? ????揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)是空氣污染物特別是霧霾的主要污染源之一。世界衛(wèi)生組織等機(jī)構(gòu)將VOCs定義為:在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,熔點(diǎn)低于室溫、沸點(diǎn)在323.15~533.15K的有機(jī)化合物總稱,如苯、甲苯、二甲苯、萘等。VOCs來(lái)源于石油化工、制藥、印刷、制鞋、汽車制造、電子制造等行業(yè),據(jù)測(cè)算,全國(guó)揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)排放量高達(dá)3000多萬(wàn)噸,VOCs不僅對(duì)環(huán)境造成破壞,也給人類健康帶來(lái)威脅。世界各國(guó)都制定出了對(duì)VOCs排放量的相關(guān)法律法規(guī),盡量減少乃至消除VOCs的排放。但是,受到生產(chǎn)技術(shù)水平限制,以及成本壓力,大多數(shù)控制VOCs排放的方式還只能在處理尾氣階段。目前控制VOCs排放含量的方法主要包括回收技術(shù)和銷毀技術(shù)。在實(shí)際操作中,往往根據(jù)廢氣中VOCs的風(fēng)量、濃度、種類、經(jīng)濟(jì)價(jià)值等具體情況選擇其中一種或是幾種組合使用。轉(zhuǎn)輪吸附技術(shù),是VOCs回收技術(shù)之一。
國(guó)外技術(shù)現(xiàn)狀和趨勢(shì)
自上世紀(jì)60年代起,歐美等國(guó)家內(nèi)已出現(xiàn)吸附富集-脫附濃縮-蓄熱催化氧化后處理技術(shù)的應(yīng)用,德國(guó)的Dürr公司、美國(guó)Megtec、Enguil公司和加拿大Biothermica公司等,在行業(yè)中占有絕大部分市場(chǎng)。作為整體技術(shù)的核心材料,吸附劑品質(zhì)的提升及其利用方式的改進(jìn)對(duì)提升廢氣治理水平有顯著幫助。瑞典人CarlMunters創(chuàng)新性的提出將吸附材料做成具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)輪用于分離過(guò)程的概念,并于1974年申請(qǐng)了專利。1986年,瑞典Munters公司率先將蜂窩狀沸石轉(zhuǎn)輪用于VOCs廢氣處理。1988年,日本株式會(huì)社西部技研公司將加工成波紋形和平板形的陶瓷纖維紙用無(wú)機(jī)黏合劑粘結(jié)在一起后卷成具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)輪,然后將疏水性沸石涂覆在蜂窩狀通道的表面得到吸附轉(zhuǎn)輪,并將其成功用于VOCs凈化處理。此外,日本霓佳斯公司的相關(guān)產(chǎn)品也代表當(dāng)前世界的先進(jìn)水平。目前在日本、美、歐等國(guó)和臺(tái)灣地區(qū),轉(zhuǎn)輪吸附濃縮技術(shù)在低濃度、大風(fēng)量工業(yè)有機(jī)廢氣的治理得到了普遍應(yīng)用??傮w上來(lái)看,沸石吸附轉(zhuǎn)輪的生產(chǎn)技術(shù)還掌握在國(guó)外企業(yè)手中,主要有瑞典的Munters公司、瑞典DST公司、瑞典ProFlute公司、日本株式會(huì)社西部技研、日本霓佳斯(NICHIAS)公司、日本Daikin(大金)公司、美國(guó)atea-WKUSA等。轉(zhuǎn)輪濃縮后的VOCs采用的燃燒技術(shù)中普遍、高效、徹底的治理技術(shù)是氧化燃燒技術(shù)和催化燃燒技術(shù)。其中,催化燃燒技術(shù)能使VOCs在較低溫度下發(fā)生氧化反應(yīng),有效降低設(shè)備運(yùn)行功率。在催化燃燒技術(shù)的基礎(chǔ)上增加陶瓷蓄熱體與余熱再利用系統(tǒng)即為蓄熱式催化燃燒技術(shù)(簡(jiǎn)稱RCO),能夠顯著節(jié)能降耗。上世紀(jì)日本三菱公司設(shè)計(jì)利用移動(dòng)閥切換的蓄熱裝置,采用了具有高蓄熱能力的陶瓷蜂窩體,并進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用。除了對(duì)設(shè)備工藝的持續(xù)改進(jìn),催化劑的研發(fā)也是影響廢氣處理的關(guān)鍵內(nèi)容。國(guó)外研究者已報(bào)道了一系列Pd、Au、Ce、Al2O3負(fù)載的Pt等不同金屬催化劑用于VOCs催化燃燒降解的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。德國(guó)的SüD-Chemie公司是目前開(kāi)發(fā)VOCs氧化降解催化劑較為成功的企業(yè)之一。雖然少數(shù)國(guó)外公司掌握了沸石濃縮轉(zhuǎn)輪的關(guān)鍵技術(shù),但濃縮系統(tǒng)與氧化系統(tǒng)優(yōu)化匹配方案仍然有待完善,并且國(guó)外相關(guān)產(chǎn)品價(jià)格昂貴,限制了此技術(shù)在國(guó)內(nèi)涂裝、汽車噴涂等行業(yè)的大規(guī)模推廣應(yīng)用。
國(guó)外技術(shù)現(xiàn)狀和趨勢(shì)
國(guó)內(nèi)的沸石吸附濃縮設(shè)備起步較晚,生產(chǎn)企業(yè)多以組裝、代理為主要經(jīng)營(yíng)模式,作為設(shè)備核心的沸石吸附單元基本依賴進(jìn)口,國(guó)外具有生產(chǎn)技術(shù)的企業(yè)也在國(guó)內(nèi)相繼設(shè)立設(shè)備組裝廠。不過(guò),國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的沸石轉(zhuǎn)輪成型及制備技術(shù)水平與國(guó)外的差距正在逐步縮小。截止目前,國(guó)內(nèi)已有多家高校及科研院所的研發(fā)團(tuán)隊(duì)對(duì)沸石轉(zhuǎn)輪進(jìn)行了相關(guān)研究,包括華南理工大學(xué)、浙江大學(xué)等。但是,想要達(dá)到并超越國(guó)外同類產(chǎn)品,就需要?jiǎng)?chuàng)新性研發(fā)轉(zhuǎn)輪制備工藝,形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的轉(zhuǎn)輪制備技術(shù)。近年來(lái),我國(guó)在催化燃燒技術(shù)發(fā)展方面已經(jīng)趨于成熟,國(guó)內(nèi)已有工業(yè)應(yīng)用及推廣的實(shí)例。對(duì)催化燃燒技術(shù)而言,采用蜂窩狀全效換熱器回收低品位熱源、進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì),代表性企業(yè)包括青島華世潔環(huán)??萍加邢薰?、北京創(chuàng)導(dǎo)奧福精細(xì)陶瓷有限公司、福州嘉園環(huán)保股份有限公司等。目前國(guó)內(nèi)有關(guān)工業(yè)有機(jī)廢氣的相關(guān)的技術(shù)規(guī)范有:《揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)污染防治技術(shù)政策》、《吸附法工業(yè)有機(jī)廢氣治理工程技術(shù)規(guī)范》、《催化燃燒法工業(yè)有機(jī)廢氣治理工程技術(shù)規(guī)范》,系列標(biāo)準(zhǔn)有:《HJ/T4389-2007工業(yè)廢氣催化凈化裝置》、《HJ/T386-2007工業(yè)廢氣吸附凈化裝置》、《HJ/T387-2007工業(yè)廢氣吸收凈化裝置》、《GB20101-2006涂裝作業(yè)安全規(guī)程有機(jī)廢氣凈化裝置安全技術(shù)規(guī)定》等。但截至目前,仍然沒(méi)有沸石吸附轉(zhuǎn)輪裝置及沸石吸附蓄熱催化氧化耦合裝置等相關(guān)技術(shù)規(guī)范、制造標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品技術(shù)要求發(fā)布。隨著技術(shù)的不斷完善及涂裝行業(yè)VOCs治理市場(chǎng)的日益擴(kuò)大,亟需制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。總而言之,國(guó)內(nèi)已經(jīng)開(kāi)展了相關(guān)的技術(shù)研究,具有較好的研究基礎(chǔ),但是在核心材料研發(fā)、系統(tǒng)化集成、示范工程應(yīng)用等方面有待突破。綜合水平的提高乃至超過(guò)國(guó)際水平,對(duì)提升國(guó)內(nèi)涂裝等行業(yè)大風(fēng)量、中低濃度VOCs治理水平及裝備水平有顯著幫助,促進(jìn)國(guó)內(nèi)工業(yè)有機(jī)廢氣治理行業(yè)的發(fā)展。