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VOCs处理技术调研分析(6)

时间:2014-09-27 21:09来源:GEP Research 作者:GEP 点击:
VOCs处理技术调研分析

(1)吸附回收工艺

吸附回收VOC工艺有变压吸附(PSA)、变温吸附(TSA)以及两者联用的变温-变压吸附法(TPSA)。回收VOCs工艺的比较见表1-2。

1-2吸附回收VOCs工艺的比较

    变温吸附在常温下或低温下吸附希望被吸附的物质,在高温下使被吸附物质解析,同时实现吸附剂的再生,随后再降温到吸附温度,进入下一循环。变温吸附是最早实现工业化的吸附循环工艺,一般包含吸附、加热再生和冷吹三个步骤。对于一些特殊的变温吸附工艺过程,有可能需要增加吸附剂的干燥步骤。由于吸附床层加热和冷却过程比较缓慢,因此变温吸附的循环时间较长,从数小时到数天不等。变压吸附(PSA)分离气体的基本原理是利用吸附剂对不同气体在吸附量、吸附速度、吸附力等方面的差异以及吸附量随压力变化的特性,通过改变压力实现吸附与解吸过程的交替进行,在加压条件下完成混合气体分离的过程,降压条件下解吸所吸附的组分,从而实现气体分离以及吸附剂循环使用的目的。变压吸附过程基本循环步骤包括:原料气升压、高压吸附、释放卸压和低压清洗或抽真空脱附,常用的PSA过程都是在此基础上的改进,只是步骤的序列及实现方式不同。

(2)脱附工艺

脱附是创造与低负荷相对应的条件,引入物质或能量使吸附质分子与活性炭之间的作用力减弱或消失,从而除去可逆吸附质。传统的脱附方法有水蒸汽、热气体脱附,变压脱附,溶剂置换等。

水蒸气解吸法适用于脱附沸点较低的低分子碳氢化合物和芳香族有机物,水蒸汽热焓高且易得,经济性、安全性好。但是对于高沸点物质的脱附能力较弱,脱附周期长,易造成系统腐蚀,对材料性能要求高;回收物质的含水量较高,解吸易于水解的污染物(如卤代烃)时会影响回收物的品质;水蒸汽脱附后,吸附系统需要较长时间的冷却干燥才能再次投入使用,还存在冷凝水二次污染的问题。与水蒸汽解吸相比,热气体解吸的冷凝水二次污染很少,回收到的有机物含水量比较低,便于进一步精制回收,再生干燥、冷却时间短,对吸附系统材料的要求较低。热气体脱附的缺点是气体热容量小,气体热交换所需面积相对较大,如果直接采用热空气解吸,可能存在一定的危险性,而且氧的存在会影响回收物质的品质,所以需要控制再生气体中氧气的含量。

溶剂置换法是以药剂洗脱和超临界流体再生为代表,通过改变吸附组分的浓度,使吸附剂解吸,然后加热排除溶剂,使吸附剂再生。药剂洗脱法适用于脱附高浓度、低沸点的有机物,使吸附质与适宜的化学药品反应,让活性炭等吸附剂再生,但是应用范围比较窄,也可能带来二次污染。超临界流体再生是以超临界流体作为溶剂,将吸附在吸附剂的有机污染物溶解于超临界流体中,利用流体性质与温度和压力的关系,将有机物与超临界流体分离,达到再生的目的,一般使用CO2作为萃取剂。

(3)冷凝工艺

利用VOCs在不同温度和压力下具有不同饱和蒸汽压的性质,降低系统温度或提高压力,使VOCs从废气中分离,特别适用于回收气量小、浓度高(≥1000ppm)、沸点高于38℃的有机蒸汽。该法设备和操作简单,回收物质纯度高,但是传统冷凝法一般采用水作为冷却剂,由于水与环境温度相差不大,故而只适用于回收高浓度、高沸点的VOCs,若要回收低沸点、低分子量的有机物,则需要对水进行降温,增大了能耗和运行费用。

2.2.2吸附剂

(1)活性炭

活性炭是目前在工业废气、废水处理中普遍采用的吸附剂材料。目前关于活性炭有两个研究热点:一是开发具有特殊性能的活性炭,如纤维活性炭和木质活性炭;二是对活性炭进行改性,调整孔隙结构,提高对特定吸附质的吸附能力或降低脱附要求。常用的活性炭改性方法有氧化、还原、负载杂原子和化合物等。采用H2O2和浓HNO3对椰壳活性炭进行湿式氧化,可增强椰壳活性炭对苯的吸附能力。通过强酸和强碱对净化活性炭进行改性,可提高其对挥发性有机化合物的选择吸附性。用高沸点物质处理活性炭,降低了活性炭对脱附条件的要求。

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