在工業(yè)生產(chǎn)過程中不可避免的使用有機(jī)溶劑和排放揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)，是影響大氣環(huán)境的重要固定污染源。根據(jù)有機(jī)廢氣性質(zhì)的不同，選擇適宜的治理技術(shù)對其進(jìn)行有效的控制及治理已成為國內(nèi)家具制造車間亟待解決的首要問題。針對木器硝基漆涂飾車間VOCs廢氣成分復(fù)雜、流量大、濃度低并伴有漆霧及粉塵等特征，系統(tǒng)地總結(jié)了近年來VOCs的排放治理技術(shù)，在對各類技術(shù)的優(yōu)缺點、適用范圍、應(yīng)用情況、投入資金及運(yùn)行費(fèi)用等進(jìn)行對比分析的基礎(chǔ)上，提出高效率、低成本、低能耗的回收技術(shù)是下階段發(fā)展的重點，以期對家具企業(yè)VOCs的排放治理在技術(shù)選擇上提供參考，并發(fā)現(xiàn)通過有效的方法回收這些有機(jī)溶劑能夠產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)收益，有益于硝基漆行業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。

近年來，隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展，大氣環(huán)境污染問題也越來越突出，化工和醫(yī)藥生產(chǎn)過程，噴漆、浸漬、涂裝、黏結(jié)、金屬清洗過程，汽油產(chǎn)品的裝配和運(yùn)輸過程，塑料、橡膠、半導(dǎo)體和電子工業(yè)的生產(chǎn)過程和加工過程等使用大量的有機(jī)溶劑，不及時有效處理會逸散到空氣中形成的揮發(fā)性有機(jī)污染物（VOCs）。2010年我國工業(yè)源VOCs排放量約為1335.6萬噸。石油煉制、涂裝與建筑、機(jī)械設(shè)備制造與印刷是VOCs排放量靠前的四大行業(yè)，分別占比17%、16%、11%和7%。預(yù)測2020年該四類行業(yè)排放量占比將進(jìn)一步加大，2020年我國VOCs 排放量將達(dá)到1785.31萬噸。隨著VOCs數(shù)量和種類與日俱增，已經(jīng)成為僅次于顆粒污染物的又一大類空氣污染物。VOCs對環(huán)境、動植物的生長及人類健康具有極大的危害，大多數(shù)揮發(fā)性有機(jī)化合物有毒、惡臭及“三致”作用。一般可通過人的呼吸和皮膚進(jìn)入人體，對人的造血系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)以及肝和腎等器官造成損害，長期暴露在 VOCs 中，這些有機(jī)氣體破環(huán)中樞神經(jīng)系統(tǒng)，在神經(jīng)膜上積累，因而通常會導(dǎo)致麻醉甚至死亡。VOCs 排放也會導(dǎo)致光化學(xué)煙霧、城市灰霾等大氣污染等問題。隨著人們對揮發(fā)性有機(jī)化合物的危害認(rèn)識加深，VOCs的治理也越來越受到重視，許多發(fā)達(dá)國家對此也頒布了相應(yīng)的法令來限制VOCs的排放，德國要求在應(yīng)用溶劑時每年 VOCs的排放量減少25萬噸，至2010年排放減少70%~80%。日本 2006 年開始實施修訂后的《大氣污染防治法》，限制揮發(fā)性有機(jī)化合物的排放和規(guī)定了限值。美國《空氣潔凈法》要求到 2000年將減少70%的 VOCs排放量。《中華人民共和國大氣污染防治法》對居住區(qū)大氣及生產(chǎn)車間的空氣中有機(jī)物及惡臭污染物的最高容許濃度做了嚴(yán)格規(guī)定，之后我國各地方和行業(yè)也相繼制定了一系列的地方標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

木器涂料以其色澤柔美、品質(zhì)優(yōu)異、經(jīng)久耐用等優(yōu)點在室內(nèi)建筑裝飾裝修中具有不可替代的地位，目前大量用于室內(nèi)裝飾裝修木器涂料以溶劑型為主，主要類型有硝基漆、聚氨酯漆和醇酸漆等，該類涂料含有較高的有機(jī)溶劑，揮發(fā)性有機(jī)化合物含量高，涂料施工過程中致使急性中毒及中毒死亡事件時有發(fā)生。除此之外，溶劑型木器涂料還會對造血功能、神經(jīng)功能和生殖系統(tǒng)等造成損害，并可遺傳產(chǎn)生不良影響。1990年美國清潔空氣修正案列出的189種有毒空氣污染物中，近100種是揮發(fā)性有機(jī)化合物。人們大部分時間生活在房間內(nèi)，每時每刻無不與涂料直接或間接接觸，基于保障人體健康和保護(hù)環(huán)境的需要，人們對溶劑型木器涂料提出了綠色、環(huán)保、健康等要求，國家標(biāo)準(zhǔn)（GB 18581-2009）對溶劑型木器涂料中有害物質(zhì)限量做了規(guī)定，并且國家認(rèn)監(jiān)委對溶劑型木器涂料實施強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證管理，隨著苯、甲苯、二甲苯、乙苯、甲醇、游離二異氰酸酯（TDI，HDI）、鹵代烴等作為溶劑型木器涂料日常檢測的常規(guī)項目，因此生產(chǎn)過程使用量得到了相應(yīng)控制。企業(yè)轉(zhuǎn)而選擇開發(fā)新型替代溶劑，如乙二醇醚酯及重芳烴等。廣東省制定了《家具制造行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)化合物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 44/814-2010），規(guī)定排放的總VOCs在Ⅰ時段不超過60 mg/m，Ⅱ時段不超過30 mg/m。國內(nèi)外關(guān)于VOCs排放的法律法規(guī)也越發(fā)嚴(yán)格，但由于治理費(fèi)用高、行政監(jiān)管所需的VOCs 排放標(biāo)準(zhǔn)缺失、企業(yè)對VOCs 排放和控制的重視程度不足等各種因素，許多工廠VOCs直接排入大氣，對環(huán)境質(zhì)量造成嚴(yán)重傷害。

目前，我國所采用的VOCs 處理技術(shù)以吸附、催化燃燒、生物處理為主，這三種技術(shù)的市場占有率分別達(dá)到38%、22%、15%。對比來看，根據(jù)美國化學(xué)工程師協(xié)會(AIChE)廢物削減技術(shù)中心(CWRT)調(diào)查估算，國外生物技術(shù)和催化燃燒技術(shù)在國外分別排名第一第二位，均占29%左右；吸附技術(shù)占有率較低，為16%。在適于回收VOCs 的情況下，吸附技術(shù)是一種經(jīng)濟(jì)、符合清潔生產(chǎn)理念的選擇，而國內(nèi)許多中小企業(yè)選擇吸附技術(shù)是追求其建設(shè)成本低的特點，并沒有實現(xiàn)VOCs 回收。通過有焰燃燒和氣體無焰催化燃燒會大大的降低有機(jī)溶劑對人體和環(huán)境的危害，但有焰燃燒和無焰催化燃燒依然會產(chǎn)生大量的溫室氣體二氧化碳，同時產(chǎn)生的次生有毒氣體對環(huán)境和人體依然是巨大的威脅，生物處理技術(shù)是一種安全、無二次污染的技術(shù)，但生物法更適合處理低濃度、生物降解性好的揮發(fā)性有機(jī)化合物。生物凈化技術(shù)作為一種低成本、安全、綠色的凈化工藝，具有很大發(fā)展空間，但由于在凈化多組分VOCs 廢氣時，菌種間的競爭和抑制作用會影響凈化效率，因此，對多組分VOCs 凈化菌種的培育成為目前研究的重點。近年來新開發(fā)的光催化氧化技術(shù)、電催化氧化技術(shù)、超臨界水氧化技術(shù)、等離子體技術(shù)、超聲氧化技術(shù)、微波輻射技術(shù)和高壓脈沖放電技術(shù)等尚不能大規(guī)模應(yīng)用。因此，只有真正的在工業(yè)生產(chǎn)中將有機(jī)溶劑更有效的回收才能最大限度的降低有機(jī)溶劑對人體和環(huán)境的危害�；�于此，學(xué)者開發(fā)了一系列的溶劑回收技術(shù)，以期達(dá)到高效、低能耗、無二次污染回收有機(jī)溶劑的目的。

1 吸附法

吸附法是目前治理有機(jī)溶劑廢氣應(yīng)用較廣泛、工藝較成熟的技術(shù)。它利用具有高比表面積的多孔性固體吸附劑（分子篩、活性炭、活性炭纖維、活性氧化鋁和硅膠等）處理有機(jī)溶劑廢氣，然后對吸附劑進(jìn)行脫附回收有機(jī)溶劑，以達(dá)到分離、凈化、回收的目的。

分子篩由于其微孔較小、價格昂貴、用于氣體干燥而較少大規(guī)模用于溶劑回收生產(chǎn)，多用于氣體凈化。活性炭是大量用于溶劑回收的吸附劑，從二十世紀(jì)初至今仍長盛不衰�；钚蕴繌娜軇┛諝饣旌蠚怏w里截留溶劑氣體的效果較好，又容易為水蒸汽解吸再生而一直獲得應(yīng)用。對于不易氧化的溶劑氣體，如烷烴類溶劑，可由熱空氣解吸；對于易氧化的溶劑氣體，可由熱惰性氣體如純氮氣解吸等等。目前，采用顆粒狀活性炭回收溶劑仍是國內(nèi)溶劑回收的主流�；钚蕴祭w維（ACFs）是二十世紀(jì)六十年代發(fā)展起來的用于溶劑回收的一種新型吸附劑，其價格更加昂貴，甚至比分子篩還高得多，但與活性炭相比較，由于其特殊的微孔結(jié)構(gòu)—它主要含微孔和少量中孔，而活性炭含大孔，中孔和微孔，造成其吸附快、脫除快、烘干容易、使用壽命長、節(jié)約能源，且能實現(xiàn)清潔生產(chǎn)，但其缺點是投資較大。國內(nèi)新設(shè)計的溶劑回收生產(chǎn)線多用活性碳纖維吸附器；部分原采用活性炭吸附器的老生產(chǎn)線也有改為活性碳纖維吸附器的趨勢。Debasish等對 ACFs、活性炭、硅膠和分子篩對甲苯的吸附性能進(jìn)行對比，并采用數(shù)學(xué)模型預(yù)測甲苯的穿透點，結(jié)果發(fā)現(xiàn)ACFs 對甲苯的吸附最好，實驗還通過直流電加熱將活性炭纖維進(jìn)行脫附再生。活性炭表面化學(xué)性質(zhì)是影響活性炭吸附性能的重要因素。目前，很多研究通過表面化學(xué)改性來提高活性炭的吸附性能，化學(xué)改性的方法主要有：氧化改性、還原改性、負(fù)載金屬改性及負(fù)載表面活性劑改性等。M. A. Lillo-Ródenas等研究了活性炭的孔容和表面化學(xué)性對其吸附苯和甲苯的吸附容量的影響，結(jié)果表明小于0.7 nm的微孔對VOC 的吸附起主要控制作用, 且表面氧基團(tuán)濃度低的活性炭的吸附容量最好，通過化學(xué)活化(KOH或NaOH 堿液浸泡)后，活性炭的吸附容量高達(dá)34 g苯/100 g和64g 甲苯/100 g。

2 冷凍冷凝法

冷凝是對廢氣進(jìn)行冷卻或加壓使其中待去除的物質(zhì)達(dá)到過飽和狀態(tài)而冷凝從氣體中分離出來。冷凝能有效地分離沸點310 K以上, 濃度0.005%以上的污染氣體。對于更低沸點的物質(zhì), 其冷凝需要更深的冷卻程度或更大的壓強(qiáng)，因而大大增加了運(yùn)行費(fèi)用。冷凝的效率由于受到冷卻程度和加壓程度的限制，往往作為預(yù)處理和前級凈化手段，回收下來的溶劑也需進(jìn)一步的處理去除水分和雜質(zhì)才能回用。

冷凝過程特別適合于凈化低流速、高濃度的廢氣流。將全部廢氣冷卻到其中所含的蒸氣的露點以下，實現(xiàn)在熱交換器的表面上的冷凝，理論回收率決定于初始濃度、凈化溫度和可以冷凝的組分在該溫度下的蒸氣壓。然而實際上，流速、溫度分布和設(shè)備的幾何形狀等起決定性的作用，而霧(氣溶膠)的生成、冷凝器中的不均勻的流動和無控制的生成冰對冷凝過程也有干擾，這些因素妨礙在低溫下達(dá)到平衡濃度。該工藝目前在國內(nèi)外高濃度油氣回收方面應(yīng)用比較普遍，其中，美國Edwards Engineering 公司是冷凝法油氣回收裝置生產(chǎn)工藝的典型代表。Gupta等研究了冷凝和吸附相結(jié)合的工藝處理雙組分的VOCs 混合物，數(shù)學(xué)模型參數(shù)的結(jié)果表明該工藝可以處理濃度在很大范圍內(nèi)變化的VOCs 氣流，而對于回收高濃度的氣體(>1%)，比較適合采用冷凝，而處理低濃度的氣體，則吸附是優(yōu)先考慮的工藝。在冷凝工藝中，采用液氮作為冷凝劑，而液氮的流量和冷凝器的尺寸都對VOCs 的回收有很大的影響。

3 吸收法

吸收技術(shù)是利用有機(jī)物“相似相溶”原理，采用低揮發(fā)或不揮發(fā)的吸收劑與廢氣直接接觸而將VOCs轉(zhuǎn)移到吸收液中，實現(xiàn)污染物的分離凈化。吸收過程按機(jī)制可分為物理吸收和化學(xué)吸收，吸收效果主要取決于吸收劑性能和吸收裝置的結(jié)構(gòu)特征。吸收劑應(yīng)具備較大的溶解度、對設(shè)備無腐蝕、揮發(fā)性低、無毒、化學(xué)性穩(wěn)定、價格便宜且來源廣等特性，通常為液體類物質(zhì)，主要為液體石油類物質(zhì)、表面活性劑和水組成的混合液等。吸收裝置主要為噴淋塔、填充塔、各類洗滌器、氣泡塔、篩板塔等。吸收法的優(yōu)點是可以回收利用有機(jī)溶劑，并且操作彈性比較大，工藝流程簡單，操作和維護(hù)簡單，適用于治理廢氣濃度范圍寬、流量較大、溫度較低和壓力較高情況下的有機(jī)廢氣，但是傳統(tǒng)吸收設(shè)備體積龐大，一次性投資費(fèi)用較高，不適用于中小型企業(yè)，尤其是建廠初期沒有考慮有機(jī)廢氣治理的企業(yè)。

吸收劑性能的優(yōu)劣，是決定吸收操作效果好壞的關(guān)鍵因素之一。根據(jù)國內(nèi)外文獻(xiàn)研究，對于吸收VOCs廢氣的吸收劑主要可以分為三大類：（1）礦物油類吸收劑；（2）高沸點有機(jī)溶劑類；（3）含水復(fù)合吸收劑。水是廉價易得且使用最廣泛的吸收劑，利用水與一些化學(xué)試劑組成復(fù)合吸收劑，比如礦物油和表面活性劑等，來提高VOCs在吸收劑中的溶解度，可降低吸收劑的使用成本。黃小林等以水-柴油作為苯系物吸收劑，吸收劑組成為水：油=1：l，對 p H 值、表面活性劑的選擇和用量、吸收容量等做了大量實驗研究，獲得了比較滿意的結(jié)果。羅教生以水-洗油吸收劑作為甲苯廢氣吸收劑，考察了水和洗油的組成比例、表面活性劑的選擇和吸收劑的pH值，當(dāng)在水:洗油=6:4，添加表面活性劑A和D均為 0.05%，pH值為10條件下，對甲苯的吸收效率較好，可獲得較為滿意的凈化效果。

3 膜分離法

膜分離技術(shù)利用不同氣體分子通過高分子膜的溶解擴(kuò)散速度不同，在一定壓力下實現(xiàn)分離目的。膜兩側(cè)氣體的分壓差是膜分離的驅(qū)動力，可通過壓縮進(jìn)氣或在膜滲透側(cè)用真空泵來實現(xiàn)，因此，膜分離過程常常與冷凝或壓縮過程集成。膜分離技術(shù)目前正處于積極開發(fā)階段，其中，德國的GKSS 公司、美國的MTR公司和日本的日東電工成功地實現(xiàn)了膜技術(shù)回收廢氣中VOC 的工業(yè)化生產(chǎn)，但其主要工業(yè)治理對象為汽油蒸汽、乙烷、氯乙烯等單體，且治理的風(fēng)量較小。膜分離的關(guān)鍵在于膜材料的選擇，目前以硅橡膠膜、中空纖維膜應(yīng)用較多。常見VOC 廢氣治理的膜分離工藝主要有蒸汽滲透、氣體膜分離和膜接觸器等。膜分離法工藝比較復(fù)雜，但可處理之前方法都不能有效治理特殊有機(jī)溶劑。由于有機(jī)溶劑的化學(xué)性質(zhì)千差萬別，采用之前的三種方法都需要利用其特殊的化學(xué)性質(zhì)，不可能同時將多種有毒的有機(jī)溶劑一網(wǎng)打盡，采用多層膜分離的方法能夠分離掉不同的有毒有機(jī)溶劑，可全面又徹底的將多種有毒溶劑回收。

目前的膜分離研究方向是改良原來的膜或者研究新型的膜，制備具有更好的分離能力并且化學(xué)性質(zhì)也會更加的穩(wěn)定的新型膜，比如需要耐高溫，耐腐蝕，耐壓等等，同時還將具有吸收多種有機(jī)溶劑的作用。

隨著新型吸收裝置，如高效霧化裝置、旋轉(zhuǎn)填料床以及新型吸收劑，如檸檬酸鈉表面活性劑、環(huán)糊精、生物柴油等的發(fā)展，吸收技術(shù)在治理有機(jī)廢氣上的優(yōu)勢得以凸顯。采用吸收法治理木器硝基漆涂飾車間廢氣，在實現(xiàn)廢氣達(dá)標(biāo)排放的同時，能充分利用家具企業(yè)現(xiàn)有水簾柜等設(shè)備對漆霧中色漆、粉塵等顆粒物進(jìn)行預(yù)處理，設(shè)備投資、運(yùn)行費(fèi)用相對較低，且對于多屬易燃易爆的VOCs氣體而言，安全性高，但需對吸收飽和后的廢水作二次處理。對涂裝VOCs廢氣進(jìn)行治理時，應(yīng)進(jìn)行綜合考慮，具體包括以下三方面：1)企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及涂飾車間有機(jī)廢氣排放特征，VOCs廢氣的濃度、流量、溫濕度、顆粒物含量等氣體特性會直接影響治理技術(shù)的選擇；2)常見VOCs治理技術(shù)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)性，如設(shè)備投資、運(yùn)行與后期維護(hù)費(fèi)用，方法的去除效率、設(shè)備運(yùn)行的安全性等；3)企業(yè)的生產(chǎn)工藝及可用建設(shè)面積，利用現(xiàn)有的治理設(shè)備盡可能與企業(yè)的排污工藝協(xié)同，同時需考慮設(shè)備安裝時的占地面積。傳統(tǒng)治理技術(shù)由于經(jīng)濟(jì)性相對較高，且在國內(nèi)已有許多應(yīng)用實例，會在一段時間內(nèi)作為主要治理技術(shù)繼續(xù)存在。隨著新材料和新技術(shù)的逐步應(yīng)用，新型治理技術(shù)將更加成熟，但其投入一般較高，在中小企業(yè)較多的家具制造行業(yè)中受到限制。因此，高效率、低成本、低能耗的治理技術(shù)是下階段發(fā)展的重點。

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