有機(jī)廢氣（VOCs）處理吸附法

吸附凈化技術(shù)是一種成熟的化工單元過程，早已用于各種有機(jī)溶劑的回收，尤其是活性炭吸附法已經(jīng)在印刷、電子、噴漆、膠粘劑等行業(yè)，用于對苯、二甲苯等有機(jī)溶劑的回收。

1原理

活性碳多是粉末狀或顆粒狀，大部分情況下不能直接用于各種凈化設(shè)備中，必須使活性炭具有一定形狀和支撐強(qiáng)度，才能使用，活性炭經(jīng)過特殊的工藝處理后，能產(chǎn)生豐富的微孔結(jié)構(gòu)，這些人眼看不到的微孔能夠依靠分子力，吸附各種有害的氣體和液體分子，從而達(dá)到凈化的目的。

活性炭吸附過程包括吸附凈化和熱脫再生。吸附凈化過程是將有機(jī)廢氣由排氣風(fēng)機(jī)送入吸附床，有機(jī)廢氣在吸附床被吸附劑吸附而使氣體得到凈化，凈化后的氣體排向大氣即完成凈化過程；熱脫再生過程是當(dāng)吸附床內(nèi)吸附劑所吸附的有機(jī)物達(dá)到允許的吸附量時，該吸附床已經(jīng)不能再進(jìn)行吸附操作，而轉(zhuǎn)入脫附再生。

脫附再生即用來自催化的熱空氣吹掃吸附劑，使吸附的有機(jī)物脫附出來達(dá)到使吸附劑的吸附能力再生的目的?；钚蕴嘉椒ㄟm用于大風(fēng)量、低濃度、溫度不高的有機(jī)廢氣治理。

此法工藝成熟，效果可靠，易于回收有機(jī)溶劑，因此被廣泛地應(yīng)用于化工、噴漆、印刷、輕工等行業(yè)的有機(jī)廢氣治理，尤其是苯類、酮類的處理。在工業(yè)吸附過程中，活性炭是使用得為廣泛的一種吸附劑。但它也存在不耐高溫、在濕潤的條件下不能保持很好的吸附能力、易燃的缺點。沸石作為一種很好的替代吸附劑，已被逐步開發(fā)應(yīng)用。

2吸附-水蒸汽再生-溶劑回收凈化工藝

吸附-水蒸汽再生-溶劑回收工藝是目前為廣泛使用的回收技術(shù)，其原理是利用粒狀活性炭、活性炭纖維或沸石等吸附劑的多孔結(jié)構(gòu)，將廢氣中的有機(jī)物捕獲；當(dāng)廢氣通過吸附床時，其中的有機(jī)物被吸附劑吸附在床層中，廢氣得到凈化；由于吸附劑的價格較高，需要對其進(jìn)行脫附再生，循環(huán)使用。

當(dāng)吸附劑吸附達(dá)到飽和后，通入水蒸汽加熱吸附床，對吸附劑進(jìn)行脫附再生，有機(jī)物被吹脫放出，并與水蒸汽形成蒸汽混合物一起離開吸附床。用冷凝器冷卻蒸汽混合物，使其冷凝為液體。

若有機(jī)溶劑為水溶性的，則使用精餾法，將液體混合物分離提純；若為水不溶性，則用分離器直接分離回收VOCs。

吸附-水蒸汽再生凈化工藝，利用吸附劑吸附有機(jī)物，然后用蒸汽脫附，后直接分離或進(jìn)一步精餾對不溶于水的溶劑，它是常規(guī)吸附方法與溶劑回收方法的組合，其特點是操作簡單、效率高，適用于中、低濃度、大風(fēng)量的VOCs廢氣，但投資較大、水蒸汽消耗大、溶劑回收有時成本高。

3吸附-熱再生-催化燃燒凈化工藝

吸附-催化燃燒工藝是20世紀(jì)末發(fā)展起來的常規(guī)吸附方法與催化燃燒方法的組合工藝。該工藝原理是當(dāng)吸附劑吸附達(dá)到飽和后，用熱氣流將有機(jī)物從吸附劑上脫附下來，使其再生，解吸釋放的高濃度VOCs廢氣送往催化器催化燃燒，燃燒過程中產(chǎn)生的熱量，一部分用于預(yù)熱解吸后的高濃度VOCs廢氣，另一部分用于熱解吸。

該工藝凈化度高、適用范圍廣，適用于中、低濃度、大風(fēng)量的VOCs廢氣，但投資大、催化劑容易中毒、不易維修。其中濃縮輪吸附-催化燃燒工藝是目前研究應(yīng)用的一個典型案例，濃縮輪是一個由裝滿吸附劑（活性炭、活性炭纖維或沸石）的旋轉(zhuǎn)輪組成，廢氣從旋轉(zhuǎn)輪上游側(cè)進(jìn)入濃縮輪的吸附區(qū)，其中的有機(jī)物被吸附，凈化的廢氣從旋轉(zhuǎn)輪的下游側(cè)排出；同時，另一股流量小得多，但溫度較高的脫附氣沿廢氣相反的方向進(jìn)入濃縮輪的脫附區(qū)，脫附已經(jīng)吸附的有機(jī)物。濃縮輪以一定的速度緩慢旋轉(zhuǎn)，這樣僅用一臺設(shè)備即可完成吸附、脫附操作，并使吸附和脫附同時進(jìn)行，將大氣量、低濃度的廢氣處理，變成小氣量、高濃度的廢氣處理，之后再進(jìn)到催化反應(yīng)器燃燒，使設(shè)備費用大大降低。

4吸附-水蒸汽再生-溶劑回收凈化新工藝

如上所述，使用水蒸汽進(jìn)行脫附的方法，是吸附回收溶劑中常用的一種方法。在大規(guī)模有機(jī)廢氣（溶劑）的處理技術(shù)中，水蒸汽的用量很大，因此，新的吸附-水蒸汽再生-溶劑回收凈化工藝提出從脫附后的水蒸汽中回收冷凝熱，它是利用脫附后的水蒸汽冷凝熱產(chǎn)生壓力低一些的水蒸汽升壓后，再回到脫附操作中使用的方法。

使用這種方法，所需水蒸汽的蒸發(fā)潛熱大部分能夠回收，扣除水蒸汽升壓所需的能量，還能回收很多能量。另外，為了抑制脫附時發(fā)生的酮類VOCs廢氣的氧化、分解、聚合反應(yīng)，或酯類VOCs廢氣的水解反應(yīng)等對溫度依賴性大的溶劑的反應(yīng)，在減壓下用水蒸汽在低溫（100℃以下）進(jìn)行脫附的方式，稱為吸附-低溫水蒸汽再生-溶劑回收凈化新工藝。

該工藝提出水蒸汽再生時與加壓高溫相反的思想，在脫附過程中采用真空泵降低壓力與溫度，這種方式能夠提高活性炭吸附的安全性，同時提高回收溶劑的質(zhì)量。