一、有機廢氣的各種凈化方法

1.1吸附法

吸附法是一種從有機廢氣中去除可吸附的VOC組分或回收溶劑的一種傳統(tǒng)方法。吸附操作的原理是在氣相中需要分離的氣體組分（吸附質(zhì)）可以選擇性的與固體表面（吸附劑）相結(jié)合，然后再經(jīng)解吸又回到氣相中，通常吸附分為物理吸附和化學吸附兩種。VOC的凈化主要采用物理吸附的方法，與其他方法相比，吸附法可以吸附濃度很低的（甚至痕量）組分，經(jīng)解吸后可大大增濃，因而可以從廢氣中出去溶劑蒸氣和zui后經(jīng)分離來回收溶劑。它有很多優(yōu)點：不需要水，不需要輔助燃料，而且能適應廢氣濃度的變化和吸附鹵代烴類和含無機物的揮發(fā)組分。
    在實際應用過程中，當氣體混合物通過填裝固體吸附劑的床層時，要分離組分被吸附在固體表面上；當吸附劑達到飽和時，被吸附的物質(zhì)通過加熱或減壓而解吸，在這個過程中吸附劑得到再生。由于吸附劑的吸附容量較低，因此至少需要兩套吸附器來完成吸附、解吸的連續(xù)操作過程。若用熱空氣或過熱蒸汽來解吸，則不僅可以使床層溫度升高，而且可使要吸附的氣體組分的分壓降低；分離出的氣體組分就處于熱空氣或水蒸氣中，經(jīng)冷卻、冷凝分離。在用水蒸氣解吸的情況下，由于大部分的VOC在水中的溶解度極低，經(jīng)冷凝而成為兩相，因此很容易分離。

有機廢氣凈化常用的吸附劑是活性炭或活性焦炭，因為它們不僅具有較大的比表面積，而且對非極性物質(zhì)具有優(yōu)異的吸附性能，而對極性物質(zhì)如水的吸附性能很差，因而就有可能方便的用水蒸氣再生。

1.2吸收法

與吸附法類似，吸收法是通過所要分離的氣體組分（吸收質(zhì)）先與液相（吸收劑）結(jié)合，隨后可通過再生方法（解吸）回到氣相中，吸收的過程也可以分為物理的和化學的兩種。吸收法對溶劑的要求是：具有較大的溶解度，而且對吸收質(zhì)具有較高的選擇性；蒸汽壓盡可能的低，避免引起二次污染；吸收劑要便于使用、再生；具有良好的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性；耐水解，不易氧化；著火溫度高；毒性低，不易腐蝕設備；價格便宜。常用的吸收劑有水、洗油（碳氫化合物）、乙二醇醚等。
    吸收法也有很多的缺點：一般投資費用大，而用于吸收劑循環(huán)運轉(zhuǎn)的操作費用也較高。此外，如果廢氣中的有機物成分復雜，則難以再生利用或必須添加許多分離設備；還可能產(chǎn)生廢水造成二次污染。目前，吸收裝置大多用于廢氣中含無機污染物的凈化，如HCl、SO2、NOx和NH3等。僅在少數(shù)情況下用吸收裝置來凈化有機廢氣。

1.3冷凝法

冷凝法主要是分離氣體中的冷凝組分，目前主要用于回收廢氣中有價值的溶劑，而不是單獨通過冷凝法來達到環(huán)保要求的排放限值。原理是：根據(jù)物質(zhì)在不同溫度下具有不同飽和蒸汽壓的性質(zhì)，借降溫或升壓，使廢氣中需要分離的有機組分的分壓等于該溫度下的飽和蒸汽壓，則有機組分冷凝成液體從氣相中分離出來。冷凝法對高沸點的有機物效果較好，而對低沸點的則較差。大部分達不到規(guī)定的排放限值。
    一般冷凝法處理有機廢氣的流量和VOC的含量的范圍是：流量小于3000Nm3/h，廢氣中VOC約占0.5%~10%。原則上，只有當廢氣處理量較小且可冷凝物質(zhì)的濃度相對較高時才采用冷凝法。有機廢氣在低溫下冷凝，其中所含水分、CO2和其他組分會凍結(jié)，從而導致裝置部分堵塞，影響傳熱效果，必須加以清理。此外，有機組分濃度常處于爆炸濃度范圍內(nèi)，因此對設備的安全等級要求*。

1.4膜分離法

膜分離法也稱滲透法，在有機廢氣凈化中，是借載體空氣和有機蒸汽不同的滲透能力，或膜對氣體混合物中分子的不同選擇性而將其分開。和冷凝法一樣，膜分離法在空氣凈化領(lǐng)域內(nèi)主要用于回收有價值的有機化合物，而不是以空氣凈化、達到排放標準為目的單獨用來處理有機廢氣。有機廢氣的濃度從沒標準立方米10g到幾百克，廢處理量為100~2000Nm3/h 。
 

1.5生物降解法

有機廢氣的生物降解處理本質(zhì)上是按照廢水生化處理的原理進行的，利用微生物將廢氣中所含的有機物氧化降解為二氧化碳和水，廢氣中的有機物為微生物提供能量和養(yǎng)分。目前廢氣生化處理的設備主要有三種類型：膜生化反應器、生化過濾器和生化洗滌器。如同廢水的生化處理，要使微生物能發(fā)揮作用，而且具有一定的降解速度必須具備以下條件:廢氣中的有機物能溶于水；有機物是可降解的；廢氣溫度在5~60℃；廢氣中不含有毒物質(zhì)。
 

1.6光催化氧化法

當紫外光燈的zui大發(fā)射波長與VOC的zui大吸收相一致時，VOC借紫外光直接通過自由基鏈連鎖反應降解，這種借紫外光產(chǎn)生的反應成為光氧化或光解。紫外光的強度越大，空氣中的氧越容易生成臭氧，產(chǎn)生的臭氧分解為自由基，從而加劇了光解過程?？諝庵械乃忠材茉谧贤饩€的作用下產(chǎn)生OH，同樣參與VOC的氧化。
    光催化氧化法是借具有光催化性能的催化劑，將吸附在催化劑表面的VOC氧化為CO2和H2O。經(jīng)典的光催化劑都是半導體，由于TiO2對紫外線有很高的吸收率，還有較高的催化活性和化學穩(wěn)定性所以zui常用，此外還有ZnO、SnO2、Fe2O3、CdS、ZnS、WO3、PbS等。

1.7熱力燃燒法

因為有機廢氣中所含的可燃物濃度極低，不能著火和依靠自身來維持燃燒，所以必須借輔助燃料燃燒產(chǎn)生的熱量來提高廢氣溫度，使廢氣中的VOC氧化并轉(zhuǎn)化成無害物質(zhì)。濟南化纖總公司化工一廠利用該原理，采用焚燒爐進行PTA裝置的廢氣處理，設A、B、C三個爐膛按焚燒、排放、反吹順序切換運轉(zhuǎn)，焚燒后廢氣通過煙囪排向大氣。此方法可有效的去除PTA尾氣中的乙酸甲酯、對二甲苯和CO等污染物，但是對溴化物的去除率偏低，僅有57%，而且焚燒溫度達800℃，需要消耗大量的燃油，運行費用較高，操作不當會引起安全隱患，并且可能產(chǎn)生NOx等二次污染物。故現(xiàn)在已經(jīng)逐步被淘汰。

1.8蓄熱燃燒法（Regenerative Thermal Oxidizer,RTO）

熱力燃燒法的運行費用中，一個重要部分是來自輔助燃料的消耗。所以運行成本過高，經(jīng)濟上不合算。在許多情況下采用的是蓄熱燃燒法其特點是氧化尾氣的熱裂解和傳熱在同一設備——充填有傳熱陶瓷的加熱爐內(nèi)實現(xiàn)，也叫蓄熱式熱氧化法?；驹硎前延袡C廢氣加熱到適當溫度（800 ℃），使廢氣中的揮發(fā)性有機物在燃燒室內(nèi)氧化成二氧化碳和水，氧化產(chǎn)生的高溫氣體流經(jīng)熱交換室，使特制的陶瓷塊升溫蓄熱，充分利用廢棄燃燒產(chǎn)生的熱量，將這些熱量用來加熱后續(xù)進入的尾氣，從而節(jié)省加熱廢氣的燃料（甚至不需要燃料）。由于過程的熱效率很高（95%左右），通常只需要補充少量燃料或不補充燃料，大大節(jié)約了運行成本，RTO的操作維護十分簡單、可靠，不需要經(jīng)常更換部件，使用壽命較長。缺點是容積較大，一次性投資費用高。

1.9催化氧化法

催化燃燒是在較低的溫度下（250～400℃），利用催化劑使有機物無焰燃燒氧化，轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水。操作安全、穩(wěn)定，沒有頻繁切換的大型閥組，操作費用低，不產(chǎn)生二次污染。因此，催化燃燒是zui受生產(chǎn)者歡迎的控制PTA 廢氣排放的技術(shù)。由于PTA 廢氣中的溴化物對傳統(tǒng)催化燃燒催化劑有毒害，國外開發(fā)的催化燃燒系統(tǒng)可以有效控制溴甲烷、苯及其它VOC，并且符合世界上zui嚴格的德國TA Luft 環(huán)境規(guī)定的要求。催化燃燒可控制99％的PTA 廢氣排放。PTA 廢氣催化燃燒過程中產(chǎn)生的熱量又可以用來預熱催化燃燒反應器入口尾氣，充分利用反應自身產(chǎn)生的能量。催化氧化法以轉(zhuǎn)化溫度低以及高選擇性等優(yōu)點，被認為是zui可行有效的VOC處理方法，得到了廣泛的應用。