生物法处理挥发性有机物(vocs)的研究.doc

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1、生物法处理挥发性有机物(VOCs)的研究1挥发性有机污染物（VOCs）概述飞速发展的近代工业给人类带来便利的同时，也在人类生活中留下了隐患。随着科技的发展和人们环保意识的提高，石油化工、制药、印刷、油漆喷涂，制鞋等行业中所使用和排放的挥发性有机污染物所带来的危害已逐渐引起人们的重视。1.1.VOCs的定义及来源空气中的三种有机污染物（多环芳烃、挥发性有机污染物、和醛类化合物）中，挥发性有机污染物是对空气质量影响较为严重的一种。挥发性有机污染物，通常用VOCs（VotatileOrganilCom

2、pounds）表示，是指在常温下饱和蒸汽压大于70Pa，常压下沸点小于260℃的液体或固体有机化合物[1]。挥发性有机污染物有时也用总挥发性有机污染物（TVOC）来表示。世界卫生组织（WHO,1989）对总挥发性有机化合物（TVOC）的定义是：熔点低于室温，沸点范围在50～260℃之间的挥发性有机污染物的总称。VOCs主要有：烃类、卤代烃、氧烃和氮烃，根据其结构可分8类，见表1.1[2,3]：表1.1常见污染物分类类别常见污染物脂肪类碳氢化合物芳香类碳氢化合物氯化碳氢化合物酮、醛、醇、多元醇类醚

3、、酚、环氧类化合物酯、酸类化合物胺、腈类化合物丁烷，正己烷苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯二氯甲烷、三氯甲烷、三氯乙烷、二氯乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯、四氯化碳丙酮、丁酮、环己酮、甲基异丁基酮、甲醛、乙醛、甲醇、异丙醇、异丁醇乙醚、甲酚、苯酚、环氧乙烷、环氧丙烷醋酸乙酯，醋酸丁酯、乙酸二甲基甲酰胺、丙烯腈10煤、石油、天然气是有机化合物的三大主要来源，因而工业上所产生的VOCs大多与煤、石油、天然气有关。其大致来源如下[4]：1)木柴燃烧2)石油化工等企业的排放3)溶剂的应用4)VOCs的贮存和运输5)交

4、通运输（汽车尾气）6)煤、石油、天然气的开采与利用7)食品、皮革、油脂的加工部门8)粪便池，沼气池，发酵池及垃圾处理站VOCs存在于各种有机溶剂中，如油漆，含水涂料，粘合剂，化妆品，洗涤剂等。据1997年美国VOCs主要排放源和排放量的调查统计，33.74%的VOCs来自于溶剂的使用[3,6]。此外，建筑材料（如人造板，塑料板），室内装饰材料（如壁纸），纤维材料（如地毯，化纤窗帘）以及烟叶的不完全燃烧也会产生VOCs。1.2VOCs的性质，危害VOCs具有较强的挥发性，在常温下可以蒸汽的形式存在

5、于空气中，它的毒性、刺激性、致癌性和特殊的气味会对皮肤和黏膜产生影响，对人体产生急性毒性损害。某些VOCs还具有基因毒性。此外，大气中的氮氧化合物，VOCs,氧化剂在阳光的照射下生成光化学烟雾，可刺激人眼和呼吸系统，危害生物体健康[7,8,9]。2处理VOCs的技术现状由于VOCs排放分散，在空气中浓度低，处理过程较为复杂。常规方法有冷凝法，吸收法，吸附法，燃烧法，膜分离法，生物法等。生物法在美国、西欧、日本等国家已得到广泛的应用。2.1冷凝法处理VOCs冷凝法的操作较为简单，不仅可以去除有害废

6、气，而且可以回收利用。冷凝的原理是利用VOCs在不同的温度和压力下具有不同的饱和蒸汽压，降低系统温度或提高系统压力即可以使处于蒸汽状态下的VOCs10从气相中分离出来。因为不同污染物的饱和蒸汽压不同，利用冷凝的方法可以分离不同的污染物。为了提纯VOCs，还可以使用多级冷凝串联。冷凝法适合高浓度和高沸点的VOCs回收，不适合处理中等和高挥发性有机物。冷凝设备可分为接触冷凝器和表面冷凝器两种。接触冷凝是指将被冷凝的气体与冷却剂（通常为水）直接接触而使气体中的VOCs冷凝析出。表面冷凝，也称为间接冷却

7、，废气与冷凝液之间被冷却壁隔开，从而废气被间接冷凝析出，并可被直接回收利用。2.2吸收法处理VOCs吸收法又称洗涤法，是采用低挥发或不挥发溶剂吸收VOCs，然后利用VOCs与吸收剂的物理性质差异将二者分离的净化方法。有机废气与吸收剂接触后被吸收，而后在高于吸收温度或低于吸收压力的条件下解吸，这样，被解吸的VOCs气体和吸附剂便可以重复利用。吸收法适合高浓度、低温和压力较高VOCs废气净化。吸收剂选取原则如下[4,10]：1)对被去处的VOCs具有选择性且溶解度较大2)吸收剂的蒸汽压低，不会污染被

8、回收的VOCs3)吸收剂的化学性质稳定，且无毒无害4)吸收剂分子量尽量低，以使吸收能力最大化5)吸收剂要保证被吸收的VOCs在较高温或较低压力易被分离出来常用的吸收剂有：水、柴油、机油、氢氧化钾、氯化氢、硫酸、次氯酸钠等。2.3吸附法处理VOCs吸附法是采用吸附剂吸附空气中的VOCs。其原理是吸附剂有较大的表面积，对废气中所含的VOCs发生物理吸附，过程可逆；当吸附达到饱和后，再用热空气或水蒸气脱吸，再生的活性炭循环使用。吸附操作已广泛应用于石油化工等部门。吸附剂通常为活性炭。活性炭对VOCs的