一、國內外研究現狀和發展趨勢 

有機廢氣品種繁復，來歷廣泛，處理難度大，一次性出資和操作費用高，基本上無收回運用價值。成分雜亂的有機廢氣則愈加難以凈化、別離和收回。 

揮發性有機化合物(VOCs)作為有機化合物首要分支，是指在常溫下飽滿蒸氣壓大于70Pa、常壓下沸點在260℃以內的有機化合物。從環境監測角度來講， 指以氫焰離子檢測器測出的非甲烷烴類檢出物的總稱，包含烴類、氧烴類、含鹵烴類、氮烴及硫烴類化合物。VOCs品種繁復，分布面廣，根據部分國外首要環境 優先污染物名錄，VOCs占80％以上。日本1974－l985年環境普查表明，在檢出的化學毒物中，鹵代烴類多共52種，一般烴類次之共43種，含氮 有機物（首要是硝基苯和苯胺類化合物）共40種，以上三類占總檢出毒物的70％。VOCs污染嚴峻，與NOx、CnHm在陽光效果下發作光化學反應，吸收 地表紅外輻射引起溫室效應；損壞臭氧層構成臭氧空泛，引起人體致癌和動植物中毒。 

跟著VOCs污染規劃的不斷擴大和人們對其危害的逐步知道，1979年聯合國歐洲經濟委員會在日內瓦舉辦跨國大氣污染會議，要害評論了VOCs操控問 題，1991年11月經過了《VOCs跨國大氣污染議定書》，要求簽字國以1988年VOCs排放量為基準，到1999年每年削減30％；1990年，美 國修訂了清潔空氣法（CAA），要求到2000年將VOCs的排放量削減70％。為此，開發VOCs代替產品，尋覓VOCs操控優技能已成為處理 VOCs污染的必經之路。 

跟著世界各國對VOC污染和VOC治理的日益注重和環保法規不斷嚴厲VOC的排放規范，其處理技能亦在逐步改進和完善。 

（一）有機廢氣處理技能  

在1925年歐洲就開宣告固定床活性碳吸附設備，1958年日本也開始運用該項技能。這是一種十分經典、成熟的方法，可用于處理任何濃度的常溫有機廢氣， 但處理低濃度、大風量有機廢氣時，設備巨大，不經濟。關于排氣溫度較高的高濃度有機廢氣的處理，首要由美國于1950年開發成功以天然氣為燃料的直接焚燒 技能。1965年日本與美國協作，將該項技能引入日本。該法需將有機廢氣加熱到760℃，方可將有機溶劑氧化分解為無害的CO2和H2O，其缺陷是燃料費 高，故在歐美等天然氣廉價的區域運用廣泛。后來人們開宣告催化焚燒技能，因為催化劑的效果可在300—350℃的低溫下將有機溶劑氧化分解，因而大大下降了燃料費而且發作的NOx量十分少。其缺陷是需對廢氣中易引起催化劑中毒的物質和粉塵進行前處理，別的，在催化焚燒設備中運用的熱交換器換熱功率較低，約 在50％。為了提高熱功率，下降作業本錢，美國于1975年開宣告換熱功率在90％以上的蓄熱式焚燒設備。因為其作業費用的下降，因而，可用于處理中等濃 度有機廢氣。隨后歐洲也展開了該項技能的開發。日本針對美國蓄熱焚燒方法又開宣告催化焚燒設備的改良型——蓄熱催化氧化方法，并于1977年由日鐵化工機首要售出產品。該產品可較經濟地對高、中濃度的、溫度較高的有機廢氣進行處理。 

整體而言，依照處理的方法，有機廢氣處理的方法首要有兩類：一類是收回法，另一類是消除法。收回法首要有炭吸附、變壓吸附、冷凝法及膜別離技能，收回法是經過物理方法，用溫度、壓力、挑選性吸附劑和挑選性浸透膜等方法來別離VOC的。消除法有熱氧化、催化焚燒、生物氧化及集成技能；消除法首要是經過化學或生 化反應，用熱、催化劑和微生物將有機物改動成為CO2和水。 

1、收回技能 

（1）炭吸附法 

炭吸附是現在廣泛運用的收回技能，其原理是運用吸附劑（粒狀活性炭和活性炭纖維）的多孔結構，將廢氣中的VOC捕獲。將含VOC的有機廢氣經過活性炭床，其間的VOC被吸附劑吸附，廢氣得到凈化，而排入大氣。 

當炭吸附抵達飽滿后，對飽滿的炭床進行脫附再生；通入水蒸汽加熱炭層，VOC被吹脫放出，并與水蒸汽構成蒸汽混合物，一起脫離炭吸附床，用冷凝器冷卻蒸汽混 合物，使蒸汽冷凝為液體。若VOC為水溶性的，則用精餾將液體混合物提純；若為水不溶性，則用沉析器直接收回VOC。因涂料中所用的“三苯”與水互不相 溶，故能夠直接收回。 

炭吸附技能首要用于廢氣中組分比較簡略、有機物收回運用價值較高的狀況，其廢氣處理設備的尺寸和費用正比于氣體中VOC的數量，卻相對獨立于廢氣流量；因 此，炭吸附床更傾向于稀的大氣量物流，一般用于VOC濃度小于5000PPM的狀況。適于噴漆、印刷和粘合劑等溫度不高，濕度不大，排氣量較大的場合，尤 其對含鹵化物的凈化收回更為有用。 

（2）冷凝法 

冷凝法是簡略的收回技能，將廢氣冷卻使其溫度低于有機物的露點溫度，使有機物冷凝變成液滴，從廢氣中別離出來，直接收回。但這種狀況下，脫離冷凝器的排放 氣中仍含有恰當高濃度的VOC，不能滿意環境排放規范。要取得高的收回率，體系需求很高的壓力和很低的溫度，設備費用顯著地添加。 

冷凝法首要用于高沸點和高濃度的VOC收回，適用的濃度規劃為＞5％(體積)。 

（3）膜別離技能   

膜別離體系是一種新式別離技能，其流程簡略、收回率高、能耗低、無二次污染。  

膜別離技能的基礎就是運用對有機物具有挑選浸透性的聚合物膜，該膜對有機蒸氣較空氣更易于浸透10－100倍，然后完結有機物的別離。 

簡略的膜別離為單級膜別離體系，直接使緊縮氣體經過膜外表，完結VOC的別離，但單級膜因別離程度很低，難以抵達別離要求，而多級膜別離體系則會大大添加設備出資。 

MTR開發了一種新式的集成膜體系，僅運用單級膜，就能夠大大提高收回率，并下降體系的費用。 

該技能結合緊縮冷凝和膜別離兩種技能的特征，來集成完結別離。用緊縮機先將進料氣提高到壓力，然后將進料氣送到冷卻器冷凝，使部分VOC冷凝下來，冷凝 液直接放入儲罐。脫離冷凝器的非凝氣體仍含恰當數量的有機物，并具有很高的壓力，能夠作為膜浸透的驅動力，使膜別離不再需求附加的動力。將非凝氣送到膜系 統，有機挑選浸透膜將氣體分紅兩股物流，脫除了VOC的未浸透側的凈化氣被排放；浸透物流為富集了有機物的蒸汽，該浸透物流循環到緊縮機的進口。體系一般 能夠從進料氣中移出VOC達99％以上，并使排放氣中的VOC抵達環保排放規范。 

該體系的特征是末浸透物流的濃度獨立于進料氣的濃度，該濃度由冷凝器的壓力和溫度決議。  

（4）變壓吸附技能 

該技能運用吸附劑在壓力下，先吸附有機物。當吸附劑吸附飽滿后，進行吸附劑的再生。再生不是運用蒸汽，而是經過壓力變換來將有機物脫附。當壓力下降時，有機物從吸附劑外表脫附放出。其特征是無污染物，收回功率高，能夠收回反應性有機物?？墒窃摷寄懿僮髻M用較高，吸附需求加壓，脫附需求減壓，環保中運用較少。 

收回技能的適用規劃： 

粒狀活性炭首要用于脂肪和芳香族碳氫化合物、大部分含氯溶劑、常用醇類、部分酮類和酯類等的收回。常見的有：苯、甲苯、二甲苯、己烷、庚烷、甲基乙基酮、丙酮、四氯化碳、醋酸乙酯等，活性炭纖維吸附則可收回苯乙烯和丙烯晴等反應性單體，但費用較粒狀活性炭吸附要高的多。吸附法已廣泛用在噴漆作業的“三苯”、 醋酸乙酯、制鞋作業的“三苯”，印刷作業的甲苯、醋酸乙酯、電子作業的二氯甲烷和三氯乙烷的收回。炭吸附法要求廢氣中的VOC不能超過5000PPM，并 且濕度不能＞50％；當濃度＞5000PPM時，則需在吸附前稀釋，對部分酮、醛、酯等含活性的物質不適用，該類VOC會與活性炭或在活性炭外表發作反 應，堵塞炭孔，使活性炭失活。 

冷凝法對高沸點的有機物效果較好，對中等和高揮發的有機物收回效果欠好，該法合適VOC濃度＞5％的狀況，收回率不高。而大部分廢氣中均存在水分，溫度低于0℃時會結冰，下降體系的可靠性，故很少單獨運用。 

膜別離方法合適于處理較濃的物流，即0.1％＜VOC濃度＜10％，膜體系的費用與進口流速成正比，與濃度則關系不大。它適于高濃度、高價值的有機物收回，其設備費用較高。 

工業上現已從聚烯烴設備的沖洗氣中收回烯烴單體和氦氣。在環保范疇，從加油站收回碳氫化合物；從制冷設備、氣霧劑及泡沫塑料的出產和運用進程中收回CFC， 從PVC加工中收回氯乙烯單體。此技能十分有出路，跟著新膜的出現和體系造價的下降，它會成為一種重要的收回手法。 

2、消除技能  

（1）熱氧化 

熱氧化體系就是火焰氧化器，經過焚燒來消除有機物的，其操作溫度高達700℃－1,000℃。這樣不可避免地具有高的燃料費用，為下降燃料費用，需求收回脫離氧化器的排放氣中的熱量。收回熱量有兩種方法，傳統的間壁式換熱和新的非穩態蓄熱換熱技能。 

間壁式熱氧化是用列管或板式間壁換熱器來捕獲凈化排放氣的熱量，它能夠收回40％－70％的熱能，并用收回的熱量來預熱進入氧化體系的有機廢氣。預熱后的廢氣再經過火焰來抵達氧化溫度，進行凈化，間壁換熱的缺陷是熱收回功率不高。 

蓄熱式熱氧化（簡稱RTO）收回熱量選用一種新的非穩態熱傳遞方法。首要原理是：有機廢氣和凈化后的排放氣替換循環，經過多次不斷地改動流向，來大地捕獲熱量，蓄熱體系提供了高的熱能收回。 

在某個循環周期內，含VOC的有機廢氣進入RTO體系，首要進入耐火蓄熱床層1（該床層已被前一個循環的凈化氣加熱），廢氣從床層1吸收熱能使溫度升高，然 后進入氧化室；VOC在氧化室內被氧化成CO2和H2O，廢氣得到凈化；氧化后的高溫凈化氣脫離焚燒室，進入另一個冷的蓄熱床層2，該床從凈化排放氣中吸 收熱量，并儲存起來(用來預熱下一個循環的進入體系的有機廢氣)，并使凈化排放氣的溫度下降。此進程進行到時刻，氣體流動方向被反轉、有機廢氣從床層 2進入體系。此循環不斷地吸收和放出熱量，作為熱阱的蓄熱床也不斷地以進口和出口的操作方法改動，發作了熱能收回，熱收回率可高達95％，VOC的消 除率可達99％。 

（2）催化焚燒 

催化焚燒是一品種似熱氧化的方法來處理VOC的，它凈化有機物是用鉑、鈀等貴金屬催化劑及過渡金屬氧化物催化劑來代替火焰，操作溫度較熱氧化低一半，一般為 250℃－500℃。因為溫度下降，容許運用規范資料來代替貴重的特別資料，大大地下降設備費用和操作費用。與熱氧化相似，體系仍可分為間壁式和蓄熱式兩 類熱量收回方法。 

間壁式催化焚燒是在催化床后設一個換熱器，該換熱器在下降排放氣溫度的一起，也預熱含VOC的有機廢氣，其熱收回達60％—75％。該類氧化器早已用于工業進程。 

蓄熱催化焚燒（簡稱為RCO）是一種新的催化技能。它具有RTO收回能量的特征和催化反應的低溫操作及能量有用性的利益，將催化劑置于蓄熱資料的頂部，來使凈化抵達優，其熱收回率高達95％－98％。 

RCO體系性能的要害是運用專用的催化劑，浸漬在鞍狀或是蜂窩狀陶瓷上的貴金屬或過渡金屬催化劑，容許氧化發作在RTO體系溫度的一半，既下降了燃料耗費，又下降了設備造價。 

現在，有的國家現已開始運用RCO技能進行有機廢氣的消除處理，許多RTO設備已開始改動成RCO，這樣能夠削減操作費用達33％－75％，并添加排放氣流量達20％－40％。  

（3）集成技能（炭吸附＋催化氧化）    

關于大流量、低濃度的有機廢氣，單一運用上述方法處理費用太高，不經濟。運用炭吸附具有處理低濃度和大氣量的優勢，先用活性炭捕獲廢氣中的有機物，然后用小 得多流量的熱空氣來脫附，這樣可使VOC富集10—15倍，大大地削減了處理廢氣的體積，使后處理設備的規劃也大幅度地下降。把濃縮后的氣體送到催化焚燒 設備中，運用催化焚燒適于處理較高濃度的特征來消除VOC。催化焚燒放出的熱量能夠經過間壁換熱器，來預熱進入炭吸附床的脫附氣，下降體系的能量需求量。 

該技能運用炭吸附處理低濃度和大氣量的持點，又運用催化床處理適中流量、高濃度的優勢，構成一種十分有用的集成技能。國內也已開始運用此技能，用于噴漆、印刷和制鞋等排放大流量、低濃度有機廢氣作業的處理。