由以上可以看出,用于吸收VOCs的吸收剂中,矿物油类吸收剂和高沸点有机溶剂对VOCs有较高的吸收容量,但是矿物油类吸收剂存在挥发损失,二次污染等问题,虽然一些重油的挥发损失量很小,也可以作为吸收剂,但是这些矿物油和高沸点有机溶剂一样,都存在粘度高,使用成本高等问题;含水的复合吸收剂,尤其是表面活性剂溶液,克服了矿物油类吸收剂的溶剂挥发损失、二次污染,以及吸收剂高成本的问题,但是对VOCs的吸收容量比矿物油和高沸点有机溶剂的稍低 。所以目前对VOCs废气吸收剂的研究多集中于筛选性能更优的高沸点有机溶剂和复配效果更优的表面活性剂溶液,后者具有较低的使用成本,具有极其巨大的应用前景 。
3.3吸收设备
吸收设备同样是影响吸收操作的重要因素,塔设备是最常用的吸收设备,如喷淋塔、填料塔、板式塔等 。塔设备具有结构较为简单,液气比可以在较大范围内进行调节等优点 。但是塔设备在使用过程中也存在压降较大,体积庞大等问题 。因此在化学工程领域,研究人员以过程强化的观点对吸收设备进行不断的改进,希望以小的设备体积、少的资源及能量消耗获得更高的传递效果 。高效雾化装置、中控纤维膜接触器、旋流吸收器、降膜式反应器、撞击流反应器、旋转填料床是近年来新发展的强化相间传质、反应及微观混合的新型装置,在过程强化方面效果明显 。其中,旋转填料床的主要特点有:显著强化传递过程,传递系数有1~3个数量级的提高;气相压降小;物料停留时间短;便于开、停车,达到稳定时间短,易于操作;设备体积小,占地面积小,投资成本低;填料层具有自清洗作用,不易结垢、堵塞等 。Lin等使用旋转填料床在超重力场中去除气体中的异丙醇( IPA) 和乙酸乙酯( EA),结果发现,异丙醇在RPB 中的吸收过程可以将总传质单元高度( HTU) 值提高0.01~0. 02m,乙酸乙酯在RPB 中的吸收过程可以将HTU值提高0.03~0.06 m,而且气体总传质系数随着转速的增加而增大 。随后,Lin等仍以IPA作为VOC模型,对超重力旋转填料床吸收VOCs 废气的可行性进行了中式规模的研究 。当气体流量在150~300 m/h时,通过RPB的气体总传质系数为81~165 s,去除率为95% 。
国内VOCs吸收设备的改进和研发已成为研究热点之一,但仍存在很多亟待解决的问题,设计传质效率高、运行成本低的VOCs吸收设备仍任重道远 。传统塔设备体积庞大、气液分布不均匀、喷嘴堵塞、塔体结垢等问题影响脱硫效率甚至设备的正常稳定运行 。目前来看,新型塔式设备是解决这一难题的新思路和途径,如降低气相压降、减小液体循环量、提高吸收过程的传质效率等 。开发处理气量大又能提高气相传质效率的新型塔设备将成为VOCs回收利用工业化推广的研究方向 。
4膜分离法膜分离技术利用不同气体分子通过高分子膜的溶解扩散速度不同,在一定压力下实现分离目的 。膜两侧气体的分压差是膜分离的驱动力,可通过压缩进气或在膜渗透侧用真空泵来实现,因此,膜分离过程常常与冷凝或压缩过程集成 。膜分离技术目前正处于积极开发阶段,其中,德国的GKSS 公司、美国的MTR公司和日本的日东电工成功地实现了膜技术回收废气中VOC 的工业化生产,但其主要工业治理对象为汽油蒸汽、乙烷、氯乙烯等单体,且治理的风量较小 。膜分离的关键在于膜材料的选择,目前以硅橡胶膜、中空纤维膜应用较多 。常见VOC 废气治理的膜分离工艺主要有蒸汽渗透、气体膜分离和膜接触器等 。膜分离法工艺比较复杂,但可处理之前 *** 都不能有效治理特殊有机溶剂 。由于有机溶剂的化学性质千差万别,采用之前的三种 *** 都需要利用其特殊的化学性质,不可能同时将多种有毒的有机溶剂一网打尽,采用多层膜分离的 *** 能够分离掉不同的有毒有机溶剂,可全面又彻底的将多种有毒溶剂回收 。
