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1、大气污染大气污染第十章第十章 挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制2关于VOCsVolatile 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响的有机化合物；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响的碳化合物；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
2、蒸发速度大，易挥发。什么是挥发性有机物？什么是挥发性有机物？大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制3VOCs的定义的定义VOCs的危害的危害WHO沸点在 50-260C之间的所有有机物, 除了杀虫剂EU在 20 C条件下，蒸气压大于的所有有机物US EPA所有含碳的并参加大所有含碳的并参加大气中光化学反响的有气中光化学反响的有机物机物Australian National Pollution Inventory澳大利亚国家污染物清单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,
3、 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, 甲醛大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制4常见挥发性有机物种类常见挥发性有机物种类VOCs按其化学构造，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Toluene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
4、氯甲烷三氯乙烷二异氰酸酯TDI二异氰甲苯酯等。 大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制5VOCs的来源的来源运输燃料工业产品氟氯化碳其它溶剂使用大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制6含VOCs的产品大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制7大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制8Q&A1.什么是挥发性有机物？什么是挥发性有机物？对我们有哪些危害对我们有哪些危害大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制9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、一、 蒸气压与蒸发蒸气压与蒸发大气污
5、染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制10空气中VOCs的含量低，可视为理想气体，拉乌尔定律蒸气压蒸气压气相中组分气相中组分i的摩尔分数的摩尔分数液相中组分液相中组分i的摩尔分数的摩尔分数纯组分纯组分i的蒸气压的蒸气压总压总压大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制11蒸气压蒸气压气液平衡：克劳休斯克拉佩龙ClausiusClapyron方程平衡蒸气压，平衡蒸气压，mmHg系统温度，系统温度，K经验常数经验常数安托万Antoine方程温度，温度，oC经验常数，参见课本经验常数，参见课本P419大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制12挥发与溶解挥发
6、与溶解大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制13二、二、VOCS污染预防污染预防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大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制14VOCS控制技术控制技术大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制15VOCS替代替代大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制16工艺改革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、技术等因素的制约，寻找VOCs代用品和革新工
7、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。大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制17蒸发散逸控制蒸发散逸控制v充入、呼吸和排空损耗大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制18充入、呼吸和排空损耗充入、呼吸和排空损耗v充入、呼吸和排空导致的VOCs排放组分组分i的排放量的排放量排出空气中排出空气中VOCs的浓度的浓度组分组分i的摩尔质量的摩尔质量排出空气中排出空气中VOCs的摩尔分率的摩尔分率混合气体的摩尔体积混合气体的摩尔体积大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制19充入、呼吸和排空损耗充入、呼吸和排空损耗v呼吸
8、损耗v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v白天呼出，夜晚吸进v可通过在容器出口附加的蒸气保护阀来控制大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制20汽油的转移和呼吸损耗汽油的转移和呼吸损耗v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汽油已挥发部分所占的百分比/%大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制21转移损耗控制方法阶段1控制大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制22转移损耗控制方法阶段2控制大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制23三、三、VOCS控制方法和工艺控制方法和工
9、艺v燃烧法v吸收洗涤法v冷凝法v吸附法v生物法大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制241.1.燃烧法燃烧法CombustionCombustion 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，亦称燃烧法大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制25燃烧法燃烧法v燃烧氧化作用及高温下的热分解v适用于可燃或高温分解的物质v不能回收有用物质，但可回收热量v 燃烧反响，如燃烧时放出的热量燃烧时放出的热量大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制26VOCs燃烧原理及动力学燃烧原理及动力学v燃烧动力学燃烧动力学单位时间VOCs减
10、少多数化学反应，遵循阿累尼乌斯方程氧气浓度远高于VOCs浓度大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制27VOCs燃烧原理及动力学燃烧原理及动力学v燃燃烧烧与爆炸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混合气体的爆炸极限i组分的爆炸极限组分的爆炸极限各组分的百分含量各组分的百分含量大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制28燃烧工艺燃烧工艺v直接燃烧直接燃烧v适用于可燃有害组分浓度较高或热值较高的废气适用于可燃有害组分浓度较高或热值较高的废气v设备：燃烧炉、窑、锅炉设备：燃烧炉、窑、锅炉v温度温度1100左右左右
11、v火炬燃烧：产生大量有害气体、烟尘和热辐射，应火炬燃烧：产生大量有害气体、烟尘和热辐射，应尽量防止尽量防止v直接燃烧法不适于处理低浓度废气。直接燃烧法不适于处理低浓度废气。大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制29燃烧工艺燃烧工艺v热力燃烧热力燃烧Thermal Combustion)v适于低浓度废气的净化适于低浓度废气的净化v温度低，温度低，540820oCv必要条件：温度、停留时间、湍流混合必要条件：温度、停留时间、湍流混合大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制30燃烧工艺燃烧工艺v热力燃烧热力燃烧Thermal Combustion)大气污染大气污染挥
12、发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制31燃烧工艺燃烧工艺v催化燃烧催化燃烧Catalytic Combustion大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制32燃烧工艺燃烧工艺v催化燃烧装置催化燃烧装置v优点：优点：v无火焰燃烧，平安性好无火焰燃烧，平安性好v温度低：温度低：300450oC，辅助燃料消耗少，辅助燃料消耗少v对可燃组分浓度和热值限制少对可燃组分浓度和热值限制少大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制33燃烧工艺燃烧工艺问题：问题：不完全燃烧不完全燃烧。过程会产生。过程会产生有害的中间产物有害的中间产物，如乙醛，二噁英，呋喃。，如乙醛，二噁英，呋喃
13、。大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制342.2.吸收洗涤法吸收洗涤法AbsorptionAbsorptionv吸收工艺：吸收工艺：v 溶剂吸收法采用低挥发或不挥发性溶剂对溶剂吸收法采用低挥发或不挥发性溶剂对VOCs进进展吸收，再利用展吸收，再利用VOCs分子和吸收剂物理性质的差异进分子和吸收剂物理性质的差异进展别离。吸收效果主要取决于吸收剂的吸收性能和吸展别离。吸收效果主要取决于吸收剂的吸收性能和吸收设备的构造特征。收设备的构造特征。VOCs吸收工艺吸收工艺大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制35该工艺适用于该工艺适用于VOCs浓度比较高，温度较低和压
14、力较高的场合。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响器。吸收装置多为气液相反响器。吸收工艺吸收工艺大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制36吸收工艺吸收工艺v吸收剂的要求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大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制37吸收设备吸收设备v主要设计指标主要设计指标液气比塔径塔高大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制383.3.冷凝法冷凝法CondensationCondensationv适于废气体积分数适于废气体积分数10-2以上的有机蒸气以
15、上的有机蒸气v常作为其它方法的前处理常作为其它方法的前处理v冷凝法是利用物质在不同温度下具有不同饱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别离出来的过程。污染物冷凝并从废气中别离出来的过程。大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制39冷凝系统流程图冷凝系统流程图冷凝原理冷凝原理大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制40冷凝类型和设备冷凝类型和设备v接触冷凝接触冷凝v被冷凝气体与冷却介质直接接触
16、被冷凝气体与冷却介质直接接触v喷射塔、喷淋塔、填料塔、筛板塔喷射塔、喷淋塔、填料塔、筛板塔v外表冷凝间接冷却外表冷凝间接冷却v 冷凝气体与冷却壁接触冷凝气体与冷却壁接触v 列管式、翅管空冷、喷洒式、螺旋板列管式、翅管空冷、喷洒式、螺旋板v 传热方程传热方程大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制414.4.吸附法吸附法AdsorptionAdsorption大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制42吸附吸附工艺工艺v活性炭吸附活性炭吸附VOCs的性能最正确的性能最正确v亦有局部亦有局部VOCs不易解吸，不宜用活性炭吸附不易解吸，不宜用活性炭吸附大气污染大气污染
17、挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制43吸附工艺吸附工艺v吸附容量吸附容量利用波拉尼曲线估算v多组分吸附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 被弱的物质取代大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制44活性炭的吸附热活性炭的吸附热v物理吸附物理吸附吸附热凝缩热+润湿热估算式吸附热，吸附热，kJ/kg吸附蒸气量吸附蒸气量,m3/kg常数，表常数，表10-16大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制455.5.生物法生物法Biological OxidationBiological Oxidationv原理原理微生物将有机成分作为碳源和能源，并将
18、其分解为CO2和H2Ov工艺工艺大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制46生物法生物法大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制47生物洗涤塔悬浮生长系统生物洗涤塔悬浮生长系统大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制48生物滴滤塔生物滴滤塔大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制49生物过滤塔生物过滤塔大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制50生物法工艺性能比较生物法工艺性能比较大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制51光催化氧化法光催化氧化法低温等离子体净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吸附低温等离子体协同催化低温等离子体协同催化Mn，Ag等金属催化剂等金属催化剂VOCs处理的新方法处理的新方法大气污染大气污染THANK YOU !大气污染大气污染知识回忆知识回忆Knowledge Knowledge ReviewReview祝您成功！
