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催化燃烧技术致力于解决VOCs大气污染问题

文章出处:人气:78发表时间:2018-5-4 10:55:59

  随着环保理念的深入人心,挥发性有机化合物(以下简称:VOCs)作为大气污染的根源,越来越受到人们的重视!VOCs是空气污染的主要物质之一,能产生光化学烟雾,同时也是PM2.5的重要前驱体。为了有效治理VOCs的污染,国家制定了一系列法律法规。2016年1月1日起施行的修订版《大气污染防治法》首次将VOCs纳入监管范围。

  多年来各国对于VOCs的治理展开了了大量的研究和实践,专家建议:即使治理技术多种多样,也应根据工厂的实际情况做出合理的选择,不能生搬硬套。催化燃烧技术因起燃温度低、适用范围广、零污染等优点会成为未来的治理新选择。

  1、传统VOCs治理技术

 1.1回收技术

  回收技术一般是通过物理方法例如改变温度或压力将有机物进行分离,包括吸收、吸附、冷凝、膜分离等技术,回收的VOCs可经过简单纯化后再度利用,或进行集中处理。

  吸收技术是采用不易挥发的有机溶剂对废气进行吸收,将VOCs溶解在溶剂中。该技术能在有机废气流量大、浓度高时使用,但吸收剂循环运行的操作费用较高,限制了该技术的发展。吸附技术是使用活性炭、分子筛等多孑L吸附材料将废气中的VOCs吸附于吸附剂表面,从而达到分离的目的。虽然吸附技术应用广泛,但该技术只适用于低浓度VOCs,高浓度VOCs将导致吸附剂的频繁再生,不仅增加废气处理的成本,而且再生的过程也存在VOCs逃逸的危险。冷凝技术指将系统压力增加或系统温度降低,让气体中的VOCs冷凝成液体,从而将其除去。但冷凝过程需要低温高压,消耗的能量较大,而该技术对低浓度与低沸点VOCs净化效果不理想。膜分离技术是利用空气和VOCs穿透能力的不同或依靠膜的选择性将气体混合物中不同的分子分离。但由于渗透膜价格昂贵,主要应用于回收有价值的有机化合物。

 1.2销毁技术

  销毁技术则是用微生物、热或催化剂等化学或生化反应将有机物分解成无污染的水、二氧化碳等无毒无害的小分子化合物,包括生物技术、热力焚烧、光催化与催化燃烧技术。

  生物技术的实质是微生物在新陈代谢中,将废气中的有机物分解为二氧化碳和水,同时为自己提供能量。但微生物对生存环境要求苛刻,且生化反应的速率比较低。热力焚烧技术是指将废气温度升高至着火点而将VOCs迅速燃烧为无害气体。该法工艺简单,处理效率高,但是在燃烧过程中,能量消耗巨大,同时高温产生的氮氧化物、有机物不完全燃烧产生的二恶英,都会造成环境的二次污染。光催化技术利用光催化剂在光照条件下,将VOCs分解为水和二氧化碳等。由于光催化反应缓慢,效率较低,因此应用并不广。催化燃烧技术指在低于着火点的温度下,VOCs在催化剂表面迅速氧化为水和二氧化碳。该技术因起燃温度低、适用范围广、没有二次污染等特点成为最有应用前景的VOCs处理技术之一。

 1.3组合技术

  由于各个行业的VOCs种类、浓度和性质等都有所差异,仅使用一种处理技术难以达到高效率,因而常将多种技术进行有机的组合,这类组合处理技术具有较强的针对性和互补性,处理效果远优于单一治理技术,其中应用最为广泛的就是将吸附浓缩技术与热力焚烧或催化燃烧技术进行组合。该组合技术通过沸石转轮的旋转,在转轮上同时完成气体的吸附与再生过程,将低浓度、大风量的有机废气浓缩为高浓度、小流量的浓缩气体,浓缩后的VOCs进入蓄热式的焚烧炉而将其焚烧或催化燃烧成水和二氧化碳。 

  这些VOCs处理技术都有各自的优缺点,工艺中选用哪种技术应视具体情况而定。尽管催化燃烧技术无法回收有用的VOCs,并且受其浓度及流量的限制,但目前仍是治理VOCs最有效的方法之一。

  2、催化燃烧处理VOCs污染问题

  催化燃烧是有机气体在较低的温度下,于催化剂表面发生无火焰燃烧而分解为二氧化碳和水蒸汽,并释放热量。催化燃烧技术的核心是催化剂,要求催化剂具有较低的起燃温度、较宽的温度窗口以及良好的热稳定性和机械强度。催化燃烧VOCs催化剂按照使用活性组分的不同可以将分为两大类:一类是贵金属催化剂,包括Pt、Pd、Au等;另一类是非贵金属催化剂,包括Cu、Mn、Ce、Co、Fe等。

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(催化燃烧设备图)

  3 、催化燃烧技术未来前景分析

  VOCs的治理技术多种多样,在应用中应该根据工厂的实际情况做出合理的选择,将多种治理技术有机的结合应用将成为今后的热点,其中催化燃烧技术因起燃温度低、适用范围广、没有二次污染等特点成为最有应用前景的VOCs处理技术之一。

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