挥发性有机物(VOCs)控制技术及其基本原理
第十章挥发性有机物污染控制
§10-2 VOCs污染预防
VOCs控制技术
1、防止泄漏为主的预防性措施
•替换原材料
•改变运行条件
•更换设备等
2、末端治理为主的控制性措施
一、VOCs替代
二、工艺改革
• 非挥发性溶剂工艺取代挥发性溶剂工艺；
•
石油及石化生产过程：回收利用放空气体。
三、泄漏损耗及控制
充入、呼吸和排空损耗示意图
限制较小。
用于催化燃烧的各种催化剂及其性能见表10-11
催化剂品种
Pt-Al2O3 Pb-Al2O3 Pb-Ni、Cr丝或网 Pd-蜂窝陶瓷 Mn、Cu-Al2O3 Mn、Cu、CrAl2O3 Mn-Cu、CoAl2O3 Mn-Fe-Al2O3 稀土催化剂 锰矿石颗粒
活性组分 含量
0.1~0.5 0.1~0.5 0.1~0.5 0.1~0.5 5~10 5~10 5~10 5~10 5~10 5~10 25~35 5~10 5~10 25~35
同理可求得T=649、7600C时所需的燃烧时间分别 为49s、0.2s。
4）燃烧与爆炸
燃烧极限浓度范围＝爆炸极限浓度范围 混合气体的爆炸极限范围
100 cm a b m c1 c2 ci
cm －混合气体的爆炸极限 ci －i组分的爆炸极限
a, b, m －各组分的百分含量
浮顶罐，用于储存大量的高挥发性的液体。用于密封的浮顶盖浮在 液面上，液面以上没有空隙。液体注入或流出时顶盖随之上下浮动， 避免上面所讲述的呼吸损耗。但是这种密封方式（一般采用有弹性 的橡胶薄盖，类似于汽车上的雨刷）并不是完美的，仍然会有密封 损失。这张草图没有给出防雨雪装置和其他的细节。
转移损耗控制方法－阶段1控制
挥发性有机物治理技术
H2O
CO2
适用范围
适用于低浓度VOCs，室内空气净化
特点
✓实现VOCs低温去除 ✓适用于低浓度、大风量的VOCs ✓处理效率高，能耗低 ✓净化并清新空气
有机废气
等离子体-催化装置
排气
活性物种和臭氧，触 发催化剂，降低活化能。 催化剂选择性地与等离 子体 产生的产物再 反应
光催化技术
原理
光催化剂纳米粒子在一定波长的光线照 射下受激生产电子空穴对，空穴分解催化 剂表面吸附的水产生氢氧自由基，电子使 其周围的氧还原成活性离子氧，从而具备 极强的氧化还原能力，将光催化剂表面的 各种污染物摧毁
废气
达标排放
组合技术（三）
➢组合五
滤筒除尘+蓄热催化燃 烧
废气
入口
净化后 排气
➢组合六Biblioteka 吸附+高级氧化（三）重点行业排放特征及治理技术
➢ 石化行业
石化行业VOCs特征
✓成分复杂（多包含烷烃、烯烃 硫醇、硫醚、多环芳烃等） ✓难处理（传统的吸附、吸收、 燃烧等技术难以达到满意的去除 效果） ✓排放量大（2010年，石化行业 VOCs排放量全国第一）
废弃物存放和处置 过程
废弃油墨、容器的处置过程挥发VOCs
（三）重点行业排放特征及治理技术
可控制技术 ➢吸附回收法
对于包装印刷过程所排放的高浓度(>5000 mg/m3)或具有高回收价值的 VOCs，宜采用回收技术（如活性炭吸附）加以循环利用。
活性炭吸附净化处理流程图
优点：可以回收大量溶剂，经济效益好 缺点：吸附回收效率不高，一般在70%左右
VOCs类别 主要有卤代烃、氯苯类、芳香烃类、酯类、酰胺类和酮类等
（三）重点行业排放特征及治理技术
生物滴滤法净化挥发性有机废气(VOCs)的研究
生物滴滤法净化挥发性有机废气（VOCs）的研究生物滴滤法净化挥发性有机废气（VOCs）的研究引言：挥发性有机化合物（VOCs）是一类在大气中存在并具有挥发性的废气，由于其具有毒性和臭味，对人体健康和环境造成了严重的影响。
有效地净化和治理VOCs成为了环境保护领域的重要课题。
生物滴滤法作为一种生物处理技术，具有高效、环保和经济的特点，成为了净化VOCs的研究热点之一。
本文将系统地介绍生物滴滤法的原理、应用和进展，以及未来的发展趋势。
一、生物滴滤法的原理生物滴滤法是利用生物膜或活性污泥进行滴滤处理，通过废气与生物膜或活性污泥接触，使废气中的有机污染物通过生物作用转化为无机物或无害物质。
该方法主要依靠生物膜中的微生物，通过附着和代谢作用，将VOCs降解为二氧化碳和水。
生物滴滤法通过高效的生物滤层，实现了高效的挥发性有机废气的净化效果。
二、生物滴滤法的应用生物滴滤法适用于许多领域的VOCs处理，如印刷、涂装、化工等行业。
它不仅可以高效地净化VOCs废气，还可以将VOCs 转化为有用的物质。
例如，在制药行业，生物滴滤法已成功应用于处理含有有机溶剂的废气，并通过生物转化产生有机酸和生物质。
三、生物滴滤法的进展随着对环境保护的要求越来越高，生物滴滤法在净化VOCs方面得到了广泛应用和研究。
目前，研究者们正在致力于改进生物滴滤法的性能和效果，以应对不同类型和浓度的VOCs废气。
例如，引入多种微生物群落，提高废气处理的效率和稳定性；研究膜材料和改进传质装置，减少压降和提高处理能力；优化运行参数，如温度、湿度、流速等，以提高生物滤层的性能。
此外，与其他生物处理技术相结合，如生物膜反应器、生物滤池等，也为生物滴滤法的发展提供了新的途径。
四、生物滴滤法的未来展望虽然生物滴滤法在VOCs废气处理中取得了较好的效果，但仍存在一些挑战和不足。
未来的研究可以侧重于以下几个方面的改进：一是提高生物滤层的稳定性和降解效率，以适应不同的工业废气污染。
挥发性有机物无组织排放控制标准
挥发性有机物无组织排放控制标准挥发性有机物（Volatile Organic Compounds，VOCs）是指在大气压下易挥发的有机化合物。
由于其挥发性和易燃性，VOCs在生产、加工、储运和使用过程中往往会产生无组织排放，对环境和人体健康造成影响。
因此，为了控制和减少VOCs的无组织排放，制定了相关的控制标准。
VOCs的无组织排放对环境造成的影响主要表现在两个方面，一是对大气造成污染，二是对人体健康造成危害。
在大气中，VOCs与氮氧化物等其他大气污染物反应，形成臭氧和细颗粒物等二次污染物，对空气质量造成影响。
而VOCs本身也是一类有毒有害物质，长期暴露在VOCs污染环境中会对人体的呼吸系统、神经系统和免疫系统造成损害，甚至引发癌症等严重疾病。
为了有效控制VOCs的无组织排放，相关部门制定了挥发性有机物无组织排放控制标准。
这些标准主要包括了VOCs排放的监测、控制和治理要求。
首先，对VOCs的排放进行监测是非常重要的，只有了解VOCs的排放情况，才能有针对性地进行控制和治理。
其次，控制VOCs的排放需要从生产工艺、设备更新、原料替代等方面入手，采取有效的控制措施，减少VOCs的产生和释放。
最后，对于已经排放的VOCs，需要采取相应的治理措施，如使用吸附剂、催化剂等进行处理，将VOCs转化为无害物质，从而达到净化环境的目的。
在实际的生产和生活中，要严格执行挥发性有机物无组织排放控制标准，需要相关企业和单位加强管理，加大投入，引进先进技术和设备，提高生产过程中VOCs的回收利用率，减少无组织排放。
同时，相关部门也需要加强监督检查，对违反排放标准的企业进行处罚，推动企业转型升级，提高环境保护意识和能力。
总的来说，挥发性有机物无组织排放控制标准的制定和执行，对于净化大气、保护环境和人体健康具有重要意义。
只有通过严格控制VOCs的无组织排放，才能实现环境的可持续发展，为人们创造一个更加清洁、健康的生活环境。
挥发性有机物在线监测仪的原理是怎样的呢
挥发性有机物在线监测仪的原理是怎样的呢挥发性有机物（VOCs）是指具有挥发性和易挥发性的有机化合物。
这些化合物通常与许多人类活动相关，如化学品的生产、工业过程、汽车尾气和室内空气污染等。
如果不及时处理，VOCs会大量排放到空气中，对环境和人体健康造成危害。
因此，开发一种实时监测VOCs排放的在线监测仪器非常必要。
在VOCs在线监测中，挥发性有机物在线监测仪是最常用的设备之一。
其主要原理是基于气相色谱技术，可以精确测量空气中的VOCs浓度。
下面我们将详细介绍挥发性有机物在线监测仪的原理。
1. 挥发性有机物的采样挥发性有机物在线监测仪采用特殊的采样器收集空气中的VOCs。
采样器通常由一根空气进口管和一个吸附罐组成。
当空气通过进口管进入采样器时，它会被塞有吸附剂（如活性碳）的吸附罐吸附。
吸附剂会吸附空气中的挥发性有机物，从而使VOCs与空气分离。
2. 挥发性有机物的解析当采样器中的吸附剂充满了气体后，它会被取下并送入挥发性有机物在线监测仪中进行解析。
解析需要将吸附剂中的VOCs从吸附剂中释放出来，并将其转移到色谱柱中。
在挥发性有机物在线监测仪的解析部分，通常采用气相色谱（GC）技术。
GC 技术利用了不同化合物在气相状态下沿着色谱柱中移动的速度差异，使得样品中的化合物在柱子中保留一段时间，然后分出不同化合物。
GC技术可以将挥发性有机物快速分离和定量。
3. 挥发性有机物的检测在柱子中分离后，挥发性有机物在线监测仪的检测器会对分离的化合物进行检测。
常用的检测器包括质谱检测器（MS）、火焰离子化检测器（FID）和电子捕获检测器（ECD）。
在VOCs检测过程中，每个化合物都会在特定的时间段内出现在检测器中，这个出现时间被称为“保留时间”。
每种化合物的保留时间是独特的，可以用于对化合物进行精确的定量分析。
4. 算法计算挥发性有机物在线监测仪根据检测结果计算出空气中化合物的浓度。
这里需要利用计算公式，并结合空气中的温度、湿度、气压等气象条件进行修正。
江苏省化学工业挥发性有机物无组织排放控制技术指南
江苏省化学工业挥发性有机物无组织排放控制技术指南1.引言挥发性有机物是一类对环境和人体有害的污染物，化学工业是其中主要的源头之一、为了保护环境和人体健康，江苏省制定了化学工业挥发性有机物无组织排放控制技术指南，旨在提供化学工业企业在VOCs无组织排放控制方面的技术指导。
2.VOCs无组织排放的特点VOCs无组织排放是指指符合国家和江苏省环境保护法规规定的排放源，没有大气污染防治设施，直接将废气排放至大气中。
VOCs无组织排放具有流量大、浓度高、排放时间长等特点，易造成环境和人体健康的损害。
3.VOCs排放控制技术3.1溶剂使用和储存控制技术（1）合理选择溶剂：选择低挥发性有机物作为溶剂；（2）密封储存：合理设置溶剂储罐，进行严密的储存；（3）再生利用：建立溶剂再生利用系统，将溶剂回收再利用；（4）设备和管道密封：使用密封性能好的设备和管道减少挥发。
3.2控制工艺设计技术（1）提升工艺装置的控制性能：通过优化生产过程和设备，减少VOCs的产生；（2）使用先进的蒸发、干燥和吸附技术：提高VOCs在废气中的浓度，便于后续处理；（3）使用气体燃烧技术：将废气中的VOCs燃烧成无害物质。
3.3自动监测和控制技术（1）建立废气排放自动监测系统：对废气中的VOCs进行实时监测；（2）自动控制系统：根据监测结果，实现对VOCs排放控制的自动调节。
4.VOCs排放控制的管理要求4.1完善管理制度：建立科学、严格的VOCs排放控制管理制度；4.2核实排放数据：每年进行一次VOCs排放数据核实；4.3污染治理设施的维护和管理：确保污染治理设施的有效运行；4.4监测和报告：建立废气排放监测体系，每年向环境保护部门报告监测结果。
5.示范工程实施和技术支持通过建设示范工程，推广先进的VOCs无组织排放控制技术，并提供相应的技术支持和指导。
6.结论。
危险化学品的挥发性有机物(VOCs)控制
危险化学品的挥发性有机物（VOCs）控制危险化学品是指在使用、制造或储存过程中具有潜在危险性的化学物质。
其中，挥发性有机物（VOCs）是一类具有挥发性的有机化合物，其释放到大气中可能对环境和人体健康产生重要影响。
因此，控制危险化学品中的VOCs成为了一项重要任务，以下将从监测控制方法、环境影响和可持续发展等方面进行论述。
1. VOCs监测控制方法（1）源排放监测：源排放监测是指对危险化学品生产、使用和储存过程中释放到大气中的VOCs进行监测。
常用的监测方法包括气相色谱法、质谱法和红外光谱法等。
通过监测源排放，可以了解VOCs的种类、浓度以及排放量，从而制定相应的控制策略。
（2）工艺改进与技术革新：采用低VOCs含量的替代品或改良生产工艺，可以有效降低VOCs的排放。
此外，引入先进的控制设备和技术，例如催化氧化、吸附等技术，也能够有效地去除VOCs，减少其对环境的污染。
（3）废气净化处理：对于不能通过工艺改进或技术革新控制VOCs 排放的情况，可以采用废气净化处理来达到控制的目的。
常见的废气净化技术包括活性炭吸附、催化氧化和净化塔等。
这些技术能够有效地去除VOCs，提高废气处理效果。
2. VOCs对环境的影响（1）大气污染：VOCs是大气中的主要污染源之一，其排放不仅会导致大气中臭氧和细颗粒物的生成，还会加速光化学反应的进行，从而产生有害的二次污染物。
这对大气环境质量产生了负面影响。
（2）危害生态系统：VOCs不仅对人体健康有害，同时也对生态系统造成了损害。
高浓度的VOCs可以抑制植物的生长和发育，对农作物和森林的产量和品质造成影响，同时也对水生生物产生毒性。
（3）健康风险：长期接触高浓度的VOCs会对人体健康产生危害。
某些VOCs具有致癌、致畸和致敏的作用，还可能引起眼睛、呼吸道等健康问题。
因此，控制VOCs的排放，保护人体健康至关重要。
3. VOCs控制与可持续发展VOCs的控制与可持续发展密切相关。
挥发性有机物(VOCs)治理技术PPT演示课件
1990-2010年VOCs排放量
乌鲁木齐
辽中
甘肃 兰白
京津冀 晋北
关中
成渝
武汉
山东 半岛
长三角
长株潭
海西
珠三角 6
（二）常用VOCs治理技术
VOCs治理技术
回收利用技术
销毁技术
冷凝法 吸收法 吸附法 膜分离法
热力焚烧法 催化燃烧法 生物降解法 光催化降解法 等离子体技术
组合技术
沸石转轮+热力焚烧燃 沸烧石浓缩转轮+蓄热式燃烧
“三致”作用
➢致癌、致畸、致突变 苯系物最为突出，烯，含氯 有机化合物，含氮有机化合 物等
5
VOCs污染排放负荷大
2012年我国VOCs排放总量惊人，工业 源排放量约为2088.7万吨
1990-2012年，我国VOCs排放量逐年增长 ，工业源VOCs排放量增幅大。
重点区域VOCs污染排放高度集中
– 条件温和，常温常压
优点 – 设备简单、维护方便
– 减少甚至无二次污染
缺点
– 占地面积大 – 气候影响大 – 工况变化影响大
14
组合技术（一）
➢ 组合一 沸石转轮+热力焚烧技术
➢ 组合二 沸石转轮+蓄热式燃烧
15
➢ 组合三：
组合技术（二）
冷凝+吸附技术
达标排放
废气
➢ 组合四： 吸附+蓄热催化燃烧技术
進氣 進 氣
1 .0 m
0.85
m
0 .0 m
吸收塔
以微生物可分解物质为主，污染物为微生物的食物来源， 可以生物处理的污染物包括：碳氢氧组成的各类有机物、简 单有机硫化物、有机氮化物、硫化氢及氨气等无机类等
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销毁技术——（1）热力焚烧法
原理
燃烧氧化VOCs，转化为CO2排放。
适用范围
适用于低浓度VOCs ✓ 可以回收热量； ✓ 含硫、卤素有机物等可以引起催化剂中
毒物质适用于热力燃烧法
蓄热热力燃烧（RTO）工艺
高热容 量陶瓷 蓄热体
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销毁技术——（2）催化燃烧法
原理
催化蓄热体降低了活化的温度， 燃烧 氧化VOCs，转化为CO2排放。
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回收技术——（2）冷凝技术
原理
冷凝将废气降温至VOCs成份之露点以下，使之凝结 为液态后加以回收之方法。
适用范围
多用于高浓度、单一组分有回收价值的VOCs 的处理。
处理成本较高，故通常VOCs浓度≥ 5000 ppm ，方才适用冷凝处理， 其效率介于50 ～ 85 %之间；浓度≥ 1 %以上时，则回收效率可达90 % 以上
优点 – 能耗低、费用低
– 氧化完全
– 处理效果好
活性污泥曝氣槽
– 能量利用率低
缺点 – 速率慢
– 光催化剂失活 – 占地多，运行不易.
销毁技术——（4）光催化降解法
原理
光催化剂纳米粒子（如TiO2）在一定波长的光 线照射下受激生产电子空穴对，空穴分解催化剂 表面吸附的水产生氢氧自由基，电子使其周围的 氧还原成活性离子氧，从而具备极强的氧化还原 能力，将光催化剂表面的各种污染物摧毁
4
1
6
2
3
1 廢氣 2 低壓送風機
(200 m m A q) 3 調濕塔
4 生 物 濾 床 (濾 料 厚 <1m ) 5 排氣 6 排水
7 調濕水霧
适用范生 物围濾 床 排 氣 處 理 系 統
進進 氣氣
1 .0 m
0 .8 5
m
0 .0 m
吸收塔
生物洗涤塔
循環幫浦 鼓風機
以微生物可分解物质为主，污染物为微生物的食物来源， 可以生物处理的污染物包括：碳氢氧组成的各类有机物、简 单有机硫化物、有机氮化物、硫化氢及氨气等无机类等
1、了解VOCs现状； 2、了解熟悉VOCs的氧化控制技术和基本原理
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二、VOCs典型治理技术
❖回收技术 ❖销毁技术
❖组合技术
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二、VOCs典型治理技术
回收技术
销毁技术
法物 理 方
1.吸收法 2.冷凝法 3.吸附法 4.膜分离法
方化 法学
生 化
/
1.热力焚烧法 2.催化燃烧法 3.生物降解法 4.光催化降解法 5.等离子体技术
传统技术 新型技术
组合技术
吸附浓缩-催化燃烧技术
沸石转轮吸附浓缩-催化燃烧技术
滤筒除尘+蓄热催化燃烧
吸附+高.吸.级.附.氧.+.化高级氧化
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回收技术——（1）吸收技术
原理
由废气和洗涤液接触将VOCs从废气中移走，之后再用化学 药剂将VOCs中和、氧化或其它化学反应破坏。
❖ 填料塔 ❖ 文丘里塔 ❖ 旋流板塔 ❖ 喷淋塔
适用范围
适用于高水溶性VOCs，不适用于低浓度气体。
✓ ✓
技术成熟 可去除气态和颗粒物
优点
由于存在二次污染和安全性差等缺点，
✓ 投资成本低 ✓ 占地空间小
目前较少使用
✓ 传质效率高 ✓ 对酸性气体高效去除
缺点
✓ 有后续填废充水式处洗理涤问塔题 ✓ 颗粒物浓度高，会导
致塔堵塞 ✓ 维护费用高 ✓ 可能冒白烟
挥发性有机物氧化控制技术及其基本原理
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VOCs氧化控制技术及其基本原理
主要内容
1
VOCs介绍
2
VOCs典型治理技术
3
典型氧化控制技术
4
5
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一、VOCs介绍
❖ 挥发性有机化合物
Volatile Organic Compounds （VOCs）
定义
常温下饱和蒸气压大于70Pa 常压下沸点在 50~260℃以内 极容易挥发的有机化合物
➢ 缺点：不适用于高浓度、高温的有机废气，
且吸附材料需定期更换
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回收技术——（4）膜分离技术
原理
用人工合成的膜分离VOCs物质。
硅橡胶膜
多孔玻璃 态高分子 材料
分子筛膜
适用范围
适用于高浓度VOCs，回收效率高于97%
优点 ✓回收组分
✓高效
缺点
✓成本较高 ✓膜污染
✓可集成其余技术
✓膜的稳定性差 ✓通量小
➢低热膨胀系数 ➢表面积大 ➢热稳定性好 ➢耐腐蚀
催化燃烧技术已成为VOCs控制的主流技术
蜂窝状 的陶瓷 蓄热体
蓄热催化燃烧（RCO）工艺 .
销毁技术——（3）生物降解法
原理
利用微生物对废气中的污染物进行消化代谢，将污染物转化为无 害的水、二氧化碳及其它无机盐类
5
7
生物滤床法
排排氣 氣
5 .0 m
VOCs
烷烃、芳香烃类、烯烃类、 卤烃类、酯类、醛类、酮类 和其它化合物等8类
分类
自然源：
植被排放、森林火灾、野生 动物排放和湿地厌氧过程等
来源
人为源：
移动源和固定源 固定源：生活源和工业源
郝吉明,马广大.大气污染控制工程北京: 高等教育出版社,.2004.
❖危害
❖ 环境
一、VOCs介绍
❖ 人体
适用范围
✓ 较低浓度VOCs（一般在 500~3000mg/m3 之间）
✓ 温度范围400～600℃,更节能安全，不产生
NOX ✓ RTO>800℃，NOX二次污染物 ✓ 蓄热催化燃烧一体化设备热回收效率
>90%
优点：
-能效比高； -节省空间； -节约材料用量； -简化系统控制；
-减少NOX生成
蓄热体要求
1990-2010年VOCs排放量
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研究目的与意义
❖VOCs 是大气污染物的主要组成之一，在光照作用下发生 光化学反应，导致光化学烟雾，同时影响人体健康。
❖工业源 VOCs 排放是大气挥发性有机化合物污染的重要来 源。
❖《挥发性有机物（VOCs）污染防治技术政策》（201305-24实施）为控制VOCs制定了27条总则。
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总量
我国VOCs现状
江苏 51.3万t
山东 79.6万t
浙江 52.7万t
单位面积
天津 上海
广东
❖东部地区＞ 中部地区＞ 西部地区 王铁宇等，我国VOCs的排放特征及控制对策研究. 环境科学.,2013.
我国VOCs现状
❖ 工业生产中：石油炼制和石油化工业是最大的工业排放源
工业排放巨大!
陈颖. 我国工业源VOCs行业排放特征及未来趋势研究 [D]. 华南理工大学 2011
冷凝法也经常搭配其它 控制技术，例如:焚化、 吸附、洗涤等作为前处 理步骤
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回收技术——（3）吸附技术
原理
利用吸附剂与污染物质(VOCs)进行物理结合或化学反应并将污染成份去除
典型工艺
废气
吸附塔
干净气体
冷凝器
活性碳床
风机
适用范围
活性碳床
低压蒸汽 废水
VOC回收
适用于：中低浓度的VOCs的净化
➢ 优点：去除效率高，易于自动化控制