一、国内外研究现状和发展趋势 

有机废气品种繁复，来历广泛，处理难度大，一次性出资和操作费用高，基本上无收回运用价值。成分杂乱的有机废气则愈加难以净化、别离和收回。 

挥发性有机化合物(VOCs)作为有机化合物首要分支，是指在常温下饱满蒸气压大于70Pa、常压下沸点在260℃以内的有机化合物。从环境监测角度来讲， 指以氢焰离子检测器测出的非甲烷烃类检出物的总称，包含烃类、氧烃类、含卤烃类、氮烃及硫烃类化合物。VOCs品种繁复，分布面广，根据部分国外首要环境 优先污染物名录，VOCs占80％以上。日本1974－l985年环境普查表明，在检出的化学毒物中，卤代烃类多共52种，一般烃类次之共43种，含氮 有机物（首要是硝基苯和苯胺类化合物）共40种，以上三类占总检出毒物的70％。VOCs污染严峻，与NOx、CnHm在阳光效果下发作光化学反应，吸收 地表红外辐射引起温室效应；损坏臭氧层构成臭氧空泛，引起人体致癌和动植物中毒。 

跟着VOCs污染规划的不断扩大和人们对其危害的逐步知道，1979年联合国欧洲经济委员会在日内瓦举办跨国大气污染会议，要害评论了VOCs操控问 题，1991年11月经过了《VOCs跨国大气污染议定书》，要求签字国以1988年VOCs排放量为基准，到1999年每年削减30％；1990年，美 国修订了清洁空气法（CAA），要求到2000年将VOCs的排放量削减70％。为此，开发VOCs代替产品，寻觅VOCs操控优技能已成为处理 VOCs污染的必经之路。 

跟着世界各国对VOC污染和VOC治理的日益注重和环保法规不断严厉VOC的排放规范，其处理技能亦在逐步改进和完善。 

（一）有机废气处理技能  

在1925年欧洲就开宣告固定床活性碳吸附设备，1958年日本也开始运用该项技能。这是一种十分经典、成熟的方法，可用于处理任何浓度的常温有机废气， 但处理低浓度、大风量有机废气时，设备巨大，不经济。关于排气温度较高的高浓度有机废气的处理，首要由美国于1950年开发成功以天然气为燃料的直接焚烧 技能。1965年日本与美国协作，将该项技能引入日本。该法需将有机废气加热到760℃，方可将有机溶剂氧化分解为无害的CO2和H2O，其缺陷是燃料费 高，故在欧美等天然气廉价的区域运用广泛。后来人们开宣告催化焚烧技能，因为催化剂的效果可在300—350℃的低温下将有机溶剂氧化分解，因而大大下降了燃料费而且发作的NOx量十分少。其缺陷是需对废气中易引起催化剂中毒的物质和粉尘进行前处理，别的，在催化焚烧设备中运用的热交换器换热功率较低，约 在50％。为了提高热功率，下降作业本钱，美国于1975年开宣告换热功率在90％以上的蓄热式焚烧设备。因为其作业费用的下降，因而，可用于处理中等浓 度有机废气。随后欧洲也展开了该项技能的开发。日本针对美国蓄热焚烧方法又开宣告催化焚烧设备的改良型——蓄热催化氧化方法，并于1977年由日铁化工机首要售出产品。该产品可较经济地对高、中浓度的、温度较高的有机废气进行处理。 

整体而言，依照处理的方法，有机废气处理的方法首要有两类：一类是收回法，另一类是消除法。收回法首要有炭吸附、变压吸附、冷凝法及膜别离技能，收回法是经过物理方法，用温度、压力、挑选性吸附剂和挑选性浸透膜等方法来别离VOC的。消除法有热氧化、催化焚烧、生物氧化及集成技能；消除法首要是经过化学或生 化反应，用热、催化剂和微生物将有机物改动成为CO2和水。 

1、收回技能 

（1）炭吸附法 

炭吸附是现在广泛运用的收回技能，其原理是运用吸附剂（粒状活性炭和活性炭纤维）的多孔结构，将废气中的VOC捕获。将含VOC的有机废气经过活性炭床，其间的VOC被吸附剂吸附，废气得到净化，而排入大气。 

当炭吸附抵达饱满后，对饱满的炭床进行脱附再生；通入水蒸汽加热炭层，VOC被吹脱放出，并与水蒸汽构成蒸汽混合物，一起脱离炭吸附床，用冷凝器冷却蒸汽混 合物，使蒸汽冷凝为液体。若VOC为水溶性的，则用精馏将液体混合物提纯；若为水不溶性，则用沉析器直接收回VOC。因涂料中所用的“三苯”与水互不相 溶，故能够直接收回。 

炭吸附技能首要用于废气中组分比较简略、有机物收回运用价值较高的状况，其废气处理设备的尺寸和费用正比于气体中VOC的数量，却相对独立于废气流量；因 此，炭吸附床更倾向于稀的大气量物流，一般用于VOC浓度小于5000PPM的状况。适于喷漆、印刷和粘合剂等温度不高，湿度不大，排气量较大的场合，尤 其对含卤化物的净化收回更为有用。 

（2）冷凝法 

冷凝法是简略的收回技能，将废气冷却使其温度低于有机物的露点温度，使有机物冷凝变成液滴，从废气中别离出来，直接收回。但这种状况下，脱离冷凝器的排放 气中仍含有恰当高浓度的VOC，不能满意环境排放规范。要取得高的收回率，体系需求很高的压力和很低的温度，设备费用显著地添加。 

冷凝法首要用于高沸点和高浓度的VOC收回，适用的浓度规划为＞5％(体积)。 

（3）膜别离技能   

膜别离体系是一种新式别离技能，其流程简略、收回率高、能耗低、无二次污染。  

膜别离技能的基础就是运用对有机物具有挑选浸透性的聚合物膜，该膜对有机蒸气较空气更易于浸透10－100倍，然后完结有机物的别离。 

简略的膜别离为单级膜别离体系，直接使紧缩气体经过膜外表，完结VOC的别离，但单级膜因别离程度很低，难以抵达别离要求，而多级膜别离体系则会大大添加设备出资。 

MTR开发了一种新式的集成膜体系，仅运用单级膜，就能够大大提高收回率，并下降体系的费用。 

该技能结合紧缩冷凝和膜别离两种技能的特征，来集成完结别离。用紧缩机先将进料气提高到压力，然后将进料气送到冷却器冷凝，使部分VOC冷凝下来，冷凝 液直接放入储罐。脱离冷凝器的非凝气体仍含恰当数量的有机物，并具有很高的压力，能够作为膜浸透的驱动力，使膜别离不再需求附加的动力。将非凝气送到膜系 统，有机挑选浸透膜将气体分红两股物流，脱除了VOC的未浸透侧的净化气被排放；浸透物流为富集了有机物的蒸汽，该浸透物流循环到紧缩机的进口。体系一般 能够从进料气中移出VOC达99％以上，并使排放气中的VOC抵达环保排放规范。 

该体系的特征是末浸透物流的浓度独立于进料气的浓度，该浓度由冷凝器的压力和温度决议。  

（4）变压吸附技能 

该技能运用吸附剂在压力下，先吸附有机物。当吸附剂吸附饱满后，进行吸附剂的再生。再生不是运用蒸汽，而是经过压力变换来将有机物脱附。当压力下降时，有机物从吸附剂外表脱附放出。其特征是无污染物，收回功率高，能够收回反应性有机物。可是该技能操作费用较高，吸附需求加压，脱附需求减压，环保中运用较少。 

收回技能的适用规划： 

粒状活性炭首要用于脂肪和芳香族碳氢化合物、大部分含氯溶剂、常用醇类、部分酮类和酯类等的收回。常见的有：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，活性炭纤维吸附则可收回苯乙烯和丙烯晴等反应性单体，但费用较粒状活性炭吸附要高的多。吸附法已广泛用在喷漆作业的“三苯”、 醋酸乙酯、制鞋作业的“三苯”，印刷作业的甲苯、醋酸乙酯、电子作业的二氯甲烷和三氯乙烷的收回。炭吸附法要求废气中的VOC不能超过5000PPM，并 且湿度不能＞50％；当浓度＞5000PPM时，则需在吸附前稀释，对部分酮、醛、酯等含活性的物质不适用，该类VOC会与活性炭或在活性炭外表发作反 应，堵塞炭孔，使活性炭失活。 

冷凝法对高沸点的有机物效果较好，对中等和高挥发的有机物收回效果欠好，该法合适VOC浓度＞5％的状况，收回率不高。而大部分废气中均存在水分，温度低于0℃时会结冰，下降体系的可靠性，故很少单独运用。 

膜别离方法合适于处理较浓的物流，即0.1％＜VOC浓度＜10％，膜体系的费用与进口流速成正比，与浓度则关系不大。它适于高浓度、高价值的有机物收回，其设备费用较高。 

工业上现已从聚烯烃设备的冲洗气中收回烯烃单体和氦气。在环保范畴，从加油站收回碳氢化合物；从制冷设备、气雾剂及泡沫塑料的出产和运用进程中收回CFC， 从PVC加工中收回氯乙烯单体。此技能十分有出路，跟着新膜的出现和体系造价的下降，它会成为一种重要的收回手法。 

2、消除技能  

（1）热氧化 

热氧化体系就是火焰氧化器，经过焚烧来消除有机物的，其操作温度高达700℃－1,000℃。这样不可避免地具有高的燃料费用，为下降燃料费用，需求收回脱离氧化器的排放气中的热量。收回热量有两种方法，传统的间壁式换热和新的非稳态蓄热换热技能。 

间壁式热氧化是用列管或板式间壁换热器来捕获净化排放气的热量，它能够收回40％－70％的热能，并用收回的热量来预热进入氧化体系的有机废气。预热后的废气再经过火焰来抵达氧化温度，进行净化，间壁换热的缺陷是热收回功率不高。 

蓄热式热氧化（简称RTO）收回热量选用一种新的非稳态热传递方法。首要原理是：有机废气和净化后的排放气替换循环，经过多次不断地改动流向，来大地捕获热量，蓄热体系提供了高的热能收回。 

在某个循环周期内，含VOC的有机废气进入RTO体系，首要进入耐火蓄热床层1（该床层已被前一个循环的净化气加热），废气从床层1吸收热能使温度升高，然 后进入氧化室；VOC在氧化室内被氧化成CO2和H2O，废气得到净化；氧化后的高温净化气脱离焚烧室，进入另一个冷的蓄热床层2，该床从净化排放气中吸 收热量，并储存起来(用来预热下一个循环的进入体系的有机废气)，并使净化排放气的温度下降。此进程进行到时刻，气体流动方向被反转、有机废气从床层 2进入体系。此循环不断地吸收和放出热量，作为热阱的蓄热床也不断地以进口和出口的操作方法改动，发作了热能收回，热收回率可高达95％，VOC的消 除率可达99％。 

（2）催化焚烧 

催化焚烧是一品种似热氧化的方法来处理VOC的，它净化有机物是用铂、钯等贵金属催化剂及过渡金属氧化物催化剂来代替火焰，操作温度较热氧化低一半，一般为 250℃－500℃。因为温度下降，容许运用规范资料来代替贵重的特别资料，大大地下降设备费用和操作费用。与热氧化相似，体系仍可分为间壁式和蓄热式两 类热量收回方法。 

间壁式催化焚烧是在催化床后设一个换热器，该换热器在下降排放气温度的一起，也预热含VOC的有机废气，其热收回达60％—75％。该类氧化器早已用于工业进程。 

蓄热催化焚烧（简称为RCO）是一种新的催化技能。它具有RTO收回能量的特征和催化反应的低温操作及能量有用性的利益，将催化剂置于蓄热资料的顶部，来使净化抵达优，其热收回率高达95％－98％。 

RCO体系性能的要害是运用专用的催化剂，浸渍在鞍状或是蜂窝状陶瓷上的贵金属或过渡金属催化剂，容许氧化发作在RTO体系温度的一半，既下降了燃料耗费，又下降了设备造价。 

现在，有的国家现已开始运用RCO技能进行有机废气的消除处理，许多RTO设备已开始改动成RCO，这样能够削减操作费用达33％－75％，并添加排放气流量达20％－40％。  

（3）集成技能（炭吸附＋催化氧化）    

关于大流量、低浓度的有机废气，单一运用上述方法处理费用太高，不经济。运用炭吸附具有处理低浓度和大气量的优势，先用活性炭捕获废气中的有机物，然后用小 得多流量的热空气来脱附，这样可使VOC富集10—15倍，大大地削减了处理废气的体积，使后处理设备的规划也大幅度地下降。把浓缩后的气体送到催化焚烧 设备中，运用催化焚烧适于处理较高浓度的特征来消除VOC。催化焚烧放出的热量能够经过间壁换热器，来预热进入炭吸附床的脱附气，下降体系的能量需求量。 

该技能运用炭吸附处理低浓度和大气量的持点，又运用催化床处理适中流量、高浓度的优势，构成一种十分有用的集成技能。国内也已开始运用此技能，用于喷漆、印刷和制鞋等排放大流量、低浓度有机废气作业的处理。