工业废气VOC有机废气处理

一、什么是VOCs

针对VOCs(Volatile Organic Compounds)各国定义不一样，美国将其定义为任何能参加大气光化学反应的有机化合物。

而在我国，VOCs是指常温下饱和蒸汽压大于70Pa、常压下沸点在260℃以下的有机物。

VOCs包含有多种有机物，通常是指常温常压下容易挥发的有机化合物，如苯、甲苯、二甲苯、丙酮、苯乙烯等。

VOCs主要来源于石油化工、电子制造及汽车尾气等。某些VOCs具有很强的毒性或致癌性，严重威胁着给人类的生命和健康。

目前，VOCs日益成为大气污染的重要组成，对环境会造成巨大的破坏作用。

二、吸附法去除VOCs

VOCs的脱除方法有多种，吸附法具有效率高、能耗低、操作简单、可回收等优点，因而成为脱除VOCs的有效技术。

2.1吸附机理

物质内部的分子所受的力是对称的，故彼此处于平衡。但处于界面处的分子的力场是不饱和的，液体或固体物质的表面可以吸附这种处于界面的分子，这种一种或几种物质在另一物质表面积蓄的过程和现象称为吸附。

吸附的根本原因是因为物质内部的分子和周围分子之间有互相吸引的作用。

2.2吸附剂

VOCs吸附技术的关键是吸附剂，理想的吸附剂通常应具备：大的比表面积、适宜的表面结构、容易再生、成本低廉等优点。

吸附剂一般可分为无机和有机吸附剂两类，实际应用中无机吸附剂更为普遍。

通常VOCs吸附剂主要包括以下几大类：活性炭、分子筛、黏土、金属有机骨架材料、有机吸附剂。

2.2.1．活性炭

活性炭是应用广泛的一类吸附剂，它具有疏松多孔的性质，具有较高的比表面积和较大的孔容积，对VOCs的吸附能力较强，尤其对苯系物等大分子VOCs的脱除*，但是对甲醛等小分子吸附性能较差。

活性炭的表面官能团结构对活性炭吸附性能有重要影响。常常通过调节活性炭表面含氮、含氧等官能团的种类及数量来调整活性炭的表面酸碱性及孔结构从而改善其吸附VOCs的性能。

2.2.2分子筛

分子筛是优良的VOCs吸附剂之一，有较大比表面积和微孔体积，对水等极性分子有强烈的吸附能力。

目前使用较多的吸附剂包括NaY、Hβ、ZSM-5、SBA-15、MCM-41等。

总得来说，分子筛材料已被广泛用于对VOCs的吸附，不同类型的分子筛对VOCs的吸附效果不同，这就要求对分子筛进行化学修饰和改性，提高对VOCs的去除效果。

2.2.3黏土

黏土因其比表面积较大、孔结构和成本低廉而得到广泛应用。

海泡石、坡缕石等比表面积相对较大的黏土矿物可直接应用于气体吸附，膨润土是一种以蒙脱石为主要成分的黏土矿物，具有较大的比表面积和阳离子交换容量。

表面活性改性后的有机膨润土吸附有机污染物的性能显著提高，经不同表面活性剂改性制备的有机膨润土对吸附质具有选择性。

2.3.4．金属有机骨架材料

金属有机骨架材料(MOFs)是近十几年发展起来的一类新型材料。由于具有高比表面积及化学性质稳定等特点，在环境有害有机气体吸附方面的应用得到科研人员的广泛研究。研究较多的MOFs吸附VOCs的材料包括MOF-5、MIL-101和MOF-177等。