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1、,第十章 挥发性有机物污染控制,关于VOCs（Volatile Organic Compounds）的定义有多种形式，例如美国ASTM D3960-98标准将VOC定义为任何能参加大气光化学反应的有机化合物；美国联邦环保署（EPA）将VOCs定义为除CO、CO2、H2CO3、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵外任何参与大气光化学反应的碳化合物；世界卫生组织（WHO）对VOCs的定义为熔点低于室温而沸点在50260之间的挥发性有机化合物的总称。大气污染控制工程中的定义是：VOCs是一类有机化合物的统称，在常温下它们的蒸发速度大，易挥发。,什么是挥发性有机物？,VOCs的定义,VOCs的危害,WHO沸
2、点在 50-260C之间的所有有机物,除了杀虫剂,EU在 20 C条件下，蒸气压大于0.01KPa的所有有机物,US EPA所有含碳的并参加大气中光化学反应的有机物,Australian National Pollution Inventory澳大利亚国家污染物清单在 25 C条件下蒸气压大于 0.27 kPa 的所有有机物,毒性&刺激性:丙酮,脂肪烃(C6-C12),含氯溶剂,醋酸丁酯,二氯苯,4-苯己烯,萜烯（松香油）,臭氧致癌性:苯,1,3-丁二烯,甲醛,常见挥发性有机物种类,VOCs按其化学结构，可以进一步分为：烷类、芳烃类、酯类、醛类和其他等。目前已鉴定出的有300多种。,甲苯（To
3、luene）二甲苯(Xylene)对-二氯苯(para-dichlorobenzene)乙苯(Ethyl benzene)苯乙烯(Styrene)甲醛(Formaldehyde)（易溶于水）乙醛(Acetaldehyde)（除甲醛以外，绝大多数挥发性有机化合物一般都不溶于水而易溶于有机溶剂）三氯甲烷三氯乙烷二异氰酸酯（TDI）二异氰甲苯酯等。,VOCs的来源,运输,燃料,工业产品,氟氯化碳,其它,溶剂使用,含VOCs的产品,Q&A,1.什么是挥发性有机物？,2.VOCs对我们有哪些危害,蒸气压是判断有机物是否属于挥发性有机物的主要依据温度越高，蒸气压越大,一、蒸气压与蒸发,空气中VOCs的含量
4、低，可视为理想气体，拉乌尔定律,蒸气压,气相中组分i的摩尔分数液相中组分i的摩尔分数纯组分i的蒸气压总压,蒸气压,气液平衡：克劳休斯克拉佩龙（ClausiusClapyron）方程,平衡蒸气压，mmHg系统温度，K经验常数,安托万（Antoine）方程,温度，oC经验常数，参见课本P419,挥发与溶解,二、VOCS污染预防,VOCs控制技术可分为两类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末端治理为主的控制性措施,VOCS控制技术,VOCS替代,工艺改革,非挥发性溶剂工艺取代挥发性溶剂工艺，如流化床粉剂涂料和紫外平版印刷术石油及石化生产过程：回收利用放空气体,由于受经济、技术等
5、因素的制约，寻找VOCs代用品和革新工艺的措施并不能完全控制VOCs的排放，为此，必须采用必要的末端治理措施。,蒸发散逸控制,充入、呼吸和排空损耗,充入、呼吸和排空损耗,充入、呼吸和排空导致的VOCs排放,组分i的排放量排出空气中VOCs的浓度,组分i的摩尔质量排出空气中VOCs的摩尔分率混合气体的摩尔体积,充入、呼吸和排空损耗,呼吸损耗呼吸损耗温度变化使容器产生“吸进和呼出”而导致的有机物损耗白天呼出，夜晚吸进可通过在容器出口附加的蒸气保护阀来控制,汽油的转移和呼吸损耗,汽油50余种碳氢化物和其他痕量物质，C8H17,汽油已挥发部分所占的百分比/%,转移损耗控制方法阶段1控制,转移损耗控制方
6、法阶段2控制,三、VOCS控制方法和工艺,燃烧法吸收（洗涤）法冷凝法吸附法生物法,1.燃烧法（Combustion）,用燃烧方法将有害气体、蒸气、液体或烟尘转化为无害物质的过程称为燃烧净化，亦称焚烧法,燃烧法,燃烧氧化作用及高温下的热分解适用于可燃或高温分解的物质不能回收有用物质，但可回收热量 燃烧反应，如,燃烧时放出的热量,VOCs燃烧原理及动力学,燃烧动力学单位时间VOCs减少,多数化学反应，遵循阿累尼乌斯方程,氧气浓度远高于VOCs浓度,VOCs燃烧原理及动力学,燃烧与爆炸燃烧浓度极限范围爆炸浓度极限范围多种可燃气体与空气混合，爆炸极限范围,混合气体的爆炸极限i组分的爆炸极限各组分的百分
7、含量,燃烧工艺,直接燃烧适用于可燃有害组分浓度较高或热值较高的废气设备：燃烧炉、窑、锅炉温度1100左右火炬燃烧：产生大量有害气体、烟尘和热辐射，应尽量避免直接燃烧法不适于处理低浓度废气。,燃烧工艺,热力燃烧（Thermal Combustion)适于低浓度废气的净化温度低，540820oC必要条件：温度、停留时间、湍流混合,燃烧工艺,热力燃烧（Thermal Combustion),燃烧工艺,催化燃烧（Catalytic Combustion）,燃烧工艺,催化燃烧装置优点：无火焰燃烧，安全性好温度低：300450oC，辅助燃料消耗少对可燃组分浓度和热值限制少,燃烧工艺,问题：不完全燃烧。过程
8、会产生有害的中间产物，如乙醛，二噁英，呋喃。,2.吸收（洗涤）法（Absorption）,吸收工艺：溶剂吸收法采用低挥发或不挥发性溶剂对VOCs进行吸收，再利用VOCs分子和吸收剂物理性质的差异进行分离。吸收效果主要取决于吸收剂的吸收性能和吸收设备的结构特征。,VOCs吸收工艺,该工艺适用于VOCs浓度比较高，温度较低和压力较高的场合。吸收装置多为气液相反应器。,吸收工艺,吸收工艺,吸收剂的要求对被去除的VOCs有较大的溶解性蒸气压低易解吸化学稳定性和无毒无害性分子量低,吸收设备,主要设计指标液气比塔径塔高,3.冷凝法（Condensation）,适于废气体积分数10-2以上的有机蒸气常作为其
9、它方法的前处理冷凝法是利用物质在不同温度下具有不同饱和蒸汽压这一物理性质，采用降低系统温度或提高系统压力的方法，使处于蒸汽状态的污染物冷凝并从废气中分离出来的过程。,冷凝系统流程图,冷凝原理,冷凝类型和设备,接触冷凝被冷凝气体与冷却介质直接接触喷射塔、喷淋塔、填料塔、筛板塔表面冷凝（间接冷却）冷凝气体与冷却壁接触 列管式、翅管空冷、喷洒式、螺旋板 传热方程,4.吸附法（Adsorption）,吸附工艺,活性炭吸附VOCs的性能最佳亦有部分VOCs不易解吸，不宜用活性炭吸附,吸附工艺,吸附容量利用波拉尼曲线估算多组分吸附过程各组分均匀吸附 于活性炭上挥发性强的物质 被弱的物质取代,活性炭的吸附热
10、,物理吸附吸附热凝缩热+润湿热估算式,吸附热，kJ/kg吸附蒸气量,m3/kg常数，表10-16,5.生物法（Biological Oxidation）,原理微生物将有机成分作为碳源和能源，并将其分解为CO2和H2O工艺,生物法,生物洗涤塔（悬浮生长系统）,生物滴滤塔,生物过滤塔,生物法工艺性能比较,光催化氧化法低温等离子体净化法气体放电光催化法（低温等离子体与光催化结合）低温等离子体协同吸附低温等离子体协同催化（Mn，Ag等金属催化剂）,VOCs处理的新方法,THANK YOU!,人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。,
