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用于VOCs處理的沸石轉輪技術研究

  隨著經濟的快速發展,VOCs污染治理已成為大氣環境治理的重要問題。VOCs(volatile organic compounds),揮發性有機化合物,是指會產生危害的那一類揮發性有機物,是空氣中普遍存在且組成復雜的一類有機污染物的統稱。

  

  VOCs對大氣造成的危害主要有:(1)部分具有毒性和致癌性,危害人體健康;(2)VOCs中的碳氫化合物與氮氧化合物在紫外線的作用下反應生成臭氧,可導致大氣光化學煙霧事件發生,危害人類健康和植物生長;(3)參與大氣中二次氣溶膠的形成,二次氣溶膠多為細顆粒,不易沉降,能較長時間滯留在大氣中,對光線的散射力較強,能顯著降低大氣能見度。目前我國大部分城市大氣環境已呈現區域性霾污染、臭氧及酸雨等三大復合型污染特點,而VOCs是極重要的助推劑之一。

  

  VOCs處理技術

  

  目前VOCs的處理技術主要分為兩大類:

  

  (1)在源頭上進行控制,具體是指在生產環節上防止或減少VOCs排放的措施,是治理有機廢氣污染的最佳方法。但由于技術水平的限制,會不可避免地向環境中排放和泄漏不同濃度的有機廢氣,實現難度較大。

  

  (2)在生產末端控制并消除VOCs的治理方法,可分為回收技術和銷毀技術兩類。回收技術是采用物理方法將VOCs回收的非破壞性方法,主要有活性炭吸附法、冷凝法、膜處理法等。此類方法不僅能有效控制VOCs的排放,而且回收利用能夠節約資源,帶來經濟效益,目前越來越受到人們的關注。銷毀技術即通過化學或生物反應過程使VOCs廢氣氧化分解為無毒或低毒物質的破壞性方法,主要技術有燃燒、光催化降解、等離子體技術、生物降解等。

  

  上述VOCs廢氣處理技術是單一處理工藝,須根據VOCs廢氣排放的具體情況和要求,選擇合適的工藝;因為VOCs種類繁多、成分復雜、性質各異,在很多情況下采用一種凈化技術往往難以達到治理要求,并且很不經濟。利用不同單元治理技術的優勢,采用組合治理工藝,既可以滿足排放要求,又可以降低設備的運行費用,沸石轉輪濃縮技術即一種新型組合VOCs處理技術。

  

  沸石轉輪基本構造

  

  沸石轉輪濃縮區可分為處理區、再生區、冷卻區三部分,濃縮轉輪在各個區內連續運轉。VOCs有機廢氣通過前置過濾器過濾后,再通過濃縮轉輪裝置的處理區。在處理區VOCs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而被脫附、濃縮到5~15倍的程度。濃縮轉輪在冷卻區被冷卻,經過冷卻區的空氣,加熱后作為再生空氣使用,達到凈化節能的效果。沸石轉輪如圖所示。

  

  沸石轉輪工藝參數

  

  (1)濃縮比:轉輪通過吸附—脫附以獲得低流量的濃縮氣體,濃縮比是轉輪性能的一個重要指標,定義為進氣流量與再生風流量的比值。

  

  (2)轉輪轉速:吸附與脫附在轉輪運行周期中是同步進行的,兩者互為影響,共同決定轉輪的去除效率,而轉速的大小意味著吸附和脫附時間長短。

  

  (3)再生風溫度:吸附劑的解析再生存在一個特征溫度,即最低清洗溫度,高于該溫度可以獲得更快的解析速率,同時消耗更小的脫附風量。

  

  沸石轉輪結構的密封是一個非常重要的控制點,密封性不佳會使得轉輪應用上存在竄風的問題。

  

  沸石轉輪濃縮+催化燃燒進行工業有機廢氣的處理,現在我國已經廣泛應用于印刷業、半導體制造業、涂裝行業等多個工業生產領域。


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