VOC處理技術調研
1．VOCs污(wu)染控制技術
VOCs的控制(zhi)技(ji)(ji)術(shu)(shu)基本分為兩大(da)類(lei)(lei)(lei)。第一類(lei)(lei)(lei)是(shi)預防性措施，以(yi)更換設備、改進工(gong)藝技(ji)(ji)術(shu)(shu)、防止泄漏乃(nai)至消(xiao)除(chu)VOCs排放(fang)為主(zhu)，這是(shi)人們所(suo)期(qi)望(wang)的，但(dan)是(shi)以(yi)目前的技(ji)(ji)術(shu)(shu)水平，向環境中排放(fang)和泄露不(bu)(bu)同(tong)濃度的有機(ji)廢氣(qi)是(shi)不(bu)(bu)可避免的，這時就必須采用第二類(lei)(lei)(lei)技(ji)(ji)術(shu)(shu)。第二類(lei)(lei)(lei)技(ji)(ji)術(shu)(shu)為控制(zhi)性措施，以(yi)末(mo)端治(zhi)理為主(zhu)。末(mo)端控制(zhi)技(ji)(ji)術(shu)(shu)包(bao)含兩類(lei)(lei)(lei)，第一類(lei)(lei)(lei)是(shi)非破(po)壞(huai)性方法，即采用物(wu)理方法將(jiang)VOCs回收；第二類(lei)(lei)(lei)是(shi)通過生化反應將(jiang)VOCs氧化分解為無毒或低毒物(wu)質(zhi)的破(po)壞(huai)性方法。常(chang)用的控制(zhi)技(ji)(ji)術(shu)(shu)如圖（1-1）所(suo)示(shi)。
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1-1VOC控制技術示意圖
1.1回收技術
對于高濃(nong)度(>5000mg/m3)或比較(jiao)昂貴(gui)的(de)VOCs，宜采用回收(shou)技(ji)(ji)術(shu)加以循環利用。常用的(de)回收(shou)技(ji)(ji)術(shu)主(zhu)要有吸(xi)附(fu)、吸(xi)收(shou)、冷(leng)凝(ning)、膜技(ji)(ji)術(shu)等。
1.1.1吸(xi)附技術
吸(xi)附(fu)法是(shi)目前最廣泛(fan)使用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)VOCs回收(shou)(shou)法。它屬于(yu)干(gan)法工藝，是(shi)通過(guo)具有(you)較大比表面積的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)劑對廢氣(qi)中所含的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)VOCs進行吸(xi)附(fu)，將凈化后的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)體(ti)排入大氣(qi)。常見的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)劑有(you)粒(li)狀活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)、活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)纖維、沸石、分(fen)子篩、多孔(kong)粘土礦石、活(huo)性(xing)(xing)氧(yang)化鋁、硅膠和(he)(he)高(gao)聚物吸(xi)附(fu)樹脂等。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)附(fu)法最適于(yu)處理(li)VOCs濃(nong)度為(wei)300-5000ppm的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)機廢氣(qi)，主要用于(yu)吸(xi)附(fu)回收(shou)(shou)脂肪和(he)(he)芳(fang)香族碳氫(qing)化合(he)物、大部分(fen)含氯(lv)溶劑、常用醇類、部分(fen)酮(tong)類和(he)(he)酯(zhi)類等;活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)纖維吸(xi)附(fu)低(di)濃(nong)度以至(zhi)痕量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)質時更有(you)效，可用于(yu)回收(shou)(shou)苯(ben)(ben)乙烯和(he)(he)丙烯腈(jing)等，但(dan)費用較活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)附(fu)法高(gao)。該法已廣泛(fan)用于(yu)噴(pen)漆行業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)苯(ben)(ben)、乙醇和(he)(he)醋酸乙酯(zhi)，制鞋行業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)三(san)苯(ben)(ben)(苯(ben)(ben)、甲(jia)(jia)苯(ben)(ben)、二甲(jia)(jia)苯(ben)(ben))和(he)(he)丙酮(tong)，印刷(shua)行業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)異丙醇、醋酸乙酯(zhi)和(he)(he)甲(jia)(jia)苯(ben)(ben)，電(dian)子行業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)二氯(lv)甲(jia)(jia)烷(wan)(wan)和(he)(he)三(san)氯(lv)乙烷(wan)(wan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)回收(shou)(shou)。
1.1.2吸收技術
吸(xi)(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)(shou)法(fa)是利用液體(ti)吸(xi)(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)(shou)液從氣(qi)流中(zhong)吸(xi)(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)(shou)氣(qi)態(tai)VOCs的(de)一種方法(fa)，常(chang)用于處理高(gao)(gao)(gao)濕(shi)度(du)(du)>(50%)VOCs氣(qi)流。該(gai)法(fa)的(de)處理濃(nong)度(du)(du)范圍為500-5000ppm，效(xiao)(xiao)率高(gao)(gao)(gao)達95%~98%，但投資較(jiao)(jiao)大，設計困難，應用較(jiao)(jiao)少。其常(chang)用方式(shi)有(you)填(tian)料(liao)塔和(he)噴淋塔兩種吸(xi)(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)(shou)法(fa)，吸(xi)(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)(shou)效(xiao)(xiao)果主要取(qu)決于吸(xi)(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)(shou)劑(ji)(ji)的(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)(shou)性能和(he)吸(xi)(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)(shou)設備的(de)結構特征。該(gai)法(fa)對吸(xi)(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)(shou)劑(ji)(ji)和(he)吸(xi)(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)(shou)設備的(de)有(you)較(jiao)(jiao)高(gao)(gao)(gao)的(de)要求，而且需要定期更換吸(xi)(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)(shou)劑(ji)(ji)，過程較(jiao)(jiao)復(fu)雜，費用較(jiao)(jiao)高(gao)(gao)(gao)。
1.1.3冷凝技術
冷(leng)凝(ning)法(fa)是利用(yong)物質在(zai)(zai)(zai)不同溫(wen)度(du)(du)(du)(du)下具(ju)有(you)(you)(you)不同飽和(he)蒸(zheng)汽壓這(zhe)一性質，采用(yong)降(jiang)低(di)(di)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)、提高(gao)系統的(de)(de)(de)壓力或者既降(jiang)低(di)(di)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)又提高(gao)壓力的(de)(de)(de)方法(fa)，使(shi)(shi)處于蒸(zheng)氣(qi)狀態的(de)(de)(de)VOCs冷(leng)凝(ning)并從廢氣(qi)中分離出來(lai)的(de)(de)(de)過程。冷(leng)凝(ning)法(fa)特別適(shi)用(yong)于處理(li)VOCs濃(nong)(nong)度(du)(du)(du)(du)在(zai)(zai)(zai)10000ppm以上的(de)(de)(de)較高(gao)濃(nong)(nong)度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)有(you)(you)(you)機蒸(zheng)氣(qi)，VOCs的(de)(de)(de)去除率與其初始濃(nong)(nong)度(du)(du)(du)(du)和(he)冷(leng)卻(que)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)有(you)(you)(you)關。在(zai)(zai)(zai)給定的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)下，VOCs的(de)(de)(de)初始濃(nong)(nong)度(du)(du)(du)(du)越(yue)大(da)，VOCs的(de)(de)(de)去除率越(yue)高(gao)。冷(leng)凝(ning)法(fa)在(zai)(zai)(zai)理(li)論上可(ke)達到很高(gao)的(de)(de)(de)凈化程度(du)(du)(du)(du)，但是當濃(nong)(nong)度(du)(du)(du)(du)低(di)(di)于幾(ji)個ppm時，須采取進一步的(de)(de)(de)冷(leng)凍措施，使(shi)(shi)運行成(cheng)本大(da)大(da)提高(gao)，所以冷(leng)凝(ning)法(fa)不適(shi)宜處理(li)低(di)(di)濃(nong)(nong)度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)有(you)(you)(you)機氣(qi)體(ti)，而(er)常作為其他方法(fa)（如吸附法(fa)、焚燒法(fa)和(he)使(shi)(shi)用(yong)溶(rong)劑(ji)吸收(shou)）凈化高(gao)濃(nong)(nong)度(du)(du)(du)(du)廢氣(qi)的(de)(de)(de)前處理(li)，以降(jiang)低(di)(di)有(you)(you)(you)機負荷，回收(shou)有(you)(you)(you)機物。
1.1.4膜技(ji)術
該法(fa)(fa)是(shi)(shi)一種(zhong)新(xin)型高效分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)(li)(li)技術(shu)，裝(zhuang)置的(de)(de)(de)(de)中心部分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)為膜(mo)(mo)元件(jian)，常用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)膜(mo)(mo)元件(jian)為平板膜(mo)(mo)、中空(kong)纖維膜(mo)(mo)和卷式(shi)膜(mo)(mo)，又可分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)為氣(qi)(qi)體(ti)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)(li)(li)膜(mo)(mo)和液體(ti)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)(li)(li)膜(mo)(mo)等(deng)。氣(qi)(qi)體(ti)膜(mo)(mo)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)(li)(li)技術(shu)利用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)有(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)蒸氣(qi)(qi)與空(kong)氣(qi)(qi)透過(guo)(guo)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)能力(li)不同，使(shi)(shi)二(er)者分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)開(kai)。該法(fa)(fa)已成功地(di)應用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)于許多領域，用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)其它方法(fa)(fa)難以(yi)回收的(de)(de)(de)(de)有(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)物，用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)該法(fa)(fa)可有(you)(you)(you)(you)(you)效地(di)解決。用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)該法(fa)(fa)回收有(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)廢氣(qi)(qi)中的(de)(de)(de)(de)丙酮、四(si)氫呋喃、甲(jia)醇、乙(yi)睛、甲(jia)苯(ben)等(deng)(濃(nong)(nong)(nong)度為50%以(yi)下)，回收率可達97%以(yi)上。膜(mo)(mo)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)(li)(li)法(fa)(fa)最適(shi)(shi)合于處理(li)VOCs濃(nong)(nong)(nong)度較(jiao)高的(de)(de)(de)(de)物流，對大(da)多數間歇過(guo)(guo)程，因(yin)溫度、壓力(li)、流量(liang)和VOCs濃(nong)(nong)(nong)度會(hui)在(zai)一定范圍(wei)內變化，所以(yi)要求回收設備有(you)(you)(you)(you)(you)較(jiao)強(qiang)的(de)(de)(de)(de)適(shi)(shi)應性(xing)(xing)(xing)，膜(mo)(mo)系統正能滿足這一要求。近幾年來，國外的(de)(de)(de)(de)實(shi)(shi)(shi)驗室研究(jiu)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)(li)(li)VOCs使(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)得最多的(de)(de)(de)(de)膜(mo)(mo)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)(li)(li)材(cai)料是(shi)(shi)聚(ju)二(er)甲(jia)基硅氧(yang)烷PDMS。它從結(jie)構(gou)上看屬(shu)半無機(ji)、半有(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)結(jie)構(gou)的(de)(de)(de)(de)高分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)子，具有(you)(you)(you)(you)(you)許多獨特性(xing)(xing)(xing)能，是(shi)(shi)目(mu)前發現(xian)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti)滲(shen)透性(xing)(xing)(xing)能好的(de)(de)(de)(de)高分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)子膜(mo)(mo)材(cai)料之一。研究(jiu)人員大(da)多是(shi)(shi)采用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)聚(ju)楓PS、聚(ju)偏氟(fu)乙(yi)烯(PVDF)、聚(ju)間苯(ben)二(er)甲(jia)酸乙(yi)二(er)酯PEI等(deng)材(cai)料作(zuo)為支撐(cheng)層(ceng)(ceng)，使(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)PDMS涂(tu)層(ceng)(ceng)堵孔，作(zuo)為選(xuan)擇性(xing)(xing)(xing)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)(li)(li)層(ceng)(ceng)，選(xuan)擇性(xing)(xing)(xing)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)(li)(li)VOCs/N2或空(kong)氣(qi)(qi)體(ti)系，都(dou)取得了理(li)想的(de)(de)(de)(de)實(shi)(shi)(shi)驗結(jie)果。目(mu)前，我國采用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)膜(mo)(mo)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)(li)(li)法(fa)(fa)回收VOCs的(de)(de)(de)(de)工(gong)作(zuo)剛(gang)(gang)剛(gang)(gang)開(kai)始研究(jiu)，離(li)(li)(li)實(shi)(shi)(shi)現(xian)工(gong)業化應用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)還有(you)(you)(you)(you)(you)一段距離(li)(li)(li)。
1.2銷毀技術(shu)
對于中等(deng)濃(nong)度(du)或者低濃(nong)度(du)（<1000mg/m3）的(de)(de)VOCs采用一定的(de)(de)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)將其降解。銷(xiao)毀(hui)時較好的(de)(de)治理(li)辦法。常用的(de)(de)銷(xiao)毀(hui)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)包括燃燒技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)、光催化技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)、生(sheng)物(wu)降解技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)、等(deng)離子體技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)等(deng)。
1.2.1燃燒技術
熱破壞是(shi)(shi)(shi)目前應用(yong)(yong)(yong)(yong)比較廣泛也是(shi)(shi)(shi)研(yan)究較多的(de)(de)(de)(de)有(you)機廢(fei)氣治(zhi)理方(fang)法，特別是(shi)(shi)(shi)對低濃度(du)有(you)機廢(fei)氣。有(you)機化(hua)合物的(de)(de)(de)(de)熱破壞可分(fen)為(wei)直接火(huo)焰(yan)燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao)和催(cui)化(hua)燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao)。燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao)時(shi)所(suo)發生的(de)(de)(de)(de)化(hua)學(xue)作用(yong)(yong)(yong)(yong)主要是(shi)(shi)(shi)燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao)氧化(hua)作用(yong)(yong)(yong)(yong)及高溫下的(de)(de)(de)(de)熱分(fen)解。因(yin)此，這(zhe)種(zhong)方(fang)法只能適用(yong)(yong)(yong)(yong)于凈化(hua)那些可燃(ran)的(de)(de)(de)(de)或在高溫情(qing)況下可以(yi)(yi)分(fen)解的(de)(de)(de)(de)有(you)害物質。對化(hua)工、噴(pen)漆、絕(jue)緣材(cai)料等行業的(de)(de)(de)(de)生產裝置中所(suo)排出的(de)(de)(de)(de)有(you)機廢(fei)氣，廣泛采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)了燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao)凈化(hua)的(de)(de)(de)(de)手(shou)段。由于VOCs燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao)氧化(hua)的(de)(de)(de)(de)最(zui)終產物是(shi)(shi)(shi)CO2，H2O等，因(yin)而使用(yong)(yong)(yong)(yong)這(zhe)種(zhong)方(fang)法不(bu)能回(hui)(hui)收(shou)到有(you)用(yong)(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)物質，但由于燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao)時(shi)放(fang)出大量(liang)的(de)(de)(de)(de)熱，使排氣的(de)(de)(de)(de)溫度(du)很高，所(suo)以(yi)(yi)可以(yi)(yi)回(hui)(hui)收(shou)熱量(liang)。
(1)直(zhi)接燃(ran)燒(shao)法(fa)
直接(jie)燃(ran)燒(shao)(shao)也稱(cheng)為直接(jie)火焰燃(ran)燒(shao)(shao)，它是把廢氣(qi)中可(ke)燃(ran)的(de)有(you)害(hai)組(zu)分當作燃(ran)料直接(jie)燃(ran)燒(shao)(shao)。因(yin)此，該方法只適用于凈(jing)化(hua)可(ke)燃(ran)有(you)害(hai)組(zu)分濃度(du)較高的(de)廢氣(qi)，或者是用于凈(jing)化(hua)有(you)害(hai)組(zu)分燃(ran)燒(shao)(shao)時(shi)熱(re)(re)值較高的(de)廢氣(qi)，因(yin)為只有(you)燃(ran)燒(shao)(shao)時(shi)放出的(de)熱(re)(re)量(liang)(liang)能夠補償散(san)向環境中的(de)熱(re)(re)量(liang)(liang)時(shi)，才能保持(chi)燃(ran)燒(shao)(shao)區的(de)溫度(du)，維持(chi)燃(ran)燒(shao)(shao)的(de)持(chi)續。直接(jie)燃(ran)燒(shao)(shao)的(de)溫度(du)一般需在1100℃左右(you)，燃(ran)燒(shao)(shao)的(de)最終產物是CO2、H2O等。
(2)催化燃燒法
催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)燃(ran)燒實際上為(wei)完(wan)全(quan)的催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)，即(ji)在(zai)催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑作用下(xia)，使廢(fei)(fei)氣(qi)中(zhong)的有(you)害可燃(ran)組(zu)分(fen)完(wan)全(quan)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)為(wei)CO2和(he)H2O等(deng)。由(you)(you)于(yu)絕大部(bu)(bu)分(fen)有(you)機(ji)物均(jun)具(ju)有(you)可燃(ran)燒性，因此催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)燃(ran)燒法(fa)己成為(wei)凈化(hua)(hua)(hua)(hua)含碳氫化(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)物廢(fei)(fei)氣(qi)的有(you)效(xiao)手(shou)段之一(yi)。又由(you)(you)于(yu)很大一(yi)部(bu)(bu)分(fen)有(you)機(ji)化(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)物具(ju)有(you)不同程(cheng)度(du)的惡臭，因此催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)燃(ran)燒法(fa)也是消(xiao)除惡臭氣(qi)體的有(you)效(xiao)手(shou)段之一(yi)。與(yu)其(qi)他種類(lei)的燃(ran)燒法(fa)相比，催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)燃(ran)燒法(fa)具(ju)有(you)如下(xia)特點：催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)燃(ran)燒為(wei)無火焰燃(ran)燒，安全(quan)性好；要求的燃(ran)燒溫度(du)低，大部(bu)(bu)分(fen)烴類(lei)和(he)CO在(zai)300-450℃之間即(ji)可完(wan)成反應)故輔助燃(ran)料消(xiao)耗少(shao)；對可燃(ran)組(zu)分(fen)濃度(du)和(he)熱值限制較小；為(wei)使催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑延(yan)長使用壽(shou)命(ming)，不允許廢(fei)(fei)氣(qi)中(zhong)含有(you)塵粒和(he)霧(wu)滴。
優點：一(yi)般情況(kuang)下去(qu)除(chu)率(lv)均在95%以上。
缺點：(1)燃(ran)燒(shao)法(fa)(fa)適(shi)合(he)于處理(li)濃度較(jiao)高的(de)VOCs廢(fei)氣(qi)。(2)直(zhi)接(jie)燃(ran)燒(shao)法(fa)(fa)運行費(fei)用較(jiao)低(di)，但(dan)容易在燃(ran)燒(shao)過程中(zhong)發生爆炸，并(bing)且浪費(fei)熱能(neng)，同時易產生二次(ci)污染(ran)；催(cui)(cui)化(hua)(hua)燃(ran)燒(shao)法(fa)(fa)降(jiang)低(di)了燃(ran)燒(shao)費(fei)用，但(dan)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑容易中(zhong)毒(du)，對進氣(qi)成份要求極為(wei)嚴格，同時催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑需要定期更換(huan)，廢(fei)棄的(de)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑如何處理(li)還有待(dai)進一(yi)步研(yan)究，而且一(yi)種催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑一(yi)般(ban)只對某(mou)一(yi)特定類型(xing)的(de)有機(ji)物有效，如果處理(li)混合(he)型(xing)的(de)VOCs廢(fei)氣(qi)，則需要多種不同類型(xing)的(de)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑，此外由于催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑成本很高，使(shi)得該法(fa)(fa)處理(li)費(fei)用大大提(ti)高。(3)廢(fei)氣(qi)中(zhong)的(de)VOCs不完全燃(ran)燒(shao)有可能(neng)產生比初始氣(qi)體更有害的(de)污染(ran)物，如乙醛(quan)，二惡英，呋喃等。
1.2.2光催化(hua)降解(jie)
該法(fa)主要是利用(yong)催化(hua)(hua)劑(ji)(如TiO2)的(de)(de)(de)光催化(hua)(hua)性，氧化(hua)(hua)吸(xi)(xi)附(fu)在(zai)催化(hua)(hua)劑(ji)表面(mian)的(de)(de)(de)VOCs，最終產生(sheng)CO2和H2O。其利用(yong)用(yong)光照射半(ban)導(dao)體(ti)光催化(hua)(hua)劑(ji)，使半(ban)導(dao)體(ti)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)子(zi)(zi)充(chong)滿的(de)(de)(de)價帶(dai)躍遷到空的(de)(de)(de)導(dao)帶(dai)，而在(zai)價帶(dai)留下帶(dai)正電(dian)(dian)的(de)(de)(de)空穴(h+)。光致(zhi)空穴具(ju)(ju)有(you)很強(qiang)的(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)性，可奪取半(ban)導(dao)體(ti)顆粒表面(mian)吸(xi)(xi)附(fu)的(de)(de)(de)有(you)機物或溶劑(ji)中的(de)(de)(de)電(dian)(dian)子(zi)(zi)，使原本不(bu)吸(xi)(xi)收光而無法(fa)被光子(zi)(zi)直接(jie)氧化(hua)(hua)的(de)(de)(de)物質(zhi)，通過(guo)光催化(hua)(hua)劑(ji)被活化(hua)(hua)氧化(hua)(hua)。光致(zhi)電(dian)(dian)子(zi)(zi)還(huan)具(ju)(ju)有(you)很強(qiang)的(de)(de)(de)還(huan)原性，使得半(ban)導(dao)體(ti)表面(mian)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)子(zi)(zi)受(shou)體(ti)被還(huan)原。
VOCs光(guang)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)降解(jie)的(de)(de)(de)(de)速率(lv)(lv)主(zhu)要受吸(xi)附(fu)效率(lv)(lv)和光(guang)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)反應速率(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)影響，具(ju)有(you)較(jiao)高吸(xi)附(fu)性能的(de)(de)(de)(de)VOCs不一定有(you)較(jiao)快的(de)(de)(de)(de)降解(jie)速率(lv)(lv)，因此選擇光(guang)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)至關重要。常見的(de)(de)(de)(de)光(guang)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)主(zhu)要是金(jin)屬氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)和金(jin)屬硫化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)，由于TiO2有(you)較(jiao)高的(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)穩定性和催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)活(huo)性，且(qie)價廉無毒，所以(yi)TiO2是目前最常用的(de)(de)(de)(de)光(guang)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)之一。由于該(gai)技(ji)術還(huan)沒有(you)很(hen)完備(bei)的(de)(de)(de)(de)理論(lun)，在光(guang)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)TiO2的(de)(de)(de)(de)產(chan)(chan)物(wu)(wu)(wu)上(shang)一直(zhi)存在爭論(lun)，不能確(que)定中(zhong)間產(chan)(chan)物(wu)(wu)(wu)是否會(hui)造成二次(ci)污染。而且(qie)，光(guang)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)法存在著(zhu)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)失(shi)活(huo)、催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)難以(yi)固定，且(qie)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)固定后催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)效率(lv)(lv)降低的(de)(de)(de)(de)缺點，因此該(gai)技(ji)術目前尚未商業化(hua)(hua)(hua)(hua)。
1.2.3生物降解技術
生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)降解(jie)技(ji)(ji)術(shu)最早(zao)應用(yong)于脫臭，近年來(lai)逐漸發展(zhan)成(cheng)為(wei)VOCs的(de)新型(xing)污染控制技(ji)(ji)術(shu)。該(gai)技(ji)(ji)術(shu)中，含有(you)VOCs的(de)廢氣(qi)由(you)濕(shi)(shi)度控制器進(jin)行加(jia)濕(shi)(shi)后通過(guo)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)濾(lv)床的(de)布氣(qi)板(ban)，沿濾(lv)料均勻向上(shang)移動，在停(ting)留時間內，氣(qi)相(xiang)物(wu)(wu)質通過(guo)平流效應、擴(kuo)散效應、吸附(fu)等綜合作用(yong)，進(jin)入(ru)包圍(wei)在濾(lv)料表(biao)面的(de)活性生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)層(ceng)(ceng)，與生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)層(ceng)(ceng)內的(de)微生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)發生(sheng)(sheng)(sheng)好(hao)氧反應，進(jin)行生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)降解(jie)，最終生(sheng)(sheng)(sheng)成(cheng)CO2和H2O。生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)降解(jie)法(fa)設備簡單，運行維護費用(yong)低，無(wu)二次(ci)污染等優點，尤其(qi)在處(chu)理低濃度、生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)可降解(jie)性好(hao)的(de)氣(qi)態(tai)污染物(wu)(wu)時更顯其(qi)經濟(ji)性。體積大和停(ting)留時間長是(shi)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)法(fa)的(de)主要問(wen)題，同時該(gai)法(fa)對成(cheng)分復雜的(de)廢氣(qi)或難以降解(jie)的(de)VOCs去除效果較差。
1.2.4等(deng)離子體技術
等離子(zi)(zi)(zi)(zi)體(ti)被稱為物質的(de)(de)(de)第四種形態(tai)，由電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)、離子(zi)(zi)(zi)(zi)、自(zi)由基和中(zhong)性粒(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)組成(cheng)，是導電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)性流體(ti)，總(zong)體(ti)上保(bao)持電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)中(zhong)性。發展(zhan)前(qian)景比較廣闊的(de)(de)(de)等離子(zi)(zi)(zi)(zi)體(ti)技術(shu)是電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)暈放電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)技術(shu)，用(yong)其處(chu)理VOCs具有(you)效率高、能量(liang)利用(yong)率高、設備維護簡單、費用(yong)低等優(you)點。電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)暈放電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)是指(zhi)在非均勻電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)場中(zhong)，用(yong)較高的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)場強度(du)使氣體(ti)產生(sheng)“電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)雪(xue)崩(beng)”，出(chu)現大量(liang)的(de)(de)(de)自(zi)由電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)，這(zhe)些電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)在電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)場力(li)的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)下(xia)做加(jia)速(su)運動并獲得能量(liang)。當這(zhe)些電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)具有(you)的(de)(de)(de)能量(liang)與C-H、C=C或C-C鍵的(de)(de)(de)鍵能相同或相近時，就可以打破這(zhe)些鍵，從而破壞有(you)機(ji)物的(de)(de)(de)結(jie)構。電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)暈放電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)可以產生(sheng)以臭(chou)氧為代表的(de)(de)(de)具有(you)強氧化能力(li)的(de)(de)(de)物質，可以氧化有(you)機(ji)物。所以電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)暈法處(chu)理VOCs理論上是上述兩種機(ji)理共(gong)同作(zuo)用(yong)的(de)(de)(de)結(jie)果(guo)。
電(dian)(dian)(dian)暈放電(dian)(dian)(dian)技術(shu)對(dui)VOCs的(de)(de)處理(li)(li)效(xiao)率很(hen)高(gao)(gao)，應用(yong)范圍(wei)廣，基本上各類(lei)VOCs都能有(you)效(xiao)處理(li)(li)，對(dui)低(di)(di)濃度(du)VOCs處理(li)(li)效(xiao)果(guo)顯著。運(yun)行工藝簡單，維護方(fang)(fang)便、能耗低(di)(di)，比傳統方(fang)(fang)法(fa)更經濟有(you)效(xiao)。存在的(de)(de)問題是，該技術(shu)還處于實驗(yan)室(shi)研究(jiu)(jiu)階段，處理(li)(li)量(liang)較(jiao)小；該技術(shu)對(dui)電(dian)(dian)(dian)源的(de)(de)要(yao)求很(hen)高(gao)(gao)，在分解VOCs分子的(de)(de)同(tong)(tong)時，還有(you)一些有(you)害副(fu)產物產生(sheng)，如NOx、CO、O3等。因此(ci)如何在低(di)(di)能耗的(de)(de)前(qian)提條件下，提高(gao)(gao)反應條件如電(dian)(dian)(dian)場強(qiang)度(du)、停(ting)留時間(jian)等，并消除副(fu)產物的(de)(de)影響(xiang)，是改進電(dian)(dian)(dian)暈放電(dian)(dian)(dian)技術(shu)的(de)(de)研究(jiu)(jiu)方(fang)(fang)向。由(you)于VOCs的(de)(de)成分復雜，各種污染(ran)物的(de)(de)特性不(bu)同(tong)(tong)，因此(ci)任何單一的(de)(de)VOCs控制方(fang)(fang)法(fa)均受(shou)其去(qu)除性能、投資運(yun)行費用(yong)和適用(yong)范圍(wei)的(de)(de)影響(xiang)。治理(li)(li)VOCs還需優(you)化各種控制技術(shu)和開發不(bu)同(tong)(tong)控制方(fang)(fang)法(fa)的(de)(de)組合技術(shu)，以達到提高(gao)(gao)去(qu)除率、降低(di)(di)成本和減少二(er)次(ci)污染(ran)的(de)(de)目的(de)(de)，這是目前(qian)去(qu)除VOCs的(de)(de)主要(yao)發展方(fang)(fang)向。
1.3工(gong)藝技術比較
下表1-1對幾種處理技術(shu)的能(neng)力進行了比較。
表1-1處理技術(shu)能(neng)力比(bi)較
| 工藝 | 高濃度 | 低濃度 | 最終產物 | 適用范圍 | 不足 | |||
| 效率 | 費用 | 效率 | 費用 | |||||
|
回 收 技 術 |
吸附 | 中 | 中 | 高 | 高 | 有機物 | 低濃度，范圍廣 | 吸附劑需再生處理 |
| 吸收 | 高 | 高 | 中 | 高 | 有機物 | 高濃度，特定范圍 | 吸收劑難以選擇 | |
| 冷凝 | 中 | 低 | 中 | 高 | 有機物 | 高濃度，單組份 | 高濃度特定組分 | |
| 膜 | 高 | 低 | 中 | 中 | 有機物 | 高濃度，范圍廣 | 作為冷凝前處理工序 | |
|
銷 毀 技 術 |
燃燒 | 高 | 高 | 高 | 高 | CO2,H2O | 高濃度，范圍廣 | 易產生有毒中間產物 |
| 光催化 | 高 | 中 | 中 | 中 | CO2,H2O | 高濃度，范圍廣 | 催化劑難固定，失活 | |
| 生物 | 低 | 低 | 高 | 低 | CO2,H2O | 低濃度，范圍廣 | 對溫度濕度變化靈敏 | |
| 等離子體 | 中 | 中 | 高 | 低 | CO2,H2O | 低濃度，范圍廣 | 電源要求高，有毒產物 | |
2．國(guo)內外部分研究進展
2.1催化(hua)燃(ran)燒
2.1.1催化燃燒工(gong)藝
催(cui)(cui)化燃(ran)燒(shao)是(shi)把有(you)機廢(fei)氣加熱(re)到(dao)啟燃(ran)溫度，在催(cui)(cui)化劑的(de)作(zuo)用下進(jin)行(xing)無焰燃(ran)燒(shao)，生(sheng)成二氧化碳和水并(bing)釋放大(da)量熱(re)量。選取(qu)蘇州(zhou)捷能環(huan)保科技有(you)限公司(si)的(de)催(cui)(cui)化燃(ran)燒(shao)裝置（圖1-2）進(jin)行(xing)工藝(yi)部(bu)分簡要介紹(shao)，其主要有(you)催(cui)(cui)化室、電(dian)加熱(re)箱、熱(re)交換器、風(feng)機、電(dian)控(kong)柜五大(da)部(bu)分組成。
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1-2催化燃燒裝置示意(yi)圖
當有機(ji)廢(fei)氣進入(ru)裝置先到(dao)(dao)(dao)熱(re)交換(huan)(huan)器(qi)，用催(cui)(cui)化(hua)(hua)燃(ran)燒(shao)(shao)后(hou)的余(yu)(yu)熱(re)通過熱(re)交換(huan)(huan)器(qi)把有機(ji)廢(fei)氣溫度盡可能的提高(gao)，通常升(sheng)溫△t=50-60℃，然后(hou)送入(ru)電(dian)(dian)加熱(re)箱(xiang)(xiang)內，通過電(dian)(dian)熱(re)管(guan)加熱(re)到(dao)(dao)(dao)啟燃(ran)溫度，一(yi)般在200-250℃。達到(dao)(dao)(dao)溫度會自動關閉加熱(re)系統，這時就進入(ru)催(cui)(cui)化(hua)(hua)箱(xiang)(xiang)內，進行催(cui)(cui)化(hua)(hua)燃(ran)燒(shao)(shao)反應，是有機(ji)廢(fei)氣氧(yang)化(hua)(hua)分解成(cheng)二氧(yang)化(hua)(hua)碳和水，并且釋放大量(liang)(liang)的熱(re)量(liang)(liang)。當有機(ji)廢(fei)氣濃(nong)度一(yi)定量(liang)(liang)時，產生的余(yu)(yu)熱(re)通過熱(re)交換(huan)(huan)器(qi)后(hou)升(sheng)溫達到(dao)(dao)(dao)啟燃(ran)溫度，這時催(cui)(cui)化(hua)(hua)燃(ran)燒(shao)(shao)裝置就達到(dao)(dao)(dao)動態熱(re)平衡，大量(liang)(liang)節(jie)省(sheng)了電(dian)(dian)功率。
2.1.2催化燃燒催化劑
催化燃燒(shao)催化劑為固體催化劑，由(you)載體、涂層和活性(xing)組分三(san)部分組成。下面(mian)就(jiu)從(cong)這(zhe)三(san)個方面(mian)分別加以闡述。
（1）載體
載體除了分散活性組分，也具有(you)調節(jie)催化(hua)性能(neng)的作用。尤其是載體表面的酸(suan)性中心具有(you)活化(hua)VOCs的作用。
由于A12O3比表面大(da)，且(qie)具(ju)有催化(hua)(hua)作用所需要(yao)的孔(kong)結構，因此被(bei)廣泛用作各類催化(hua)(hua)劑的載體。但(dan)是，氧化(hua)(hua)鋁(lv)存在壓力(li)(li)降和熱(re)容大(da)、耐熱(re)性差(cha)、強(qiang)度低并易(yi)破(po)碎等缺點，而且(qie)在高溫環(huan)境下(xia)，會轉變成(cheng)熱(re)力(li)(li)學(xue)上穩定的α-Al2O3，從而導致催化(hua)(hua)劑活性下(xia)降。此外A12O3容易(yi)與過渡(du)金屬組分生(sheng)成(cheng)鋁(lv)酸(suan)鹽，這也是目前很(hen)難克服的問題。
金(jin)(jin)(jin)(jin)屬合金(jin)(jin)(jin)(jin)載體(ti)(ti)是70年代末出現的(de)，主(zhu)要有(you)FeCrAl、NiCr和(he)FeMow等三(san)類合金(jin)(jin)(jin)(jin)。從加工(gong)和(he)經濟價值等綜合考慮，FeCrAl是最有(you)應(ying)用(yong)前景的(de)合金(jin)(jin)(jin)(jin)。大(da)(da)量的(de)研(yan)究(jiu)表明，FeCrAl合金(jin)(jin)(jin)(jin)具有(you)較(jiao)(jiao)好(hao)的(de)高(gao)溫抗氧化性(xing)，主(zhu)要是由(you)于在(zai)其表面(mian)可選擇地(di)形成A12O3膜。金(jin)(jin)(jin)(jin)屬合金(jin)(jin)(jin)(jin)載體(ti)(ti)的(de)優點為(wei)：幾何(he)表面(mian)積大(da)(da)和(he)較(jiao)(jiao)好(hao)的(de)幾何(he)結構，有(you)利于催(cui)化活性(xing)物質的(de)吸附；壓力(li)降、熱容小(xiao)；具有(you)良好(hao)的(de)導熱性(xing)；機(ji)械強度(du)高(gao)。主(zhu)要缺點是載體(ti)(ti)與涂層(ceng)材料的(de)膨脹(zhang)系數差異較(jiao)(jiao)大(da)(da)，在(zai)使用(yong)過程中，由(you)于溫度(du)的(de)不斷變化，二者之可將產生(sheng)較(jiao)(jiao)大(da)(da)的(de)應(ying)力(li)，從而使涂層(ceng)脫落，縮短催(cui)化劑的(de)使用(yong)壽(shou)命。
隨(sui)著(zhu)催化(hua)(hua)劑(ji)對活性(xing)(xing)組分(fen)(fen)(fen)(fen)的(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)散(san)度、熱(re)(re)(re)穩定性(xing)(xing)的(de)要(yao)(yao)求不斷(duan)提高(gao)(gao)，人(ren)們逐(zhu)漸傾向于選用整體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)型(xing)載(zai)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)，因(yin)其常被(bei)制(zhi)成(cheng)蜂(feng)窩(wo)狀，故(gu)又(you)稱為蜂(feng)窩(wo)載(zai)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)。堇(jin)青(qing)石(shi)蜂(feng)窩(wo)陶(tao)瓷(ci)載(zai)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)（2MgO·2Al2O3·5SiO2），主(zhu)要(yao)(yao)由(you)高(gao)(gao)嶺土（A12O3·2SiO2·2H2O）、滑石(shi)（3MgO·4SiO2·H2O）和有機粘(zhan)臺(tai)劑(ji)擠壓成(cheng)型(xing)，干燥后再經過(guo)高(gao)(gao)溫焙燒制(zhi)成(cheng)。由(you)于堇(jin)青(qing)石(shi)蜂(feng)窩(wo)陶(tao)瓷(ci)具(ju)有熱(re)(re)(re)膨脹系數小（1.8×10-6/℃）、耐熱(re)(re)(re)性(xing)(xing)好等特性(xing)(xing)，適合作燃燒催化(hua)(hua)劑(ji)的(de)載(zai)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)。研究表明堇(jin)青(qing)石(shi)具(ju)有很高(gao)(gao)的(de)熱(re)(re)(re)穩定性(xing)(xing)，蜂(feng)窩(wo)狀結(jie)(jie)構材料具(ju)有流體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)阻力低和氣流分(fen)(fen)(fen)(fen)布均勻的(de)特點(dian)。因(yin)此堇(jin)青(qing)石(shi)蜂(feng)窩(wo)狀載(zai)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)是一種有效、廉價的(de)氣體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)分(fen)(fen)(fen)(fen)布器和催化(hua)(hua)劑(ji)載(zai)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)。如下(xia)為蜂(feng)窩(wo)狀載(zai)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)結(jie)(jie)構示意圖。
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1-3蜂窩狀載體結構示意圖(tu)
（2）涂層
由于蜂窩(wo)狀堇青(qing)石載(zai)(zai)體(ti)(ti)是經(jing)高溫焙燒制得，存在(zai)著比表(biao)(biao)面(mian)(mian)積小(xiao)、表(biao)(biao)面(mian)(mian)平滑(hua)難于固定(ding)催化(hua)(hua)劑(ji)活(huo)(huo)性(xing)(xing)組(zu)(zu)分等缺點。因(yin)此必須尋(xun)求一個在(zai)較寬的(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)范圍內物(wu)(wu)理化(hua)(hua)學(xue)性(xing)(xing)質(zhi)較為穩定(ding)、且(qie)具有高比表(biao)(biao)面(mian)(mian)積的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)質(zhi)作為蜂窩(wo)陶(tao)瓷的(de)(de)(de)(de)(de)涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)。在(zai)整體(ti)(ti)式催化(hua)(hua)劑(ji)中，陶(tao)瓷蜂窩(wo)載(zai)(zai)體(ti)(ti)只是支撐體(ti)(ti)，涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)才是催化(hua)(hua)活(huo)(huo)性(xing)(xing)組(zu)(zu)分的(de)(de)(de)(de)(de)真實載(zai)(zai)體(ti)(ti)，又稱為陶(tao)瓷蜂窩(wo)載(zai)(zai)體(ti)(ti)催化(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)“第二載(zai)(zai)體(ti)(ti)”，所以(yi)涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)在(zai)催化(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)制備(bei)中占有舉足輕重(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)地位，也是影響催化(hua)(hua)劑(ji)壽(shou)命(ming)及催化(hua)(hua)活(huo)(huo)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)要因(yin)素。對于涂(tu)(tu)(tu)層(ceng)，應該具備(bei)以(yi)下三個條(tiao)件：1)與(yu)陶(tao)瓷蜂窩(wo)載(zai)(zai)體(ti)(ti)之間的(de)(de)(de)(de)(de)粘(zhan)結(jie)強度(du)高；2)對活(huo)(huo)性(xing)(xing)組(zu)(zu)分的(de)(de)(de)(de)(de)吸附性(xing)(xing)能好：3)熱(re)穩定(ding)性(xing)(xing)好。
傳統的(de)(de)(de)(de)γ-Al2O3涂(tu)層(ceng)具有比(bi)表面大，易吸(xi)附活性組分(fen)(H2PdCl4、H2PtCl6等(deng))等(deng)優(you)點，因此(ci)得(de)到了普(pu)遍的(de)(de)(de)(de)應(ying)用，是最常(chang)用的(de)(de)(de)(de)蜂窩陶瓷涂(tu)層(ceng)。但是由于(yu)γ-Al2O3在(zai)高溫環境下容易發(fa)生相變(bian)(bian)，轉變(bian)(bian)成熱力學上(shang)穩(wen)定(ding)的(de)(de)(de)(de)α-Al2O3，引起(qi)比(bi)表面積的(de)(de)(de)(de)大幅度減小，使得(de)催化劑(ji)的(de)(de)(de)(de)活性降低；而且(qie)在(zai)高溫下，涂(tu)層(ceng)容易發(fa)生燒結，并且(qie)出現(xian)裂縫和脫落現(xian)象。為改(gai)善(shan)氧化鋁的(de)(de)(de)(de)熱穩(wen)定(ding)性，人(ren)們(men)通過(guo)添加La2O3、BaO、CeO2基(ji)復合氧化物等(deng)以抑(yi)制氧化鋁的(de)(de)(de)(de)燒結及相變(bian)(bian)。
鑒(jian)于γ-A12O3涂(tu)層(ceng)的(de)缺點，人們已經將目光轉移到研究新(xin)的(de)更合(he)適的(de)VOCs催化劑涂(tu)層(ceng)材(cai)料上，如(ru)SiO2、TiO2、YSZ(Y穩定的(de)ZrO2)、SnO2、La2O3等。
（3）活(huo)性組分
活(huo)性(xing)組分是(shi)(shi)整體式催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)最核心的組成部(bu)分，直接影響催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)效果。活(huo)性(xing)組分有兩類(lei)(lei)：一(yi)類(lei)(lei)是(shi)(shi)貴(gui)金屬(shu)，如(ru)Pt、Pd、Rh等；另一(yi)類(lei)(lei)是(shi)(shi)非貴(gui)金屬(shu)，如(ru)Cu、Cr、Mn等。根據催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)所使用的活(huo)性(xing)組分，可將催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)分為貴(gui)金屬(shu)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)和(he)非貴(gui)金屬(shu)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
目前用得(de)最多的(de)是(shi)(shi)Pt和Pd兩種。貴金(jin)屬催化(hua)劑(ji)的(de)初始(shi)活(huo)性(xing)(xing)很好，主要表現如下(xia)：啟燃(ran)溫(wen)度(du)(du)低、完全燃(ran)燒溫(wen)度(du)(du)與(yu)啟燃(ran)溫(wen)度(du)(du)相差很小，即活(huo)性(xing)(xing)隨溫(wen)度(du)(du)上升(sheng)很快。而且由于Pt和Pd能負載(zai)(zai)在比表面積相當大的(de)載(zai)(zai)體上，且能高(gao)(gao)度(du)(du)分散，所以僅(jin)用少量貴金(jin)屬(0.1-0.5wt％)就可以達到(dao)好的(de)催化(hua)活(huo)性(xing)(xing)。但這類催化(hua)劑(ji)也存在一(yi)(yi)些缺點(dian)，主要是(shi)(shi)價格高(gao)(gao)、資源有(you)限(xian)等。一(yi)(yi)般認(ren)為(wei)，貴金(jin)屬催化(hua)劑(ji)的(de)高(gao)(gao)活(huo)性(xing)(xing)與(yu)活(huo)化(hua)H2、O2、C-H和O-H鍵的(de)能力有(you)關(guan)聯(lian)。對于負載(zai)(zai)型(xing)Pd催化(hua)劑(ji)的(de)失活(huo)原因，一(yi)(yi)般認(ren)為(wei)有(you)以下(xia)幾種：載(zai)(zai)體(如γ-Al2O3)燒結，形(xing)成尖晶石；Pd或者PdO燒結及PdO的(de)分解(PdO→Pd+1/2O2)。
與(yu)貴金(jin)(jin)屬(shu)(shu)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)相(xiang)比，過渡(du)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)性(xing)能主(zhu)要(yao)表現在：啟(qi)燃(ran)溫度(du)比貴金(jin)(jin)屬(shu)(shu)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)高；完全燃(ran)燒(shao)溫度(du)(T90％)與(yu)啟(qi)燃(ran)溫度(du)(T10％)相(xiang)差很大(da)，即活性(xing)隨溫度(du)升(sheng)(sheng)高上升(sheng)(sheng)緩慢。有(you)些催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)啟(qi)燃(ran)溫度(du)雖然低，但是完全燃(ran)燒(shao)溫度(du)卻較(jiao)高。盡管目前過渡(du)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)熱穩定性(xing)取得(de)了較(jiao)大(da)的(de)提高，但是主(zhu)要(yao)問題仍然沒(mei)有(you)解決。用(yong)于(yu)VOCs催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)燃(ran)燒(shao)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)非貴金(jin)(jin)屬(shu)(shu)一般都是化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學元素周期(qi)表中第四周期(qi)的(de)Cr、Mn、Fe、Co、Cu等元素的(de)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物。目前研(yan)究最多(duo)的(de)非貴金(jin)(jin)屬(shu)(shu)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)主(zhu)要(yao)是鈣(gai)鈦(tai)礦型催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)。鈣(gai)鈦(tai)礦催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)都具(ju)有(you)鈣(gai)鈦(tai)礦(分子式為(wei)ABO3)結(jie)構。A多(duo)為(wei)La，B多(duo)為(wei)Fe、Co、Mn等過渡(du)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)。
2.1.3催化(hua)(hua)燃燒(shao)催化(hua)(hua)劑評價體系
催(cui)化(hua)(hua)燃燒裝(zhuang)置就是(shi)把有機(ji)廢氣預(yu)熱(re)到啟燃溫度(du)，在催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)的(de)作用(yong)下生(sheng)成(cheng)無毒(du)的(de)二(er)氧化(hua)(hua)碳和水(shui)，放出(chu)大量(liang)的(de)熱(re)。催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)的(de)性能(neng)主(zhu)要(yao)參(can)數(shu)為：啟燃溫度(du)、空速指標(biao)(biao)、抗中(zhong)毒(du)功能(neng)及使用(yong)壽命。啟燃溫度(du)直接影響能(neng)耗；空速指標(biao)(biao)反(fan)映(ying)催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)的(de)承受風量(liang)指標(biao)(biao)；抗中(zhong)毒(du)主(zhu)要(yao)對有毒(du)元素達到一定量(liang)的(de)指數(shu)，使用(yong)壽命反(fan)映(ying)在同等條件(jian)下的(de)使用(yong)壽命年限。
催(cui)化(hua)活性(xing)測試(shi)在常壓微(wei)型(xing)固定床反應(ying)器中進行(xing)，催(cui)化(hua)劑用(yong)量約300mg。反應(ying)氣(qi)(qi)組成（體積百(bai)分(fen)(fen)比）：（1）對(dui)(dui)于(yu)用(yong)浸漬(zi)法(fa)和共(gong)沉淀法(fa)制備(bei)的樣(yang)品CH41%，O220%，N279%，空速50000ml/g.h。（2）對(dui)(dui)于(yu)用(yong)溶膠(jiao)－凝膠(jiao)法(fa)制備(bei)的樣(yang)品CH44%，O217%，其(qi)余為N279%，空速6.0×104ml/g.h。反應(ying)產物用(yong)氣(qi)(qi)相色譜(pu)儀在線分(fen)(fen)析，氫火(huo)焰（FID）檢測，柱溫80℃，Y5分(fen)(fen)子篩分(fen)(fen)離(li)柱，柱長2m。催(cui)化(hua)劑活性(xing)用(yong)甲烷(wan)轉化(hua)率在10%，50%和90%時所對(dui)(dui)應(ying)的溫度T10%，T50%和T90%表示。其(qi)中T10%定義為甲烷(wan)催(cui)化(hua)燃燒的啟燃溫度。
具體(ti)操(cao)作：準(zhun)確(que)稱(cheng)取(qu)定(ding)量的(de)(de)催化(hua)劑和(he)等量的(de)(de)石英(ying)(ying)砂，均勻混(hun)合(he)后(hou)裝入(ru)直徑(jing)為Φ=8mm的(de)(de)石英(ying)(ying)管微(wei)型反應(ying)器中，催化(hua)材(cai)料床層高度(du)20mm。通入(ru)反應(ying)氣一(yi)定(ding)時間達到平衡(heng)后(hou)，再以4℃/min速度(du)進行程序升溫，考察200-820℃之間不同溫度(du)下的(de)(de)甲烷燃燒催化(hua)活性。
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1-4催化材料活性評價流(liu)程圖
1質量流量計2混合(he)器3帶加(jia)熱(re)爐的固(gu)定床微型反(fan)應器4溫控儀5熱(re)電偶6除水(shui)器7六(liu)通閥8氣相色譜9數據處理系統
2.2吸附技術
2.2.1回收工藝
目前，VOC的(de)回收(shou)(shou)方(fang)法(fa)(fa)(fa)主(zhu)要有(you)(you)：吸(xi)收(shou)(shou)法(fa)(fa)(fa)、吸(xi)附(fu)法(fa)(fa)(fa)、冷(leng)凝法(fa)(fa)(fa)和(he)膜分(fen)離法(fa)(fa)(fa)，通(tong)常將(jiang)吸(xi)附(fu)與(yu)冷(leng)凝法(fa)(fa)(fa)連用，吸(xi)附(fu)劑首選活性(xing)炭，因為活性(xing)炭具有(you)(you)吸(xi)附(fu)能力(li)強，耐酸堿、耐熱，原(yuan)料充足、易再(zai)生的(de)優(you)點，一般流(liu)程為：吸(xi)附(fu)、脫附(fu)、冷(leng)凝回收(shou)(shou)。
（1）吸附回(hui)收工藝(yi)
吸附(fu)(fu)回收(shou)VOC工藝(yi)有變壓(ya)吸附(fu)(fu)(PSA)、變溫(wen)吸附(fu)(fu)(TSA)以(yi)及(ji)兩者聯用的(de)變溫(wen)-變壓(ya)吸附(fu)(fu)法(fa)(TPSA)。回收(shou)VOCs工藝(yi)的(de)比較見表(biao)1-2。
1-2吸附(fu)回收VOCs工(gong)藝的比(bi)較
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變(bian)(bian)壓吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(PSA)分(fen)(fen)離氣(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)基本原理是(shi)(shi)利用(yong)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑對不同氣(qi)體(ti)(ti)在吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)量、吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)速度(du)、吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)力(li)等方面的(de)(de)差異以(yi)及吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)量隨壓力(li)變(bian)(bian)化(hua)的(de)(de)特(te)性，通過(guo)改變(bian)(bian)壓力(li)實(shi)(shi)現(xian)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)與解(jie)吸(xi)(xi)(xi)過(guo)程的(de)(de)交替進(jin)(jin)行，在加壓條(tiao)件(jian)下(xia)(xia)完成混合氣(qi)體(ti)(ti)分(fen)(fen)離的(de)(de)過(guo)程，降(jiang)壓條(tiao)件(jian)下(xia)(xia)解(jie)吸(xi)(xi)(xi)所吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)的(de)(de)組分(fen)(fen)，從而實(shi)(shi)現(xian)氣(qi)體(ti)(ti)分(fen)(fen)離以(yi)及吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑循環(huan)使用(yong)的(de)(de)目的(de)(de)。變(bian)(bian)壓吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)過(guo)程基本循環(huan)步驟(zou)包(bao)括:原料(liao)氣(qi)升(sheng)壓、高壓吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)、釋(shi)放卸壓和(he)低壓清洗或抽真空(kong)脫附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)，常用(yong)的(de)(de)PSA過(guo)程都是(shi)(shi)在此基礎上的(de)(de)改進(jin)(jin)，只(zhi)是(shi)(shi)步驟(zou)的(de)(de)序(xu)列(lie)及實(shi)(shi)現(xian)方式不同。
變(bian)溫(wen)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)在常溫(wen)下(xia)(xia)或(huo)低(di)溫(wen)下(xia)(xia)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)希望被吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)的(de)(de)物質，在高溫(wen)下(xia)(xia)使被吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)物質解析(xi)，同時(shi)實(shi)現吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)的(de)(de)再生，隨后(hou)再降(jiang)溫(wen)到(dao)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)溫(wen)度，進入下(xia)(xia)一循(xun)環。變(bian)溫(wen)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)是最(zui)早實(shi)現工(gong)(gong)業化的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)循(xun)環工(gong)(gong)藝，一般包(bao)含吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)、加(jia)熱再生和冷吹三個(ge)步驟(zou)。對(dui)于一些特(te)殊的(de)(de)變(bian)溫(wen)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)工(gong)(gong)藝過(guo)程，有(you)可能需要增加(jia)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)的(de)(de)干(gan)燥步驟(zou)。由于吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)床層加(jia)熱和冷卻過(guo)程比較(jiao)緩慢(man)，因此變(bian)溫(wen)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)的(de)(de)循(xun)環時(shi)間較(jiao)長(chang)，從數小時(shi)到(dao)數天不等(deng)。
（2）脫附工藝
脫(tuo)附(fu)(fu)是(shi)創造與(yu)(yu)低負荷相對應的(de)條(tiao)件，引入物質(zhi)或能量使(shi)吸附(fu)(fu)質(zhi)分子與(yu)(yu)活(huo)性炭之間的(de)作用力(li)減(jian)弱或消失，從而除去可逆(ni)吸附(fu)(fu)質(zhi)。傳統的(de)脫(tuo)附(fu)(fu)方法有水蒸汽、熱氣體脫(tuo)附(fu)(fu)，變壓脫(tuo)附(fu)(fu)，溶(rong)劑置換等。
水(shui)(shui)蒸氣(qi)解(jie)吸(xi)法適用于(yu)脫(tuo)附(fu)(fu)沸(fei)點(dian)較(jiao)低(di)的(de)(de)(de)(de)(de)低(di)分子碳氫化合物(wu)和芳香族有機(ji)物(wu)，水(shui)(shui)蒸汽熱(re)焓高且(qie)易(yi)得，經濟性(xing)、安(an)全性(xing)好。但是(shi)對于(yu)高沸(fei)點(dian)物(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)脫(tuo)附(fu)(fu)能(neng)(neng)力較(jiao)弱，脫(tuo)附(fu)(fu)周期長，易(yi)造成(cheng)系統(tong)腐蝕(shi)，對材料性(xing)能(neng)(neng)要求高；回(hui)(hui)收物(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)水(shui)(shui)量(liang)較(jiao)高，解(jie)吸(xi)易(yi)于(yu)水(shui)(shui)解(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)污(wu)染物(wu)（如鹵代烴）時(shi)(shi)會影響(xiang)回(hui)(hui)收物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)品質(zhi)(zhi)(zhi)；水(shui)(shui)蒸汽脫(tuo)附(fu)(fu)后，吸(xi)附(fu)(fu)系統(tong)需要較(jiao)長時(shi)(shi)間的(de)(de)(de)(de)(de)冷(leng)(leng)(leng)卻干燥(zao)才能(neng)(neng)再次(ci)投(tou)入(ru)使用，還存在(zai)冷(leng)(leng)(leng)凝水(shui)(shui)二次(ci)污(wu)染的(de)(de)(de)(de)(de)問題。與水(shui)(shui)蒸汽解(jie)吸(xi)相比(bi)，熱(re)氣(qi)體(ti)解(jie)吸(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)冷(leng)(leng)(leng)凝水(shui)(shui)二次(ci)污(wu)染很少(shao)，回(hui)(hui)收到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)有機(ji)物(wu)含(han)水(shui)(shui)量(liang)比(bi)較(jiao)低(di)，便于(yu)進一(yi)步精制回(hui)(hui)收，再生干燥(zao)、冷(leng)(leng)(leng)卻時(shi)(shi)間短，對吸(xi)附(fu)(fu)系統(tong)材料的(de)(de)(de)(de)(de)要求較(jiao)低(di)。熱(re)氣(qi)體(ti)脫(tuo)附(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)缺(que)點(dian)是(shi)氣(qi)體(ti)熱(re)容(rong)量(liang)小，氣(qi)體(ti)熱(re)交換所(suo)需面積(ji)相對較(jiao)大(da)，如果直(zhi)接采用熱(re)空氣(qi)解(jie)吸(xi)，可能(neng)(neng)存在(zai)一(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)危險性(xing)，而且(qie)氧的(de)(de)(de)(de)(de)存在(zai)會影響(xiang)回(hui)(hui)收物(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)品質(zhi)(zhi)(zhi)，所(suo)以需要控制再生氣(qi)體(ti)中(zhong)氧氣(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)。
溶劑(ji)(ji)(ji)(ji)置(zhi)換法是以藥(yao)劑(ji)(ji)(ji)(ji)洗脫和(he)(he)超(chao)臨(lin)界流(liu)體(ti)(ti)(ti)再(zai)生(sheng)為(wei)(wei)代表，通過(guo)改變吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)組分的(de)(de)濃度(du)(du)，使吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)(ji)(ji)(ji)解(jie)吸(xi)(xi)(xi)，然后加熱排(pai)除溶劑(ji)(ji)(ji)(ji)，使吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)(ji)(ji)(ji)再(zai)生(sheng)。藥(yao)劑(ji)(ji)(ji)(ji)洗脫法適用(yong)(yong)于脫附(fu)(fu)高濃度(du)(du)、低沸點的(de)(de)有機物，使吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)質與(yu)適宜(yi)的(de)(de)化學(xue)藥(yao)品(pin)反應(ying)，讓活性(xing)(xing)炭等吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)(ji)(ji)(ji)再(zai)生(sheng)，但是應(ying)用(yong)(yong)范圍比較窄，也可(ke)能帶(dai)來二次污染。超(chao)臨(lin)界流(liu)體(ti)(ti)(ti)再(zai)生(sheng)是以超(chao)臨(lin)界流(liu)體(ti)(ti)(ti)作為(wei)(wei)溶劑(ji)(ji)(ji)(ji)，將吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)在(zai)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)有機污染物溶解(jie)于超(chao)臨(lin)界流(liu)體(ti)(ti)(ti)中，利用(yong)(yong)流(liu)體(ti)(ti)(ti)性(xing)(xing)質與(yu)溫度(du)(du)和(he)(he)壓力的(de)(de)關系，將有機物與(yu)超(chao)臨(lin)界流(liu)體(ti)(ti)(ti)分離，達(da)到(dao)再(zai)生(sheng)的(de)(de)目的(de)(de)，一般(ban)使用(yong)(yong)CO2作為(wei)(wei)萃(cui)取(qu)劑(ji)(ji)(ji)(ji)。
（3）冷凝工藝
利用(yong)VOCs在不同(tong)溫度和壓(ya)力(li)下(xia)具(ju)有(you)不同(tong)飽和蒸汽壓(ya)的(de)(de)性質，降低系統(tong)溫度或提高(gao)壓(ya)力(li)，使VOCs從廢氣中分離(li)，特別適用(yong)于回(hui)收氣量小(xiao)、濃度高(gao)（≥1000ppm）、沸點(dian)高(gao)于38℃的(de)(de)有(you)機(ji)蒸汽。該法(fa)(fa)設備和操(cao)作簡單，回(hui)收物質純(chun)度高(gao)，但是傳統(tong)冷凝(ning)法(fa)(fa)一(yi)般采用(yong)水作為(wei)冷卻劑(ji)，由于水與環境溫度相差不大，故而只適用(yong)于回(hui)收高(gao)濃度、高(gao)沸點(dian)的(de)(de)VOCs，若要回(hui)收低沸點(dian)、低分子量的(de)(de)有(you)機(ji)物，則需要對水進行降溫，增大了能耗(hao)和運行費用(yong)。
2.2.2吸(xi)附劑(ji)
（1）活性炭
活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)是目前(qian)在(zai)工業廢(fei)氣(qi)、廢(fei)水處理(li)中普(pu)遍采用(yong)的吸(xi)(xi)附劑材料。目前(qian)關于活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)有(you)兩個研究熱點：一是開發(fa)具有(you)特(te)殊性(xing)能的活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)，如纖維活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)和(he)木質(zhi)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)；二是對(dui)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)進(jin)行(xing)改(gai)性(xing)，調整孔隙結構，提高對(dui)特(te)定吸(xi)(xi)附質(zhi)的吸(xi)(xi)附能力或降低(di)脫(tuo)附要求(qiu)。常用(yong)的活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)改(gai)性(xing)方法有(you)氧化(hua)(hua)、還原、負載雜原子和(he)化(hua)(hua)合物等(deng)。采用(yong)H2O2和(he)濃HNO3對(dui)椰(ye)(ye)殼活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)進(jin)行(xing)濕式氧化(hua)(hua)，可增強(qiang)椰(ye)(ye)殼活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)對(dui)苯(ben)的吸(xi)(xi)附能力。通過強(qiang)酸和(he)強(qiang)堿對(dui)凈化(hua)(hua)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)進(jin)行(xing)改(gai)性(xing)，可提高其對(dui)揮發(fa)性(xing)有(you)機化(hua)(hua)合物的選擇吸(xi)(xi)附性(xing)。用(yong)高沸點物質(zhi)處理(li)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)，降低(di)了(le)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)對(dui)脫(tuo)附條件的要求(qiu)。
顆(ke)(ke)(ke)(ke)粒(li)活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)對(dui)(dui)濃(nong)度在l00mg/m3左右(you)的(de)(de)(de)(de)(de)VOCS有(you)(you)(you)較(jiao)好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)凈化(hua)(hua)效(xiao)果(guo)。其(qi)使用(yong)(yong)(yong)周(zhou)期約(yue)(yue)在1000h（約(yue)(yue)40天）以(yi)上，但(dan)凈化(hua)(hua)效(xiao)果(guo)隨使用(yong)(yong)(yong)時間的(de)(de)(de)(de)(de)延長會有(you)(you)(you)所下(xia)(xia)降(jiang)。顆(ke)(ke)(ke)(ke)粒(li)活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)優點(dian)是(shi)價廉易得、較(jiao)大的(de)(de)(de)(de)(de)表面積、良好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)微孔結構、多樣的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)效(xiao)果(guo)、較(jiao)高的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)容(rong)量和(he)高度的(de)(de)(de)(de)(de)表面反應性(xing)(xing)(xing)(xing)；但(dan)是(shi)也存(cun)在一(yi)(yi)定缺點(dian)，顆(ke)(ke)(ke)(ke)粒(li)活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)對(dui)(dui)優先控制污染物(wu)(wu)名單中絕(jue)大多數的(de)(de)(de)(de)(de)極性(xing)(xing)(xing)(xing)有(you)(you)(you)機(ji)物(wu)(wu)，特(te)別(bie)是(shi)危害(hai)較(jiao)大的(de)(de)(de)(de)(de)鹵代烴的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)效(xiao)果(guo)不(bu)太好(hao)，而顆(ke)(ke)(ke)(ke)粒(li)活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)后的(de)(de)(de)(de)(de)再生問題(ti)一(yi)(yi)直難以(yi)得到滿意的(de)(de)(de)(de)(de)解決。吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)效(xiao)果(guo)取(qu)決于吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑性(xing)(xing)(xing)(xing)質(zhi)、VOCs種類(lei)(lei)(lei)(lei)(lei)、濃(nong)度、性(xing)(xing)(xing)(xing)質(zhi)和(he)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)系統的(de)(de)(de)(de)(de)操(cao)作溫度、濕(shi)度、壓力等，而且(qie)氣體中的(de)(de)(de)(de)(de)水分對(dui)(dui)顆(ke)(ke)(ke)(ke)粒(li)活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)量有(you)(you)(you)很大影響，尤其(qi)是(shi)當相對(dui)(dui)濕(shi)度大于50％時，顆(ke)(ke)(ke)(ke)粒(li)活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)對(dui)(dui)VOCs的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)容(rong)量會急劇下(xia)(xia)降(jiang)。所有(you)(you)(you)顆(ke)(ke)(ke)(ke)粒(li)活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)最適(shi)于處理VOCs濃(nong)度為300×10-6~5000×10-6的(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)(you)機(ji)廢氣，主要用(yong)(yong)(yong)于吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)回收脂肪(fang)和(he)芳(fang)香族碳氫化(hua)(hua)合物(wu)(wu)、大部分含氯溶劑、常用(yong)(yong)(yong)醇類(lei)(lei)(lei)(lei)(lei)、部分酮類(lei)(lei)(lei)(lei)(lei)和(he)酯類(lei)(lei)(lei)(lei)(lei)等，常見的(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)(you)苯(ben)、甲(jia)苯(ben)、己烷、庚烷、甲(jia)基(ji)乙基(ji)酮、丙酮、四氯化(hua)(hua)碳、萘、醋酸乙酯等；不(bu)適(shi)用(yong)(yong)(yong)于胺(an)，硫化(hua)(hua)氫，低級胺(an)類(lei)(lei)(lei)(lei)(lei)等成份所致臭氣之(zhi)控制處理，此種廢氣可利用(yong)(yong)(yong)添著(zhu)炭(tan)(tan)處理，或采取(qu)添著(zhu)炭(tan)(tan)和(he)活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)并用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)方式，或采用(yong)(yong)(yong)藥液(ye)洗滌和(he)活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)結合方式，或采取(qu)化(hua)(hua)學吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑處理。
（2）硅膠
硅(gui)(gui)(gui)膠是常見的(de)(de)(de)多孔(kong)(kong)吸附(fu)(fu)(fu)劑，硅(gui)(gui)(gui)膠的(de)(de)(de)骨架(jia)(SiO2)是以(yi)硅(gui)(gui)(gui)原子為中心、氧(yang)原子為頂(ding)點(dian)的(de)(de)(de)Si-O四面體(ti)在空間不(bu)(bu)太規則地(di)堆(dui)積(ji)(ji)而成(cheng)的(de)(de)(de)無定(ding)形(xing)體(ti)。堆(dui)積(ji)(ji)時粒(li)子間的(de)(de)(de)空洞即為硅(gui)(gui)(gui)膠的(de)(de)(de)孔(kong)(kong)隙(xi)。無定(ding)形(xing)體(ti)由2-20nm的(de)(de)(de)球形(xing)顆粒(li)組成(cheng)，它(ta)們堆(dui)積(ji)(ji)起來(lai)就形(xing)成(cheng)了(le)吸附(fu)(fu)(fu)用的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)膠。硅(gui)(gui)(gui)膠不(bu)(bu)溶于(yu)水和任(ren)何(he)溶劑，無毒無味(wei)，化學性質(zhi)穩定(ding)，除(chu)強堿、氫氟酸外不(bu)(bu)與任(ren)何(he)物(wu)質(zhi)發(fa)生(sheng)反(fan)應。它(ta)的(de)(de)(de)化學組份和物(wu)理結構，決定(ding)了(le)它(ta)具(ju)有熱(re)穩定(ding)性好(hao)、化學性質(zhi)穩定(ding)、有較高的(de)(de)(de)機(ji)械強度等特點(dian)。與活性炭和分子篩吸附(fu)(fu)(fu)劑相(xiang)比，硅(gui)(gui)(gui)膠的(de)(de)(de)孔(kong)(kong)徑分布比較單一和窄小(xiao)，由于(yu)硅(gui)(gui)(gui)膠表面羥基產生(sheng)一定(ding)的(de)(de)(de)極性，使硅(gui)(gui)(gui)膠對(dui)極性分子和不(bu)(bu)飽和烴具(ju)有明顯的(de)(de)(de)選擇性。
（3）沸(fei)石分子篩
天然沸石(shi)的形成條件較(jiao)(jiao)為復雜，孔道往(wang)往(wang)較(jiao)(jiao)小，吸附量(liang)較(jiao)(jiao)低(di)，吸附速(su)率較(jiao)(jiao)慢(man)，對于(yu)大(da)分(fen)子VOCs不易(yi)處理。沸石(shi)材(cai)料是(shi)非可(ke)燃性材(cai)料，熱穩定度(du)較(jiao)(jiao)佳，可(ke)吸附氣(qi)體(ti)種類廣泛、且適用處理濃度(du)范圍值高，并且不會促使(shi)VOCs聚合(he)或反應，如果加入(ru)一定高矽鋁可(ke)以(yi)減少水氣(qi)對于(yu)去除污染物(wu)的干擾(rao)，對揮(hui)發性有(you)機物(wu)的氣(qi)體(ti)有(you)高效率的吸附能力(li)。某些人(ren)工(gong)沸石(shi)對氨、醋酸、乙醛三種氣(qi)體(ti)的吸附率可(ke)以(yi)高達(da)98％。
近年來出(chu)現的(de)(de)(de)(de)(de)中(zhong)孔(kong)分子(zi)(zi)(zi)篩(shai)MCM-41S引(yin)人(ren)注目，它們(men)(men)的(de)(de)(de)(de)(de)比(bi)表(biao)(biao)面(mian)積(ji)一(yi)(yi)般在(zai)100-3000m2/g之間(jian)，吸(xi)(xi)附(fu)能力(li)較強，孔(kong)容較大(da)(da)，熱(re)(re)穩定性(xing)(xing)好(hao)，具(ju)有(you)(you)很好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)前景。面(mian)臨的(de)(de)(de)(de)(de)問題是(shi)制(zhi)(zhi)(zhi)備(bei)過程(cheng)需要使用(yong)(yong)較昂貴的(de)(de)(de)(de)(de)模(mo)板劑(ji)(ji)(ji)，這限制(zhi)(zhi)(zhi)了它的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)規模(mo)應(ying)用(yong)(yong)。為(wei)克服此(ci)問題，尋(xun)求(qiu)價格低(di)廉(lian)的(de)(de)(de)(de)(de)模(mo)板劑(ji)(ji)(ji)替代物(wu)或研究(jiu)無模(mo)板劑(ji)(ji)(ji)制(zhi)(zhi)(zhi)備(bei)中(zhong)孔(kong)材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)(de)(de)新(xin)方(fang)法已成為(wei)這一(yi)(yi)領域的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)點。據(ju)報道日(ri)本三菱(ling)化學研究(jiu)出(chu)無模(mo)板劑(ji)(ji)(ji)制(zhi)(zhi)(zhi)備(bei)中(zhong)孔(kong)材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)(de)(de)新(xin)方(fang)法。它不需用(yong)(yong)模(mo)板劑(ji)(ji)(ji)就可以生(sheng)產(chan)孔(kong)間(jian)距為(wei)lnm的(de)(de)(de)(de)(de)中(zhong)孔(kong)硅(gui)膠材(cai)(cai)料，并且(qie)能精確調(diao)控(kong)孔(kong)的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)小(xiao)，即(ji)通過將主顆粒調(diao)至充實(shi)，使孔(kong)的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)小(xiao)控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)在(zai)2~50nm范圍內(nei)。顆粒的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)小(xiao)和(he)形狀也可用(yong)(yong)該方(fang)法調(diao)控(kong)。新(xin)方(fang)法生(sheng)產(chan)的(de)(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)料雜(za)質少，例(li)如(ru)它含堿金屬(shu)雜(za)質比(bi)一(yi)(yi)般方(fang)法生(sheng)產(chan)的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)應(ying)產(chan)品少。由于(yu)新(xin)方(fang)法有(you)(you)成本優勢，用(yong)(yong)其生(sheng)產(chan)的(de)(de)(de)(de)(de)中(zhong)孔(kong)材(cai)(cai)料可找到各(ge)種用(yong)(yong)途(tu)，例(li)如(ru)用(yong)(yong)作催化劑(ji)(ji)(ji)、載體(ti)、膜片表(biao)(biao)面(mian)改性(xing)(xing)劑(ji)(ji)(ji)以及用(yong)(yong)于(yu)分離、吸(xi)(xi)附(fu)等(deng)。新(xin)方(fang)法還能使所(suo)制(zhi)(zhi)(zhi)備(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)中(zhong)孔(kong)材(cai)(cai)料具(ju)有(you)(you)高度(du)耐用(yong)(yong)性(xing)(xing)，從而能經受(shou)各(ge)種苛刻條件。沸石、分子(zi)(zi)(zi)篩(shai)在(zai)空氣凈(jing)化中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu)尚少有(you)(you)報道。天(tian)然分子(zi)(zi)(zi)篩(shai)在(zai)吸(xi)(xi)附(fu)性(xing)(xing)能和(he)孔(kong)隙率方(fang)面(mian)難以符合(he)要求(qiu)，限制(zhi)(zhi)(zhi)了它們(men)(men)的(de)(de)(de)(de)(de)廣泛使用(yong)(yong)，人(ren)工合(he)成的(de)(de)(de)(de)(de)分子(zi)(zi)(zi)篩(shai)能提高吸(xi)(xi)附(fu)性(xing)(xing)能和(he)控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)孔(kong)隙率等(deng)。
全硅介(jie)(jie)孔分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)篩(shai)(shai)(shai)因為具有(you)大(da)孔道、大(da)比表(biao)面(mian)積、大(da)孔容(rong)、高疏水(shui)性和(he)(he)表(biao)面(mian)惰性等優點(dian)已經(jing)引起(qi)廣(guang)泛關注，被成功地應用(yong)在催化(hua)、生(sheng)(sheng)物及納米(mi)材(cai)料(liao)等領域。但(dan)其在VOCs吸(xi)附(fu)方面(mian)研(yan)究(jiu)(jiu)較少，MCM-41和(he)(he)SBA-15是目(mu)前介(jie)(jie)孔分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)篩(shai)(shai)(shai)的(de)(de)典型(xing)代表(biao)。黃海(hai)鳳研(yan)究(jiu)(jiu)了這(zhe)兩種(zhong)(zhong)介(jie)(jie)孔分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)篩(shai)(shai)(shai)，研(yan)究(jiu)(jiu)系(xi)統由VOCs發生(sheng)(sheng)器、氣(qi)(qi)(qi)體(ti)流(liu)量(liang)控制(zhi)系(xi)統、吸(xi)附(fu)床(chuang)等組成。粉末狀分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)篩(shai)(shai)(shai)經(jing)壓片，篩(shai)(shai)(shai)分(fen)(fen)(fen)(fen)后成型(xing)為20～30目(mu)的(de)(de)顆(ke)粒(li)狀樣品(pin)(pin)；取1g分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)篩(shai)(shai)(shai)樣品(pin)(pin)裝入(ru)(ru)(ru)吸(xi)附(fu)床(chuang)層，在150℃下用(yong)空氣(qi)(qi)(qi)脫附(fu)2h，除去(qu)分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)篩(shai)(shai)(shai)中的(de)(de)水(shui)汽和(he)(he)少量(liang)有(you)機(ji)物；最后使用(yong)空氣(qi)(qi)(qi)為載(zai)氣(qi)(qi)(qi)，分(fen)(fen)(fen)(fen)為2路(lu)，一路(lu)氣(qi)(qi)(qi)進(jin)入(ru)(ru)(ru)VOCs發生(sheng)(sheng)器，一路(lu)氣(qi)(qi)(qi)為稀(xi)釋氣(qi)(qi)(qi)，通過(guo)調節2路(lu)氣(qi)(qi)(qi)的(de)(de)流(liu)量(liang)和(he)(he)VOCs發生(sheng)(sheng)器的(de)(de)溫(wen)度(du)，來控制(zhi)進(jin)入(ru)(ru)(ru)分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)篩(shai)(shai)(shai)的(de)(de)VOCs濃(nong)度(du)。吸(xi)附(fu)容(rong)量(liang)通過(guo)吸(xi)附(fu)曲線積分(fen)(fen)(fen)(fen)計算，并結合(he)稱量(liang)法得出。2種(zhong)(zhong)介(jie)(jie)孔分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)篩(shai)(shai)(shai)適(shi)合(he)吸(xi)附(fu)大(da)分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)VOCs，隨VOCs分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)直(zhi)徑的(de)(de)增大(da)吸(xi)附(fu)量(liang)迅速增加，2種(zhong)(zhong)介(jie)(jie)孔分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)篩(shai)(shai)(shai)均(jun)適(shi)合(he)吸(xi)附(fu)高濃(nong)度(du)VOCs，介(jie)(jie)孔分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)篩(shai)(shai)(shai)對有(you)機(ji)分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)脫附(fu)溫(wen)度(du)較低，在150℃下能夠(gou)基本脫附(fu)完全。
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1-5介(jie)孔分(fen)子篩催(cui)化材(cai)料活性評價(jia)流程圖
1．標(biao)準空氣(qi)鋼瓶(ping)；2．流(liu)量(liang)計；3．恒溫(wen)水浴鍋；4．VOCs發生器；5．吸附(fu)管；6．三通閥：7．氣(qi)相(xiang)色譜：8．溫(wen)控儀；9.脫附(fu)加熱套
（4）膨潤土
膨(peng)(peng)潤土(tu)(tu)(tu)又叫膨(peng)(peng)土(tu)(tu)(tu)巖或斑脫巖，是以蒙脫石(shi)(shi)(也稱微晶高嶺石(shi)(shi)、膠嶺石(shi)(shi)等(deng))為主(zhu)要(yao)成(cheng)(cheng)分(fen)的(de)(de)(de)(de)粘土(tu)(tu)(tu)巖一(yi)蒙脫石(shi)(shi)粘土(tu)(tu)(tu)巖，是應用(yong)最為廣泛的(de)(de)(de)(de)非金(jin)屬(shu)礦(kuang)產之一(yi)。膨(peng)(peng)潤土(tu)(tu)(tu)主(zhu)要(yao)由含(han)水(shui)的(de)(de)(de)(de)鋁(lv)(lv)硅(gui)酸(suan)鹽礦(kuang)物組(zu)成(cheng)(cheng)，主(zhu)要(yao)化(hua)學(xue)成(cheng)(cheng)分(fen)是二氧(yang)化(hua)硅(gui)、三(san)氧(yang)化(hua)鋁(lv)(lv)和(he)(he)水(shui)，氧(yang)化(hua)鎂和(he)(he)氧(yang)化(hua)鐵含(han)量(liang)(liang)有時也較高，此外(wai)，鈣(gai)、鈉、鉀(jia)等(deng)堿(jian)金(jin)屬(shu)和(he)(he)堿(jian)土(tu)(tu)(tu)金(jin)屬(shu)常以不同形式和(he)(he)含(han)量(liang)(liang)存在于(yu)(yu)膨(peng)(peng)潤土(tu)(tu)(tu)中(zhong)，根據交(jiao)換(huan)性(xing)鈉離子(zi)(zi)和(he)(he)鈣(gai)離子(zi)(zi)含(han)量(liang)(liang)分(fen)為鈉基膨(peng)(peng)潤土(tu)(tu)(tu)和(he)(he)鈣(gai)基膨(peng)(peng)潤土(tu)(tu)(tu)等(deng)。膨(peng)(peng)潤土(tu)(tu)(tu)最突(tu)出的(de)(de)(de)(de)性(xing)質是吸(xi)(xi)濕膨(peng)(peng)脹(zhang)性(xing)和(he)(he)離子(zi)(zi)交(jiao)換(huan)性(xing)，吸(xi)(xi)附(fu)水(shui)或有機(ji)物之后，底面間距d001增大(da)，導(dao)致(zhi)體積膨(peng)(peng)脹(zhang)，能(neng)(neng)(neng)吸(xi)(xi)附(fu)八至十(shi)五倍于(yu)(yu)自己(ji)的(de)(de)(de)(de)體積的(de)(de)(de)(de)水(shui)量(liang)(liang)，吸(xi)(xi)水(shui)膨(peng)(peng)脹(zhang)，能(neng)(neng)(neng)膨(peng)(peng)脹(zhang)數倍至三(san)十(shi)余倍。有很強的(de)(de)(de)(de)離子(zi)(zi)交(jiao)換(huan)能(neng)(neng)(neng)力(li)，陽離子(zi)(zi)交(jiao)換(huan)容量(liang)(liang)為50-150mmo1/l00g，對各種氣(qi)體、液體、有機(ji)物質有一(yi)定的(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)能(neng)(neng)(neng)力(li)，最大(da)吸(xi)(xi)附(fu)量(liang)(liang)可達五倍于(yu)(yu)自身重(zhong)量(liang)(liang)。
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1-6蒙脫(tuo)石結構圖
利(li)用膨潤土(tu)為代表的粘(zhan)土(tu)礦(kuang)物(wu)(wu)的層間化(hua)(hua)學活性(xing)(xing)，通過離子交(jiao)換等(deng)方式把一些化(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)(wu)引入層間域，形成(cheng)(cheng)分(fen)子級別的支柱，制成(cheng)(cheng)的一類(lei)(lei)孔徑大(da)、分(fen)布規則的新型分(fen)子水平復合(he)(he)材料，具有吸(xi)附(fu)、轉化(hua)(hua)有機分(fen)子的特點。粘(zhan)土(tu)礦(kuang)物(wu)(wu)種類(lei)(lei)繁多，支柱化(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)(wu)的可(ke)調(diao)性(xing)(xing)，改性(xing)(xing)后的粘(zhan)土(tu)材料孔徑大(da)小、吸(xi)附(fu)性(xing)(xing)質等(deng)可(ke)以(yi)(yi)(yi)人為加以(yi)(yi)(yi)控制，因(yin)此(ci)可(ke)以(yi)(yi)(yi)根據用途的不同(tong)來進行材料制備(bei)，在(zai)石油化(hua)(hua)工、環境(jing)保(bao)護(hu)等(deng)諸(zhu)多領域有廣泛應用前(qian)景。
膨潤土用于氣體(ti)處理一般有以(yi)下(xia)形式：
1)直接(jie)用(yong)作氣(qi)(qi)(qi)體吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑。粘(zhan)土(tu)(tu)原(yuan)土(tu)(tu)外(wai)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)積(ji)(ji)較(jiao)小，氣(qi)(qi)(qi)體分子很(hen)(hen)難(nan)進入內表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)。非極(ji)性(xing)氣(qi)(qi)(qi)體分子是(shi)不能進入粘(zhan)土(tu)(tu)原(yuan)土(tu)(tu)層(ceng)間而被吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)，團此非極(ji)性(xing)氣(qi)(qi)(qi)體分子的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)主(zhu)要發(fa)生在外(wai)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)上。而膨(peng)潤土(tu)(tu)有(you)效表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)積(ji)(ji)主(zhu)要來自內表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)積(ji)(ji)，內表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)由于(yu)有(you)很(hen)(hen)強(qiang)的(de)(de)(de)(de)(de)親水(shui)性(xing)，大(da)多為水(shui)分子所占(zhan)據，故吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)量(liang)很(hen)(hen)小。能直接(jie)應(ying)用(yong)于(yu)氣(qi)(qi)(qi)體吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)要是(shi)海(hai)泡石(shi)、坡縷石(shi)等(deng)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)積(ji)(ji)相對較(jiao)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)粘(zhan)土(tu)(tu)礦物，可作為環境除(chu)臭劑、煙草過濾劑等(deng)；
2)改性(xing)制成有機膨潤土后作(zuo)為氣(qi)體(ti)吸附劑(ji)；
3)經無(wu)機多核離子(zi)插(cha)層處理形(xing)成柱撐粘(zhan)土(PILCs)應用(yong)于氣體吸(xi)附；
4)以膨潤(run)土為主要前(qian)驅體合成中孔吸附材料(liao)應用(yong)于氣(qi)體吸附；
5)以膨(peng)潤土為基(ji)體(ti)或(huo)吸(xi)附(fu)組(zu)分制(zhi)成混合(he)空氣凈化劑或(huo)氣體(ti)分離吸(xi)附(fu)劑；
部分學者的研(yan)究思路如下：
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（5）活性炭纖(xian)維(wei)
活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭纖維(wei)（ACF）是繼(ji)粉末(mo)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭和顆(ke)粒活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭之后(hou)的第三(san)代(dai)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭材料，與傳統的碳(tan)材料（特別(bie)是纖維(wei)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭）有(you)本質(zhi)上的區別(bie)，它是由有(you)機纖維(wei)經過碳(tan)化(hua)和活(huo)(huo)(huo)化(hua)得到。根據生產中前驅體(ti)的不同，ACF主要分(fen)為粘(zhan)膠(jiao)基(ji)ACF、酚醛基(ji)ACF、聚(ju)丙烯睛基(ji)ACF（PA-ACF）、瀝青基(ji)ACF（pitch-ACF），此外(wai)，還有(you)聚(ju)乙烯醇基(ji)ACF和木質(zhi)素ACF等。
說明(ming)吸(xi)(xi)附特(te)性(xing)最重要(yao)的(de)(de)參數是比(bi)表(biao)(biao)面積，比(bi)表(biao)(biao)面積越高，吸(xi)(xi)附能力越大，其(qi)中微孔起到(dao)很重要(yao)的(de)(de)作用(yong)。活性(xing)碳(tan)纖(xian)維(wei)(wei)70％微孔（活性(xing)炭僅10％)，比(bi)表(biao)(biao)面達2000m2/g（粉(fen)塵狀(zhuang)活性(xing)碳(tan)為1000-1200m2/g）。較發達的(de)(de)比(bi)表(biao)(biao)面積和較窄(zhai)的(de)(de)孔徑(jing)分布使得它(ta)(ta)具(ju)有較快的(de)(de)吸(xi)(xi)附脫附速(su)度和較大的(de)(de)吸(xi)(xi)附容量，并(bing)具(ju)有耐(nai)酸堿耐(nai)腐(fu)蝕特(te)性(xing)，使得其(qi)一(yi)問世(shi)就得到(dao)人(ren)們廣(guang)泛的(de)(de)關注和深入的(de)(de)研(yan)究(jiu)。活性(xing)炭纖(xian)維(wei)(wei)超過50％的(de)(de)碳(tan)原子(zi)位于內外表(biao)(biao)面，構(gou)筑成獨(du)特(te)的(de)(de)吸(xi)(xi)附結(jie)構(gou)，被稱(cheng)為表(biao)(biao)面性(xing)固體(ti)。它(ta)(ta)是一(yi)種(zhong)典型的(de)(de)微孔炭，孔隙直接開口于纖(xian)維(wei)(wei)表(biao)(biao)面，超微粒子(zi)以(yi)各種(zhong)方式結(jie)合在一(yi)起，形成豐(feng)富的(de)(de)納(na)米空(kong)間(jian)。
河(he)北中環環保設備(bei)有限公司開(kai)發(fa)成(cheng)功(gong)一種有機(ji)廢(fei)氣回收(shou)裝(zhuang)置(zhi)———活性炭纖維有機(ji)廢(fei)氣吸(xi)附回收(shou)裝(zhuang)置(zhi)。該工藝所采(cai)用(yong)的(de)處理裝(zhuang)置(zhi)是以(yi)2-3個(ge)組合(he)型(xing)BTP環式(shi)吸(xi)附器為主(zhu)體(ti)設計而成(cheng)的(de)吸(xi)附回收(shou)系(xi)(xi)統。吸(xi)附箱是整個(ge)裝(zhuang)置(zhi)的(de)核心(xin)，所有吸(xi)附-脫附-再生工序均在吸(xi)附箱內完成(cheng)。其他系(xi)(xi)統包括廢(fei)氣系(xi)(xi)統、蒸汽脫附系(xi)(xi)統、冷(leng)凝(ning)回收(shou)系(xi)(xi)統、干燥(zao)系(xi)(xi)統和自動控制系(xi)(xi)統。
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1-7活性(xing)炭(tan)纖維有機廢氣吸附回收裝置(zhi)示意圖
實踐證明，用此裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)回收(shou)有機廢氣，回收(shou)效率可達(da)到92%-98%。以(yi)該(gai)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)處理某廠生產(chan)過程中產(chan)生的含(han)二(er)氯甲(jia)烷(wan)廢氣為(wei)例，兩年多來，裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)的運行狀況一直良好(hao)，吸附效率一直保(bao)持在97%以(yi)上。與(yu)傳統的顆粒活性炭(tan)吸附裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)相比(bi)，裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)具有氣體流通(tong)面(mian)積大、阻力小(xiao)、傳熱效果好(hao)等(deng)優(you)點。
對于大氣量(liang)的(de)(de)VOCs廢氣，以活性炭纖維為吸(xi)(xi)附(fu)劑的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)法(fa)與催化(hua)(hua)燃燒法(fa)結合起來，可充分發(fa)揮這兩種工(gong)(gong)藝(yi)的(de)(de)突(tu)出優點(dian)。避免(mian)并彌補了各(ge)自的(de)(de)缺點(dian)和不足。其特(te)點(dian)是(shi)將吸(xi)(xi)附(fu)和催化(hua)(hua)燃燒設備組合在一起形成(cheng)凈化(hua)(hua)系統，工(gong)(gong)藝(yi)流(liu)程(cheng)見圖1-8。
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1-8有機廢氣吸附燃燒裝置示意(yi)圖
1.預(yu)濾器(qi)；2.吸附床；3.催(cui)化(hua)燃燒設備(bei)；4.四通閥；5.阻(zu)火器(qi)；6.溫(wen)度緩(huan)沖器(qi)；7.排風機(ji)(ji)；8.脫附風機(ji)(ji)；9.補冷風機(ji)(ji)
排放的(de)(de)(de)(de)(de)(de)VOCs廢(fei)氣(qi)(qi)(qi)先(xian)通(tong)過(guo)(guo)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)，此氣(qi)(qi)(qi)體中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)被吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)后(hou)排出(chu)凈(jing)化(hua)(hua)(hua)了(le)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)體。吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)一般配置(zhi)2臺以(yi)(yi)上，輪流(liu)(liu)使用，當1臺吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)達到(dao)規(gui)定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)量(liang)時(shi)，換到(dao)另1臺吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)進(jin)行吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)凈(jing)化(hua)(hua)(hua)操作(zuo)，同(tong)時(shi)對前(qian)面(mian)1臺吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)進(jin)行脫(tuo)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)再(zai)生(sheng)。脫(tuo)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)是在脫(tuo)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)風機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)驅(qu)動下，使吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)與催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)燃(ran)(ran)燒(shao)設備成為(wei)1個循環系統。先(xian)由(you)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)燃(ran)(ran)燒(shao)設備送出(chu)熱(re)(re)氣(qi)(qi)(qi)流(liu)(liu)引入待脫(tuo)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)，使吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)脫(tuo)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)，再(zai)引入催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)燃(ran)(ran)燒(shao)設備，在催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)燃(ran)(ran)燒(shao)室(shi)進(jin)行催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)氧化(hua)(hua)(hua)，以(yi)(yi)消(xiao)除氣(qi)(qi)(qi)流(liu)(liu)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)。有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)燃(ran)(ran)燒(shao)后(hou)釋放出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)量(liang)足以(yi)(yi)維(wei)持催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)層所要求的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)(du)，保證有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)高(gao)效凈(jing)化(hua)(hua)(hua)。由(you)尾氣(qi)(qi)(qi)放出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)氣(qi)(qi)(qi)流(liu)(liu)大部分用于吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)脫(tuo)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)再(zai)生(sheng)，達到(dao)余熱(re)(re)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)利用。通(tong)過(guo)(guo)控制，可使脫(tuo)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)后(hou)氣(qi)(qi)(qi)流(liu)(liu)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)濃(nong)(nong)度(du)(du)較吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)操作(zuo)前(qian)提高(gao)10倍以(yi)(yi)上，氣(qi)(qi)(qi)體流(liu)(liu)量(liang)僅為(wei)總排風量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)1/20-1/10。通(tong)過(guo)(guo)兩(liang)種凈(jing)化(hua)(hua)(hua)工藝(yi)設備的(de)(de)(de)(de)(de)(de)組合(he)，使大氣(qi)(qi)(qi)量(liang)、低(di)(di)濃(nong)(nong)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)VOCs廢(fei)氣(qi)(qi)(qi)排放變為(wei)小風量(liang)、中(zhong)高(gao)濃(nong)(nong)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)廢(fei)氣(qi)(qi)(qi)凈(jing)化(hua)(hua)(hua)處理，同(tong)時(shi)有(you)(you)效利用了(le)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)在催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)燃(ran)(ran)燒(shao)時(shi)產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)能，運行費用較低(di)(di)。
2.3光催化(hua)技術
2.3.1光(guang)催化機理與催化工藝
根(gen)據半(ban)導(dao)體的(de)(de)電(dian)子(zi)結構(gou)，當半(ban)導(dao)體（光(guang)催化劑）吸收一個能(neng)量大于其帶(dai)(dai)隙能(neng)（Eg）的(de)(de)光(guang)子(zi)時，電(dian)子(zi)（e-）會從充滿(man)的(de)(de)價帶(dai)(dai)躍遷到空(kong)的(de)(de)導(dao)帶(dai)(dai)，而在價帶(dai)(dai)留下帶(dai)(dai)正電(dian)的(de)(de)空(kong)穴(xue)(xue)（h+）。價帶(dai)(dai)空(kong)穴(xue)(xue)具有強氧化性(xing)，而導(dao)帶(dai)(dai)電(dian)子(zi)具有強還原性(xing)，它們可以(yi)直接與反應物作用，還可以(yi)與吸附在光(guang)催化劑上的(de)(de)其他電(dian)子(zi)給體和受體反應。這里以(yi)TiO2催化劑為(wei)例，TiO2的(de)(de)帶(dai)(dai)隙能(neng)Eg=3.2eV，只有波長(chang)小于380nm的(de)(de)紫外光(guang)才(cai)能(neng)激發(fa)TiO2產生導(dao)帶(dai)(dai)電(dian)子(zi)和價帶(dai)(dai)空(kong)穴(xue)(xue)，導(dao)致VOCs的(de)(de)氧化分解。
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1-9TiO2光(guang)催化(hua)降解VOCs反應機(ji)理圖
光催(cui)化(hua)降解VOCs屬于多(duo)相催(cui)化(hua)反(fan)(fan)應，是氣相反(fan)(fan)應物（VOC）與固相光催(cui)化(hua)劑的表面進行接觸而發(fa)生(sheng)在兩相界面上的一種反(fan)(fan)應。該(gai)過程一般可分為(wei)以下(xia)六個步(bu)驟：
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1-10光催化降(jiang)解(jie)VOCs反應(ying)步驟(zou)圖(tu)
文獻中涉及較(jiao)多的光催化反應器(qi)(qi)的結構形(xing)式主要包括：平板型、管(guan)狀(zhuang)、蜂(feng)窩型和光纖(xian)反應器(qi)(qi)等。圖(tu)1-11列舉了三種常見的反應器(qi)(qi)形(xing)式。
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1-11三種常見(jian)光(guang)催(cui)化反應器的結構示意圖
2.3.2光(guang)催化劑
目前，研(yan)究(jiu)中經常采用(yong)的紫外光(guang)(guang)(guang)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑大多為金(jin)屬氧化(hua)(hua)(hua)物或硫化(hua)(hua)(hua)物，如TiO2、ZnO、ZrO2、SnO2、WO3、CeO2、Fe2O3、Al2O3、ZnS及CdS等(deng)。其中，TiO2的綜(zong)合性能(neng)最好，其光(guang)(guang)(guang)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)活(huo)(huo)性高、化(hua)(hua)(hua)學性質穩定、氧化(hua)(hua)(hua)還原性強(qiang)(qiang)、抗陰極腐蝕(shi)性強(qiang)(qiang)、難溶、無毒且成本(ben)低，是(shi)(shi)研(yan)究(jiu)應用(yong)中使用(yong)最廣泛的單一(yi)化(hua)(hua)(hua)合物光(guang)(guang)(guang)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑。TiO2晶(jing)型(xing)(xing)(xing)對催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)活(huo)(huo)性的影(ying)響很(hen)大。其晶(jing)型(xing)(xing)(xing)主要(yao)有三(san)種：板鈦(tai)(tai)型(xing)(xing)(xing)（不穩定）、銳鈦(tai)(tai)型(xing)(xing)(xing)（表(biao)面對O2吸附(fu)能(neng)力較(jiao)強(qiang)(qiang)，具有較(jiao)高活(huo)(huo)性）和金(jin)紅(hong)石型(xing)(xing)(xing)（表(biao)面電子-空穴復合速度(du)快，幾乎沒有光(guang)(guang)(guang)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)活(huo)(huo)性）。以(yi)一(yi)定比(bi)例共(gong)存的銳鈦(tai)(tai)型(xing)(xing)(xing)和金(jin)紅(hong)石型(xing)(xing)(xing)混晶(jing)型(xing)(xing)(xing)TiO2的催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)活(huo)(huo)性最高。其中，德(de)國Degussa公司使用(yong)氣相(xiang)法生產的TiO2-P25（平均粒徑30nm，比(bi)表(biao)面積50m2/g，30%金(jin)紅(hong)石型(xing)(xing)(xing)，70%銳鈦(tai)(tai)型(xing)(xing)(xing)）光(guang)(guang)(guang)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)活(huo)(huo)性高，是(shi)(shi)研(yan)究(jiu)中經常采用(yong)的一(yi)種光(guang)(guang)(guang)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑。
2.4膜技術
2.4.1膜分離工(gong)藝
實驗(yan)流(liu)程如圖，實驗(yan)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)包括(kuo)原(yuan)(yuan)料(liao)氣(qi)(qi)(qi)發生裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)以及膜(mo)分(fen)離(li)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)兩(liang)個部(bu)分(fen)。空(kong)氣(qi)(qi)(qi)由空(kong)氣(qi)(qi)(qi)泵鼓入原(yuan)(yuan)料(liao)液罐形(xing)成(cheng)(cheng)VOCs飽和蒸氣(qi)(qi)(qi)進入混合器中，由另一股空(kong)氣(qi)(qi)(qi)稀釋至所需(xu)濃(nong)度進入膜(mo)分(fen)離(li)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)，經過(guo)膜(mo)的(de)(de)分(fen)離(li)過(guo)程，大部(bu)分(fen)的(de)(de)VOCs在真空(kong)泵提供的(de)(de)壓力差下透(tou)(tou)過(guo)膜(mo)形(xing)成(cheng)(cheng)濃(nong)的(de)(de)滲透(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)進入冷(leng)凝裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)冷(leng)凝，含少量VOCs的(de)(de)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)成(cheng)(cheng)為尾氣(qi)(qi)(qi)排(pai)出(chu)。進入膜(mo)分(fen)離(li)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)的(de)(de)原(yuan)(yuan)料(liao)氣(qi)(qi)(qi)以及尾氣(qi)(qi)(qi)濃(nong)度由氣(qi)(qi)(qi)相(xiang)色譜分(fen)析得(de)到，原(yuan)(yuan)料(liao)氣(qi)(qi)(qi)、尾氣(qi)(qi)(qi)及滲透(tou)(tou)氣(qi)(qi)(qi)的(de)(de)壓力由壓力表(biao)示數讀出(chu)。
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1-12膜過濾分離(li)裝(zhuang)置(zhi)示意圖
2.4.2分(fen)離(li)膜材料
分(fen)(fen)離膜(mo)(mo)(mo)的(de)材(cai)(cai)料(liao)包括(kuo)有(you)機(ji)(ji)高(gao)分(fen)(fen)子材(cai)(cai)料(liao)和(he)(he)無機(ji)(ji)材(cai)(cai)料(liao)。無機(ji)(ji)材(cai)(cai)料(liao)如金屬(shu)(shu)、金屬(shu)(shu)氧(yang)化(hua)物、陶(tao)瓷和(he)(he)分(fen)(fen)子篩(shai)等制(zhi)成的(de)膜(mo)(mo)(mo)為無機(ji)(ji)膜(mo)(mo)(mo)。雖然無機(ji)(ji)膜(mo)(mo)(mo)具有(you)耐高(gao)溫、結構穩定、孔徑(jing)均(jun)一(yi)、化(hua)學(xue)穩定性好(hao)、抗微生物腐蝕能力強等優點，但由于(yu)制(zhi)造(zao)成本相對較高(gao)，且制(zhi)造(zao)大面積穩定的(de)、具有(you)良好(hao)性能的(de)膜(mo)(mo)(mo)比較困難：因此(ci)，無機(ji)(ji)膜(mo)(mo)(mo)在氣體分(fen)(fen)離過程中的(de)應用除(chu)了氧(yang)化(hua)鋁(lv)膜(mo)(mo)(mo)分(fen)(fen)離鈾同位素(su)已經工業(ye)化(hua)外，其他均(jun)還(huan)處于(yu)試驗室水平，大部分(fen)(fen)還(huan)局限在膜(mo)(mo)(mo)的(de)制(zhi)備、分(fen)(fen)離性能表(biao)征和(he)(he)傳質機(ji)(ji)理方面。
有(you)機高分(fen)子材料是(shi)各種合成膜(mo)(mo)的(de)主要膜(mo)(mo)材料。在(zai)氣體分(fen)離膜(mo)(mo)領(ling)域(yu)，已(yi)經應用(yong)的(de)高分(fen)子膜(mo)(mo)材料有(you)聚酰亞胺(PI)，乙酸(suan)纖維(wei)素(CA)，聚二甲(jia)基(ji)硅(gui)氧(yang)烷(PDMS)，聚砜(PS)，聚碳酸(suan)酯(PC)這些(xie)(xie)材料或(huo)具有(you)高滲透性(xing)、低(di)選(xuan)擇性(xing)或(huo)具有(you)低(di)滲透性(xing)、高選(xuan)擇性(xing)，使得這些(xie)(xie)材料開(kai)發的(de)氣體分(fen)離膜(mo)(mo)在(zai)石油(you)煉制等某些(xie)(xie)特殊(shu)領(ling)域(yu)應用(yong)受(shou)到限制。
有(you)機(ji)硅是(shi)具有(you)良好前景的(de)高(gao)分(fen)子膜材(cai)料，已開發(fa)出許多實用(yong)化或優秀的(de)分(fen)離(li)膜。尤其是(shi)在氣(qi)體(ti)分(fen)離(li)方面，有(you)機(ji)硅膜材(cai)料的(de)研究和(he)開發(fa)一直是(shi)個熱點。有(you)機(ji)硅的(de)Si-O鍵(jian)能(neng)比(bi)C-C鍵(jian)高(gao)，Si-C鍵(jian)與C-C鍵(jian)的(de)鍵(jian)能(neng)差不多(Si-O=106kcal/mol，Si-C=78kcal/mol，C-C=83kcal/mol，1kcal/mol=4.18J)，且具有(you)負(fu)離(li)子性(電負(fu)性Si=1.8，C=2.5，O=3.5)。這些賦(fu)予(yu)了有(you)機(ji)硅材(cai)料耐(nai)熱、不易燃(ran)、耐(nai)電弧的(de)性能(neng)。
有機(ji)(ji)硅(gui)聚(ju)合(he)物(wu)(wu)疏(shu)水(shui)、耐熱、具有良好的(de)機(ji)(ji)械(xie)強度和(he)(he)化學穩定性(xing)，對醇、酯(zhi)、酚、酮、鹵代物(wu)(wu)、芳香烴、吡(bi)啶等有機(ji)(ji)物(wu)(wu)有良好的(de)吸(xi)附選擇性(xing)，是(shi)至今研(yan)究(jiu)最(zui)多(duo)的(de)高(gao)(gao)(gao)分子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)膜(mo)材(cai)料(liao)之一，包(bao)括(kuo)聚(ju)二甲(jia)(jia)(jia)基(ji)(ji)硅(gui)氧(yang)烷(PDMS)，聚(ju)三甲(jia)(jia)(jia)基(ji)(ji)硅(gui)丙炔(PTMSP)，聚(ju)乙烯基(ji)(ji)三甲(jia)(jia)(jia)基(ji)(ji)硅(gui)烷(PVTMS)，聚(ju)乙烯基(ji)(ji)二甲(jia)(jia)(jia)基(ji)(ji)硅(gui)烷((PVDMS)等。有機(ji)(ji)硅(gui)聚(ju)合(he)物(wu)(wu)膜(mo)屬于(yu)橡(xiang)膠(jiao)態(tai)或玻璃態(tai)合(he)成(cheng)高(gao)(gao)(gao)分子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)膜(mo)，其(qi)材(cai)料(liao)是(shi)鏈(lian)(lian)(lian)狀結構的(de)雜鏈(lian)(lian)(lian)化合(he)物(wu)(wu)，主(zhu)鏈(lian)(lian)(lian)為O-Si-O，側基(ji)(ji)為有機(ji)(ji)基(ji)(ji)團，非極性(xing)。由于(yu)其(qi)聚(ju)合(he)結構中的(de)Si-鍵的(de)高(gao)(gao)(gao)鍵能(neng)和(he)(he)負離子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)性(xing)特點(dian)使其(qi)兼具有有機(ji)(ji)高(gao)(gao)(gao)分子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)和(he)(he)無機(ji)(ji)高(gao)(gao)(gao)分子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)材(cai)料(liao)的(de)雙重特性(xing)。硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)材(cai)料(liao)耐熱，不易燃，耐電弧，聚(ju)硅(gui)氧(yang)烷鏈(lian)(lian)(lian)狀分子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)料(liao)液結構呈螺(luo)旋(xuan)狀，加上硅(gui)原子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)體積(ji)較(jiao)大，使鏈(lian)(lian)(lian)中自由空(kong)間(jian)體積(ji)較(jiao)大，聚(ju)合(he)分子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)間(jian)的(de)作(zuo)用(yong)力(li)很(hen)小，內(nei)聚(ju)能(neng)密度小，結構疏(shu)松，有利于(yu)其(qi)它物(wu)(wu)質分子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)在(zai)其(qi)中溶解和(he)(he)擴散。
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