揮發(fā)性有機(jī)物廢氣的膜法處理工藝探討范文

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摘要：大氣污染日益加劇，廢氣大量來源于工業(yè)廢氣，揮發(fā)性有機(jī)物廢氣（VOCs）則是工業(yè)中最難處理的工業(yè)廢氣，如何處理大氣污染成為一個重要的課題。主要對污染來源，膜技術(shù)的基本原理及工藝、方法分類，應(yīng)用概況進(jìn)行探討，得出了此工藝未來發(fā)展前景廣闊的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：揮發(fā)性有機(jī)物；廢氣；大氣環(huán)境

隨著工業(yè)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，為解決大氣污染問題，如何處理廢氣顯得尤為重要，我國也對污染問題十分重視，近年來不斷推出相關(guān)政策指導(dǎo)處理污染問題。有機(jī)廢氣處理困難，但必須得到控制。

1廢棄污染來源

大氣污染的來源主要分為固定源與移動源。固定源指一些有機(jī)溶劑的廢氣排放，如生產(chǎn)制革、制藥、石油化工，或家庭油煙的廢氣排放等；移動源主要是機(jī)動車的尾氣排放。

2分類及其優(yōu)勢

目前，采用破壞性法或回收法這兩類方法來處理揮發(fā)有機(jī)物廢氣。破壞法通過燃燒廢氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)分解為無害的的氣體；回收法則分為吸附法、吸收法、冷凝法、膜分離法。膜分離法是用一張具有選擇性的膜來分離廢氣中的揮發(fā)性有機(jī)物，它是一種十分高效的廢氣處理法，適合處理濃度較高的廢氣。一般情況下，廢氣大多在間歇過程中濃度、溫度、壓力、流量都會發(fā)生變化，膜分離法的處理能滿足廢氣回收設(shè)備適應(yīng)性強(qiáng)的要求。而它不僅能回收有機(jī)溶劑，還具有高效、節(jié)能、操作簡單的特點(diǎn)，并且不會產(chǎn)生二次污染。

3基本原理和基礎(chǔ)工藝

3.1原理

機(jī)理與其他膜法回收分離過程有很多的相同之處，不同的氣體通過高分子膜時，擴(kuò)散速度[見式（1）]有所不同，就能達(dá)到分離目的。Qi=DixSix（PHi-PLi）L=Ki（PHi-PLi）（1）注：i表示i組，Qi為透過單位面積的速度值；Di為氣體在膜中的擴(kuò)散系數(shù)；Si為在膜中的溶解系數(shù)；pi、pLi表示氣體分壓；Ki為透過系數(shù)。據(jù)資料，氣體分子沸點(diǎn)的高低對氣體分子在高分子膜中的透過速度有著重大的影響，通過的速度與氣體的沸點(diǎn)成正比。不同氣體的實驗中，有機(jī)蒸汽的透過速度高于氧氣、氮?dú)猓叻肿幽B透有機(jī)化合物的速度遠(yuǎn)大于滲透空氣的速度，差距在10~100倍，由此可以看出回收揮發(fā)性有機(jī)物采用膜法的回收價值。

3.2基礎(chǔ)工藝

膜元件是膜分離法設(shè)備的核心部分，膜元件多種多樣，根據(jù)處理對象相態(tài)的不同劃分有氣體膜和液體膜，但常分為平板膜、中空纖維膜、卷式膜。

3.3流程

首先壓縮揮發(fā)性有機(jī)物和空氣混合物，壓縮數(shù)值為0.3~10MPa，后進(jìn)入冷凝器中冷卻，其中少部分冷凝后重復(fù)循環(huán)或再利用，部分氣體未冷凝則進(jìn)入膜分離器，揮發(fā)有機(jī)物被送回入口處，重新加入冷凝分離循環(huán)。這樣一來，可回收與不可回收的氣體被分開，可回收的揮發(fā)性有機(jī)物回收利用，不可回收的則排出系統(tǒng)。有機(jī)膜法的分離回收效率受到多種條件限制，有揮發(fā)有機(jī)物的沸點(diǎn)、流速、濃度、操作方式、分離器的形式等。而在一些資料中我們可以了解到。

4常用方法

隨著技術(shù)水平的不斷提高，國內(nèi)外近十年的發(fā)展中出現(xiàn)了多種范例和工藝：蒸汽滲透、氣體膜分離法和膜接觸器等。

4.1蒸汽滲透（VP）法

出現(xiàn)時間為20世紀(jì)80年代末，原理依靠膜對有機(jī)氣體的選擇性，過程為冷凝或壓縮過程集成。有著有效性高、節(jié)能的特點(diǎn)。在VOCs濃度較高與通量較低情況下，經(jīng)濟(jì)可行性較高。

4.2氣體膜分離法

原理為混合氣體的不同組成成分在壓力推動下通過膜的速率不同達(dá)到有機(jī)質(zhì)的分離。但機(jī)械性能好、皮層薄的硅膠膜制作十分困難，限制了分離效果。

4.3膜基吸收法

傳統(tǒng)的氣液或液液操作方式有乳化泡沫化，容易出現(xiàn)泡沫化等異常現(xiàn)象。而膜基吸收法是使兩相在膜的兩側(cè)，發(fā)生反應(yīng)僅發(fā)生在膜孔內(nèi)或表面，也就避免了異常問題的出現(xiàn)，而且膜基吸收效率高、能耗低，只需保持流體的低壓推動力，保持接觸面即可。5應(yīng)用概況在世界范圍內(nèi)，不同類型的膜法回收裝置有接近60套。日本在VOCs回收的裝置有9套，其中4套已有實驗成果，使用時間最長的超過9a，回收汽油、甲烷、乙烯等有機(jī)物。回收膜市場在近年來能源工業(yè)的高速發(fā)展下需求日益擴(kuò)大，VOCs的回收處理在未來發(fā)展中前景也十分可觀。近年來許多公司都成功將回收有機(jī)廢氣中的有機(jī)物再利用，實現(xiàn)再生產(chǎn)。

6結(jié)束語

通過本文對VOCs的來源，基礎(chǔ)工藝及其原理，工業(yè)應(yīng)用及發(fā)展前景的情況介紹中可以得知，在大氣污染日益嚴(yán)峻的形勢下，多種成熟的膜法處理工藝可以很好地回收廢氣中的揮發(fā)性有機(jī)物并應(yīng)用于再生產(chǎn)，具有良好的環(huán)保效益、社會效益及經(jīng)濟(jì)價值。

參考文獻(xiàn)

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作者:尹劉明 單位:江蘇藍(lán)豐生物化工股份有限公司