几万ppm以上的高浓度气体,一般通过冷凝法方式进行回收。在VOCs浓度中等或比较低时,通常采用活性炭法进行回收、再生。对于超低浓度的VOCs一般采用焚烧处理或者催化剂催化分解等方法,也可采用活性炭吸附进行无 害化处理,然后对吸附饱和的活性炭进行再生处理即可。以上方法难以回收的有机物,一般采用膜分离法,其原理是利用VOCs与空气透过膜的能力不同,使二者分开。

5. VOCs回收用活性炭

活性炭具有吸附能力强,原料充足、易再生的优点,被大量应用于VOCs的回收领域。目前,VOCs首 选吸附剂为煤基活性炭。活性炭具有高度发达的孔隙结构,能吸附多种不同大小的有机物分子和成分,而且,活性炭机械强度高、抗酸耐碱、化学稳定性好,对原料气要求较低。活性炭主要由碳元素组成,具有疏水性的表面,是一种非ji性、易于吸附有机物质的多孔吸附剂,因而特别适宜于气体或液体混合物中有机物的吸附回收。VOCs回收活性炭主要指标如表1所示。

表1

编号

项目

单位

活性炭

1

粒径

mm

0.5~3

2

堆积密度

g/L

300~600

3

碘值

mg/g

≥1000

4

亚甲蓝值

mg/g

≥180

5

四氯化碳值

%

≥70

6

比表面积

㎡/g

≥1000

7

平均孔径

nm

1.5~3

 

活性炭用于VOCs回收主要存在如下特点:

1.吸附效率高

采用活性炭对VOCs进行吸附,吸附效率zui高可达99%以上,完全能满足现有的排放限值。

2.吸附、脱附速率快

活性炭具有巨大的比表面积,VOCs气体在孔隙内很短时间就能被吸附,吸附速率快;活性炭吸附的有机物一般为物理吸附,容易脱附,而且通过调整活性炭的孔径分布可获得VOCs能快速“吸进去,吐出来”的结构。

3.有机物回收质量好

由于活性炭性质稳定,在受热环境下不会分解;而且吸附的有机物易脱附,不影响有机物的品质,回收的有机物可以直接回收利用。

4.其他优点

相比于其他吸附剂材料,活性炭物理化学性质稳定,吸附过程不受水蒸气等杂质干扰;根据原料及制备工艺的不同,活性炭表面富含酸性、碱性官能团,为吸附VOCs气体提供了有利的场所;是一种非ji性吸附剂,相比于沸石等无机吸附剂能吸附更多的非ji性和弱ji性有机分子;活性炭可再生循环使用,并且吸附的有机物通过升温或减压很容易脱附,而且活性炭再生时的能耗也较低。

 

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