1.VOCs定義

VOCs是揮發(fā)性有機(jī)物的簡(jiǎn)稱，來(lái)源于Volatile Organie Compounds3個(gè)單詞的首字母縮寫(xiě)，s表示是多種混合物，它是以蒸汽形式存在于空氣中的一類有機(jī)物。

不同組織對(duì)VOCs定義略有差別，例如美國(guó)環(huán)保署（EPA）定義的VOCs是指除CO、CO₂、H₂CO₃、金屬碳化物、金屬碳酸鹽和碳酸銨外，任何參加大氣光化學(xué)反應(yīng)的含碳有機(jī)物。世界衛(wèi)生組織（WHO）定義VOCs是指沸點(diǎn)在50～250℃的有機(jī)物，室溫下飽和蒸汽壓超過(guò)133.32Pa，在常溫下以蒸汽形式存在于空氣中的一類有機(jī)物。從以上定義來(lái)看，EPA對(duì)初餾點(diǎn)不作限定，強(qiáng)調(diào)的是參與光化學(xué)反應(yīng)，即會(huì)產(chǎn)生危害的那一類VOCs，對(duì)于不參加大氣光化學(xué)反應(yīng)的就叫作豁免溶劑，如丙酮、四氯乙烷等，主要從環(huán)保角度對(duì)其進(jìn)行定義；而WHO定義從什么條件下是VOCs出發(fā)，規(guī)定了初餾點(diǎn)，但不管其是否參加大氣光化學(xué)反應(yīng)。

中國(guó)國(guó)內(nèi)目前還未給出權(quán)威的公開(kāi)定義，但是環(huán)保部多次組織召開(kāi)了界定VOCs定義的會(huì)議，zui終推薦定義VOCs就是參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)化合物或者是根據(jù)規(guī)定的方法測(cè)量或核算確定的有機(jī)化合物，這一定義明確了我國(guó)污染控制的目的，即控制VOCs的光化學(xué)性、臭氧和霧霾。

VOCs按其化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同，可以進(jìn)一步分為八類：烷類、芳烴類、烯類、鹵烴類、酯類、醛類、酮類和其他。

2.VOCs來(lái)源

VOCs來(lái)源廣泛，包括天然源和人為源。其中人為源主要包括工業(yè)源和生活源。由于VOCs涉及的物質(zhì)種類、排放行業(yè)眾多，且以無(wú)組織排放為主，長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)一直未將其納入常規(guī)污染物管理，目前中國(guó)缺乏VOCs排放量的權(quán)威數(shù)據(jù)。

近年來(lái)，隨著工業(yè)發(fā)展，生產(chǎn)和使用有機(jī)溶劑的領(lǐng)域也越來(lái)越多。在有機(jī)溶劑生產(chǎn)、使用、儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中會(huì)大量產(chǎn)生VOCs。例如丙酮，甲苯、二甲苯等芳香族溶劑，醇類，脂類等溶劑在合成纖維和合成樹(shù)脂工業(yè)、印刷業(yè)、紙加工業(yè)等領(lǐng)域中大量的使用，為了防止使用的這些溶劑在使用過(guò)程中揮發(fā)污染，需進(jìn)行回收及無(wú) 害化處理。

VOCs來(lái)源除了有機(jī)溶劑生產(chǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域，另外一大來(lái)源主要是石油加工與儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中的油氣揮發(fā)。汽油等油氣資源易揮發(fā)，在運(yùn)輸、儲(chǔ)備、使用過(guò)程中易蒸發(fā)而產(chǎn)生損耗。我國(guó)每年因加工、儲(chǔ)運(yùn)浪費(fèi)的油氣資源高達(dá)上百萬(wàn)噸，造成環(huán)境的嚴(yán)重破壞，而且揮發(fā)的油氣易燃易爆，與空氣混合后易達(dá)到爆炸ji限，從而引發(fā)爆炸、火災(zāi)等安 全事故。因此，對(duì)揮發(fā)的油氣進(jìn)行回收再利用，不僅可以減少能源的浪費(fèi)，保護(hù)環(huán)境，也有利于保障企業(yè)安 全。

生活源的VOCs排放非常復(fù)雜，多為無(wú)組織排放，主要包括油煙排放、建筑裝飾、秸稈焚燒、垃圾焚燒、服裝干洗等。其中，餐飲油煙可通過(guò)尾氣凈化控制；建筑裝飾、秸稈焚燒、垃圾焚燒等只能從源頭加以限制。服裝干洗則可以通過(guò)改進(jìn)設(shè)備，使含VOCs溶劑密閉運(yùn)行，或者加裝VOCs活性炭吸附裝置進(jìn)行處理。

3.VOCs特點(diǎn)及危害

VOCs分子量較小，沸點(diǎn)相對(duì)較低，易揮發(fā)，飽和蒸汽壓較高，具有相對(duì)強(qiáng)的活性，是一種性質(zhì)比較活潑的有機(jī)蒸汽。

VOCs在大氣中既可以以氣態(tài)存在，一可以在紫外線照射再次生成為固態(tài)、液態(tài)或二者并存的二次顆粒物存在。全范圍內(nèi)公認(rèn)其是形成PM2.5的重要前體物，也是我國(guó)霧霾危害的主要來(lái)源之一。VOCs可以在空氣中長(zhǎng)時(shí)間存在，隨風(fēng)吹雨淋，或者飄移擴(kuò)散至其他地方，或者進(jìn)入水體和土壤，污環(huán)境。

VOCs種類繁多，多數(shù)有毒，部分已被列入強(qiáng)致癌物，如甲醛、苯環(huán)類等；VOCs中的鹵代烴類有機(jī)物會(huì)破壞臭氧層；VOCs會(huì)參與形成光化學(xué)煙霧和氣溶膠，污染環(huán)境；VOCs污問(wèn)題在發(fā)達(dá)國(guó)家很早就得到重視，如美、日和歐盟國(guó)家多年前即執(zhí)行了嚴(yán)格的VOCs排放標(biāo)準(zhǔn)，中國(guó)近年來(lái)也頒布了多項(xiàng)限制排放標(biāo)準(zhǔn)及措施。

 

4. VOCs回收技術(shù)

根據(jù)VOCs排放濃度不同，所選擇技術(shù)也有所不同。對(duì)于溶劑濃度達(dá)到幾萬(wàn)ppm以上的高濃度氣體，一般通過(guò)冷凝法方式進(jìn)行回收。在VOCs濃度中等或比較低時(shí)，通常采用活性炭法進(jìn)行回收、再生。對(duì)于超低濃度的VOCs一般采用焚燒處理或者催化劑催化分解等方法，也可采用活性炭吸附進(jìn)行無(wú) 害化處理，然后對(duì)吸附飽和的活性炭進(jìn)行再生處理即可。以上方法難以回收的有機(jī)物，一般采用膜分離法，其原理是利用VOCs與空氣透過(guò)膜的能力不同，使二者分開(kāi)。

5. VOCs回收用活性炭

活性炭具有吸附能力強(qiáng)，原料充足、易再生的優(yōu)點(diǎn)，被大量應(yīng)用于VOCs的回收領(lǐng)域。目前，VOCs首 選吸附劑為煤基活性炭?；钚蕴烤哂懈叨劝l(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)，能吸附多種不同大小的有機(jī)物分子和成分，而且，活性炭機(jī)械強(qiáng)度高、抗酸耐堿、化學(xué)穩(wěn)定性好，對(duì)原料氣要求較低。活性炭主要由碳元素組成，具有疏水性的表面，是一種非ji性、易于吸附有機(jī)物質(zhì)的多孔吸附劑，因而特別適宜于氣體或液體混合物中有機(jī)物的吸附回收。VOCs回收活性炭主要指標(biāo)如表1所示。

表1

編號(hào)	項(xiàng)目	單位	活性炭
1	粒徑	mm	0.5~3
2	堆積密度	g/L	300~600
3	碘值	mg/g	≥1000
4	亞甲藍(lán)值	mg/g	≥180
5	四氯化碳值	%	≥70
6	比表面積	㎡/g	≥1000
7	平均孔徑	nm	1.5~3

 

活性炭用于VOCs回收主要存在如下特點(diǎn)：

1.吸附效率高

采用活性炭對(duì)VOCs進(jìn)行吸附，吸附效率zui高可達(dá)99％以上，完全能滿足現(xiàn)有的排放限值。

2.吸附、脫附速率快

活性炭具有巨大的比表面積，VOCs氣體在孔隙內(nèi)很短時(shí)間就能被吸附，吸附速率快；活性炭吸附的有機(jī)物一般為物理吸附，容易脫附，而且通過(guò)調(diào)整活性炭的孔徑分布可獲得VOCs能快速“吸進(jìn)去，吐出來(lái)”的結(jié)構(gòu)。

3.有機(jī)物回收質(zhì)量好

由于活性炭性質(zhì)穩(wěn)定，在受熱環(huán)境下不會(huì)分解；而且吸附的有機(jī)物易脫附，不影響有機(jī)物的品質(zhì)，回收的有機(jī)物可以直接回收利用。

4.其他優(yōu)點(diǎn)

相比于其他吸附劑材料，活性炭物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，吸附過(guò)程不受水蒸氣等雜質(zhì)干擾；根據(jù)原料及制備工藝的不同，活性炭表面富含酸性、堿性官能團(tuán)，為吸附VOCs氣體提供了有利的場(chǎng)所；是一種非ji性吸附劑，相比于沸石等無(wú)機(jī)吸附劑能吸附更多的非ji性和弱ji性有機(jī)分子；活性炭可再生循環(huán)使用，并且吸附的有機(jī)物通過(guò)升溫或減壓很容易脫附，而且活性炭再生時(shí)的能耗也較低。