常見(jiàn)問(wèn)題
氯揮發(fā)性有機(jī)物(Cl-VOCs)廢氣處理的研究進(jìn)展
VOCs檢測(cè)廢氣處理揮發(fā)性有機(jī)物催化燃燒法
系統(tǒng)調(diào)研了Cl-VOCs廢氣處理的研究進(jìn)展。分類介紹了Cl-VOCs廢氣的處理方法,如焚燒法、催化燃燒法、冷凝法、生物法、催化還原法、光化學(xué)氧化法、紫外光解法、吸收法和吸附法等;總結(jié)了不同吸附材料(活性炭、活性炭纖維、聚合物以及金屬有機(jī)骨架材料)對(duì)Cl-VOCs廢氣的吸附性能;展望了吸附法在Cl-VOCs廢氣處理方面的發(fā)展前景以及研究高性能吸附材料的必要性。
近年來(lái)，環(huán)境污染已成為國(guó)際國(guó)內(nèi)社會(huì)關(guān)注和討論的熱點(diǎn)問(wèn)題。在各種導(dǎo)致環(huán)境污染的因素中，揮發(fā)性有機(jī)物VOCs(volatileorganiccompounds)已成為大氣污染的一個(gè)重要源頭。VOCs包括BTEXs(如苯、甲苯、乙苯、二甲苯)、醛類、酮類和氯化烴類等。目前，含氯揮發(fā)性有機(jī)物(C1一VOCs)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、農(nóng)藥、醫(yī)藥、有機(jī)合成等領(lǐng)域。C1一VOCs可分為脂肪族氯化物和芳香族氯化物，脂肪族氯化物主要可作為有機(jī)氯產(chǎn)品原料、有機(jī)溶劑、脫脂劑等，芳香氯化物通常用作溶劑、殺蟲(chóng)劑以及許多有機(jī)化合物的合成中間體。它們?cè)谑褂眠^(guò)程中通過(guò)揮發(fā)、泄漏、排放等途徑進(jìn)入環(huán)境中，會(huì)造成臭氧層的破壞、光化學(xué)煙霧和全球變暖，并且C1一VOCs難于生物降解，易在生物體內(nèi)累積，具有很強(qiáng)的致癌、致畸、致突變的“三致”作用。
在1977年美國(guó)公布的129種環(huán)境優(yōu)先污染物中，有60種為鹵代烴及其衍生物;并且被美國(guó)GJ環(huán)境保護(hù)局列入17類減少排放的高毒害化學(xué)品之一。歐共體公布的廢氣“黑名單”上，排在前面的是鹵代物及其衍生物。我國(guó)1989年提出的68種優(yōu)先控制污染物中也有25種為含氯揮發(fā)性有機(jī)物。
鑒于C1一VOCs對(duì)人類健康和環(huán)境的危害，世界各地展開(kāi)了治理C1一VOCs廢氣的技術(shù)研究，探索出多種處理方法，其中較為成熟的技術(shù)有焚燒法、催化燃燒法、冷凝法、生物法、催化還原法、光化學(xué)氧化法、紫外光解法、吸收法和吸附法等。
1常見(jiàn)含氯揮發(fā)性有機(jī)物(CI—VOCs)廢氣的處理方法
1.1焚燒法
焚燒法是處理C1一VOCs的有效方法，將有機(jī)氯轉(zhuǎn)變?yōu)镠C1，熱回收尾氣后通過(guò)膜吸收來(lái)回收鹽酸。采用焚燒法處理含氯有機(jī)廢氣時(shí)，必須嚴(yán)格控制焚燒溫度和停留時(shí)間，以避免二嗯英等劇毒物質(zhì)的產(chǎn)生。焚燒法一般用于處理高濃度廢氣，通常會(huì)產(chǎn)生具有腐蝕性的氣體或不都燃燒時(shí)產(chǎn)生毒性更大的C1一VOCs，如光氣、二晤英和呋喃等。此外，焚燒法投資巨大，運(yùn)行成本高昂，不適用于處理低濃度的C1一VOCs廢氣。
1.2催化燃燒法
鑒于焚燒法巨大的能耗和運(yùn)行成本限制了它的應(yīng)用，近年來(lái)催化燃燒法處理含氯有機(jī)廢氣成為了一個(gè)研究熱點(diǎn)。常用的催化劑有鈣鐵礦復(fù)氧化物、金屬氧化物、貴金屬等。催化劑種類、催化燃燒溫度、水蒸汽含量等因素都會(huì)影響含氯有機(jī)廢氣的處理效率。催化燃燒法對(duì)特定有機(jī)氯化物可以取得理想的處理效果，但是燃燒溫度較高，COCl2等有害不都燃燒產(chǎn)物的生成，催化劑因焦結(jié)、積碳、氯化而失活是尚待解決的問(wèn)題。
1.3冷凝法
冷凝法適用于處理高濃度、高沸點(diǎn)的C1一VOCs廢氣，且可以達(dá)到回收原料的目的。例如，采用冷凝法處理平均濃度為2541mg/m的對(duì)硝基氯苯廢氣，回收率達(dá)到98%。但冷凝法一般要求廢氣濃度較高，無(wú)法處理低濃度廢氣，且處理低沸點(diǎn)低飽和蒸氣壓氣體時(shí)能耗較大。另外，廢氣經(jīng)冷凝法處理后一般達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，所以只作為車間預(yù)處理使用。
1.4生物法
生物法處理C1一VOCs的原理是將有機(jī)氯化物通過(guò)生物濾池、生物濾塔中微生物的新陳代謝作用，將有機(jī)氯化物分解轉(zhuǎn)化。生物法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本低、二次污染少等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)生物毒性較大的C1一VOCs而言，其本身毒性將降低微生物的活性，甚至殺死微生物，降低了生物法的效率。目前已有不少報(bào)道指出在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)某種單一有機(jī)氯化物模擬廢氣采用生物法處理取得良好的效果。但當(dāng)廢氣中含有多種有機(jī)物時(shí)，微生物會(huì)優(yōu)先分解易降解的有機(jī)氯化物，這對(duì)于難降解的含氯有機(jī)物是不利的。
1.5催化還原法
催化還原法處理C1一VOCs廢氣的報(bào)道較多，分為單金屬催化還原脫氯和雙金屬還原脫氯。關(guān)于零價(jià)單金屬鐵體系通過(guò)還原消除來(lái)降解C1一VOCs的報(bào)道很多，金屬鐵大多數(shù)情況下能有效地脫氯生成烯烴，但有時(shí)會(huì)生成含氯烯烴，并且反應(yīng)速率很慢。而在鐵的表面沉積另一種金屬如Cu、Ni、Pd、Pt等形成雙金屬體系可加快反應(yīng)速率。雙金屬還原脫氯是將金屬還原與催化加氫相結(jié)合，Ni、Pd、Pt等金屬都是良好的加氫催化劑，它們?cè)贖的轉(zhuǎn)移過(guò)程中起重要作用，而產(chǎn)生的H2又強(qiáng)化了鐵的還原作用。
1.6氧化法
氧化法可很好地降解C1一VOCs，使C1一VOCs降解為毒性小的小分子物質(zhì)，易于生物降解等。氧化法包括Fenton氧化、臭氧氧化、光催化氧化等。例如浙江大學(xué)金一中課題組考察了uV、H2O2和Fenton等單一及組合氧化工藝氧化降解二氯甲烷的技術(shù)可行性，其降解效果較好。此外，考察了uv/H2O2體系氧化降解二氯甲烷的動(dòng)力學(xué)特性，在紫外光強(qiáng)度穩(wěn)定、液相反應(yīng)物分布均勻且H2O2過(guò)量的條件下，該氧化降解過(guò)程遵循準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程。但是氧化技術(shù)面臨著效率低、成本較高的問(wèn)題，需進(jìn)一步研究如何把效率提高降低成本。
1.7紫外光解法
Shen等利用254nm低壓汞燈輻照的UV光耦合0去除氯代甲烷和氯代乙烷，取得了一定的效果，表明uV光強(qiáng)度和目標(biāo)污染物分子的氯取代個(gè)數(shù)對(duì)去除效率影響較大;Chen等在185nm低壓uV汞燈輻照下，氯仿可通過(guò)光解被去除。魏瑩瑩等考察了真空紫外(VUV)光解去除二氯甲烷的工藝特性，證明當(dāng)進(jìn)氣濃度200mg/m、停留時(shí)間90S、相對(duì)濕度控制75%～85%時(shí)，光解效果佳，并探討其氧化作用及污染物轉(zhuǎn)化機(jī)理。但是目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于有機(jī)氯化物的UV光解機(jī)理還未見(jiàn)報(bào)道。
1.8吸收法
吸收法具有操作簡(jiǎn)便，對(duì)廢氣溫度、雜質(zhì)含量要求不高，安全簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。一般企業(yè)和安全及環(huán)保管理部門都采用吸收法來(lái)處理C1一VOCs廢氣，其教大的優(yōu)點(diǎn)就是運(yùn)行管理方便、安全性好。但是，吸收法凈化效率較低，尤其是對(duì)非水溶性溶劑，吸收法幾乎無(wú)法凈化。采用有機(jī)吸收液吸收，可以提高非水溶性溶劑的吸收效率，但是有機(jī)吸收液揮發(fā)本身會(huì)成為新的廢氣污染源。
1.9吸附法
吸附技術(shù)是處理回收C1一VOCs廢氣的有效技術(shù)，吸附材料是吸附技術(shù)的核心，整個(gè)吸附過(guò)程的運(yùn)行效率在很大程度上取決于吸附材料的性能。多孔材料具有巨大的比表面積和孔容，是常使用的脫除C1一VOCs的吸附劑，常用吸附劑包括活性炭、活性炭纖維、分子篩、樹(shù)脂以及金屬有機(jī)骨架材料(MOFs)等。吸附法因吸附材料的多樣性被廣泛關(guān)注，目前吸附法正處在技術(shù)革新之中。
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