第10章 挥发性有机物污染控制讲解
挥发性有机物的污染控制技术
挥发性有机物的污染控制技术挥发性有机物（VOC）是一种常见的空气污染物，它能够对人类健康和环境造成严重影响。
常见的VOC包括苯、甲苯、二甲苯、乙苯和挥发性有机酸类。
在许多工业生产过程中，VOC常常是一个难以避免的副产品，这使得VOC的控制成为了一个重要的问题。
作为对挥发性有机污染控制的回应，许多控制技术被发明和开发出来，这些技术是有力的手段，可以有效地减少和控制空气中的VOC浓度。
本文将介绍几种常见的VOC污染控制技术。
VELO-SCRUBVELO-SCRUB是一种基于干式吸收剂的技术，它使用粉末活性炭吸附VOC，在某些情况下也会使用NaOH这样的碱性液体来增加吸附剂的吸附能力。
VELO-SCRUB能够分离出干燥污染气体中的大多数VOC，在吸附后，VOC会被吸附剂捕获，然后定期清除。
吸附剂可以在清除后进行再利用或处置，从而减少废物的产生。
活性炭吸附活性炭吸附是一种常见的VOC控制方法，它使用高表面积的活性炭，在吸附空气中的VOC时，它们会以自然扩散的方式进入活性炭微孔中。
在活性炭上吸附的VOC一旦达到一定浓度，就可以通过热解或蒸汽解吸的方式回收。
活性炭吸附在许多行业中得到了广泛应用，包括汽车修理、建筑和油漆喷漆等。
绝热燃烧绝热燃烧是一种通过将VOC的污染气体在高温下燃烧掉的技术。
在绝热条件下，VOC会快速分解，而生成的CO2和H2O会安全排放到大气中。
绝热燃烧需要大量的能源，并且会产生烟雾和火箭发射般的噪音，但却是一种非常有效的处理技术，可以将VOC减少到极低的水平。
生物过滤生物过滤是一种使用生物细菌来降解VOC的技术。
生物过滤器是由一个或多个生物组合物构成的，VOC的污染气体会通过这些组合物，最终被生物细菌进行降解。
生物过滤是一种相对低成本、高效率、环境友好的处理技术，适用于小型、低浓度的VOC 处理。
虽然这些技术相互不同，但它们都具有较高的控制效能和良好的经济性，能够帮助许多企业降低他们的VOC污染量。
挥发性有机物污染控制
CHAPTER 02
挥发性有机物污染控制技术
吸附法
总结词
利用吸附剂的吸附作用去除挥发性有机物。
详细描述
吸附法是利用固体吸附剂（如活性炭、分子筛等）对挥发性有机物进行吸附， 从而达到净化废气的目的。该方法适用于低浓度、低风量、高净化要求的场合 。
吸收法
总结词
利用吸收剂对挥发性有机物进行吸收，再通过解吸回收有机 物。
挥发性有机物污染控制
CONTENTS 目录
• 挥发性有机物污染概述 • 挥发性有机物污染控制技术 • 挥发性有机物污染控制政策与法规 • 挥发性有机物污染控制案例分析 • 挥发性有机物污染控制展望
CHAPTER 01
挥发性有机物污染概述
定义与特性
定义
挥发性有机物（VOCs）是指在常 温下容易挥发的有机化合物，主 要来源于工业生产、交通运输、 能源生产和生活中。
我国《大气污染防治法》明确规定了挥发性 有机物的排放标准和污染控制要求。
《挥发性有机物排放标准 》
我国针对不同行业制定了挥发性有机物排放 标准，限制了VOCs的排放量。
政策与法规的实施与监管
01
02
03
监管体系
建立完善的监管体系，对 VOCs排放进行监测和监 管，确保企业遵守相关法 规。
执法力度
加大执法力度，对违反 VOCs排放标准的企业进 行处罚，提高违法成本。
燃烧法
总结词
通过燃烧将挥发性有机物转化为二氧 化碳和水。
详细描述
燃烧法是利用高温燃烧将挥发性有机 物与氧气进行氧化反应，转化为二氧 化碳和水。该方法适用于处理高浓度 、易燃的挥发性有机物。
生物法
总结词
利用微生物的代谢作用将挥发性有机物转化为无害物质。
第10章 挥发性有机物污染控制讲解
湿或降温等预处理工艺 后，从滤床底部由下向 上穿过由滤料组成的滤 床，VOCs气体由气相 转移至水—微生物混和 相，通过固着于滤料上 的微生物代谢作用而被 分解掉
不过使用的滤料是诸如 聚丙烯小球、陶瓷、木 炭、塑料等不能提供营 养物的惰性材料。
适用范围
目前研究最多，工艺最 成熟，在实际中也最常 用的生物VOCs气体处 理方式方法。
开发阶段。
光催化降解技术
光催化降解技术的本质是在光电转换中进行氧化还原反应。根据半导 体光催化剂的电子结构，当其吸收一个能量不小于其带隙能（Eg）的 光子时，电子会从充满的价带跃迁到空的导带，而在价带留下带正电 的空穴,价带空穴具有强氧化性，而导带电子具有强还原性，它们可以 直接与反应物作用，还可以与吸附在催化剂上的其他电子给体和受体 反应。例如空穴可以使H2O氧化，电子使空气中O2还原，生成H2O2， ·OH基团和·HO2，这些基团氧化能力都很强，能有效地将VOCs污 染物氧化，最终将其分解为CO2、H2O等无机小分子，达到去除VOCs 污染物的目的。
运行时有机气体从塔底进入，在流 动过程中与已接种的挂膜的生物滤 料接触而被净化，净化后的气体由 塔顶排出。滴滤塔集废气的吸收与 液相再生于一体，塔内增设了可附 着微生物的填料，为微生物的生长、 有机物的降解提供了条件。
启动初期，在循环液中接种了经被 处理有机物驯化的微生物菌种，从 塔顶喷淋而下，与进入滤塔的有机 废气逆向流动，微生物利用溶解于 液相中的有机物质，进行代谢繁殖， 并附着于填料表面，形成生物膜， 完成生物挂膜过程。气相主体的有 机物和氧气经过传输进入微生物膜， 被微生物利用，代谢产物CO2等再 经过扩散作用进入气相主体后外排。
热力燃烧工艺流程图
第十章挥发性有机物污染控制
每mol燃料燃烧时放出的热量称为燃烧热（kJ/mol）。
8.4 燃烧法控制 VOCs污染
2. 燃烧动力学
单位时间VOCs减少
dcVOCs dt
vkcV nOCscO m2
多数情况下， 氧气浓度远高于VOCs浓度
vdcVOCs dt
kcVnOCs
或：cc0ex k p (t [t0)]
A、B、C — 经验常数，由实验确定；
8.2 蒸气压及蒸发
挥发的后果
容易发生汽化，进入大气环境，引起污染； 部分有机物在室温时的蒸气压大于大气压，会剧烈沸腾（乙烷
、丙烷、丁烷）； 作为燃料用的有机物如汽油，液化气等，在装卸、运输过程中
都会因挥发排出大量的VOCs
溶解度与排放的关系
100 b
m
c1 c2
ci
c m －混合气体的爆炸极限
c i －i组分的爆炸极限 a , b , m －各组分的百分含量
8.4 燃烧法控制 VOCs污染 二、燃烧工艺
目前在实际中使用的燃烧净化方法有直接燃烧、热力燃烧 和催化燃烧。
1. 直接燃烧
适用于可燃有害组分浓度较高 或热值较高的废气
设备：燃烧炉、窑、锅炉 温度1100oC左右 火炬燃烧：产生大量有害气体、
8.3 VOCs污染预防
控制技术和措施
固定顶罐 浮顶罐：用于储存大量的高挥发性的液体。用于密封 的浮顶盖浮在液面上，液面以上没有空隙。液体注入 或流出时顶盖随之上下浮动，避免上面所讲述的呼吸 损耗。 蒸气回收系统
加油站油气回收
8.4 燃烧法控制 VOCs污染
用燃烧方法将有害气体、蒸汽、液体或烟尘转化为无 害物质的过程称为燃烧法净化，也称焚烧法。
VOC污染控制PPT演示课件
充入、呼吸和排空损耗
呼吸损耗由两部分组成：
金属膨胀系数tank 1.95 105 / 0 F
tank 1.22 105 / 0 C
由于温度变化造成的体积变化＝液体的体积增加＋气体的体
积增加－容器体积的增加。
的关键参数 建议学时数：3学时
第十章 挥发性有机物污染控制
1.蒸气压及蒸发 2.VOCs（volatile organic compounds）污
染预防 3.VOCs污染控制方法和工艺：燃烧法、吸
收法、冷凝法、吸附法、生物法
挥发性有机物的概念
是指在常温下饱和蒸汽压大于约70Pa，常压下 沸点小于260℃的液体或固体有机化合物，碳原 子数小于12的大多数有机物都是VOCs
k
c
n VO
Cs
cm O2
氧气浓度远高于VOCs浓度
v
dcVOCs dt
kcVn OCs
(10-8)
多数化学反应，遵循阿累尼乌斯方程
k Aexp( E ) RT
VOCs燃烧原理及动力学
VOCs
丙烯醛 丙烯腈
丙醇
氯丙烷 苯
1-丁烯 氯苯 环己胺 1，2-二氯乙烷 乙烷 乙醇 乙基丙稀酸酯 乙烯 甲酸乙酯 乙硫醇
A/s-1
lg p A B T
p －平衡蒸气压，mmHg T －系统温度，K
A、B －经验常数
安托万（Antoine）方程
lg p A B tC
t －温度，oC A、B、C －经验常数，参见表10-2
挥发与溶解
Ps－大气压
挥发与溶解
第10章 VOC污染控制
cm－混合气体的爆炸极限 ci －i组分的爆炸极限
a, b, m －各组分的百分含量
燃烧工艺
直接燃烧
适用于可燃有害组分浓度较高或热值较高的废气 设备：燃烧炉、窑、锅炉 温度1100oC左右，产物CO2，H2O和N2 火炬燃烧：产生大量有害气体、烟尘和热辐射， 应尽量避免
燃烧工艺
热力燃烧（Thermபைடு நூலகம்l Combustion)
第一节 定义与排放源
挥发性有机物（Volatile organic compounds， VOCs）是一类有机化合物统称，在常温下他们 的蒸发速率大，易挥发。 WHO：熔点低于室温而沸点在50~260℃之间的 挥发性有机化合物的总称。 EPA：除CO、CO2、碳酸、金属碳化物或碳酸盐 之外的，任何能参加大气光化学反应的含碳化合 物。
乙烷 乙醇 乙基丙稀酸酯 乙烯 甲酸乙酯 乙硫醇
VOCs燃烧原理及动力学
例10-5：试计算燃烧温度分别为538、649和760oC时，去 除废气中99.9%的苯所需的时间。 解：假设燃烧反应为一级，即n=l，对式（10-9）积分， 得 C = exp[ −k (t − t0 )] （10C0 10） 当 T=5380C 时 ， 由 表 10-8 ， 得 k=0.00011/s ， 代 入 式 （10-10），得
第七节 吸附法（Adsorption）
吸附剂选择性强，有效分离，去除低浓度物质 一、吸附工艺
吸附工艺
适于低浓度废气的净化 温度低，540～820oC 必要条件：温度、停留时间、湍流混合
废气
燃烧工艺
热力燃烧
燃烧工艺
催化燃烧（Catalytic Combustion）
燃烧工艺
催化燃烧装置
挥发性有机物污染排放与控制管理
03 挥发性有机物污染控制技术
源头控制技术
生产工艺优化
通过改进生产工艺和设备，降低 生产过程中挥发性有机物的产生 和排放。
原材料替代
使用低挥发性有机物的原材料或 替代品，从源头上减少挥发性有 机物的产生。
密闭与收集系统
建立密闭的生产设施和废气收集 系统，将挥发性有机物废气有效 收集并处理。
过程控制技术
挥发性有机物污染的防治意义
01
VOCs污染防治是环境保护的重要 内容之一，对于改善空气质量、 保障人体健康具有重要意义。
02
加强VOCs排放控制和管理，有利 于推动产业转型升级、促进绿色 发展，同时也符合人民群众对美 好生活的向往和追求。
02 挥发性有机物污染排放现状
排放量与排放源
排放量
近年来，挥发性有机物（VOCs）的 排放量呈上升趋势，对环境造成了严 重污染。
建立挥发性有机物排放标准体系，包括国家排放标准和地方排放标准，并根据实 际情况进行动态调整。
排污许可与总量控制
排污许可
实施排污许可制度，对挥发性有机物排放企业进行排污许可 管理，严格控制排放总量。
总量控制
制定挥发性有机物总量控制目标，通过排污权交易、税收优 惠等手段激励企业减少排放。
环境监测与信息公开
国际合作与经验借鉴
加强国际交流与合作
积极参与国际环保组织活动，分享各国在 VOCs防治方面的成功经验和技术成果。
引进先进技术和管理模式
通过引进国外先进的VOCs控制技术和设备 ，提高国内防治水平。
学习国际法律法规
借鉴国际上针对VOCs排放的法律法规，完 善国内相关法律法规体系。
培养专业人才
加强环保领域人才培养，为VOCs防治提供 智力支持和技术保障。
第十章VOC污染控制
第⼗章VOC污染控制第⼗章挥发性有机物污染控制[教学⽬的] 通过本章的学习，使同学们了解VOCs 性质和来源，理解和掌握VOCs 污染的控制措施，包括燃烧法控制VOCs 、洗涤法控制VOCs 、冷凝法控制VOCs 、吸附法控制VO Cs 、⽣物法控制VOCs 污染。
[教学重点] 本章重点介绍各种VOCs 污染控制[教学难点] 冷凝法控制VOCs 污染，⽣物法控制VOCs 污染[教学⽅法及⼿段] 课堂讲授[课外作业][学时分配] 4学时[教学内容] (1)蒸汽压与蒸发；(2)VOCs 污染预防；(3)燃烧法控制VOCs 污染；(4)洗涤法控制VOCs 污染；(5)冷凝法控制VOCs 污染；(6)吸附法控制VOCs 污染；(7)⽣物法控制VOCs 污染第⼀节蒸⽓压与蒸发⼀、蒸⽓压蒸⽓压是判断有机物是否属于挥发性有机物的主要依据。
液体或固态物质的蒸汽压⼤⼩与温度有关。
温度越⾼，蒸⽓压越⼤。
空⽓中VOCs 的含量低，可视为理想⽓体，可⽤拉乌尔定律估算混合⽓体中VOCs 的含量。
拉乌尔定律：式中：y i ——⽓相中i 组分的摩尔分数(对理想⽓体＝体积%/100)； x i ——液体中i 组分的摩尔分数：p i ——纯组分i 的蒸⽓压； P ——总压。
为了计算⽓液平衡体系的有关多数，在热⼒学中，通常选⽤克劳修斯—克拉佩龙((Clausius －Clapyron)⽅程：(10-2) 式中：p ——与液相平衡的⽓体蒸⽓压，mmHg ；T ——系统温度，K ；A 和B ——由实验确定的经验常数。
通常情形下，实验数据可以⽤安托万(Antoine)⽅程更好地表⽰： )(lg C t B A p +-= (10-3) 式中：t ——温度，℃；A 、B 和C ——经验常数。
⼆、挥发与溶解在实际应⽤中．⼤部分有机物均置于与⼤⽓相通的容器内，因此，容易发⽣汽化，进⼈⼤⽓环境，引起污染。
部分有机物(如⼄烷、丙烷、丁烷)在室温时的蒸⽓压⼤于⼤⽓压，会剧烈沸腾，因此，此类物质必须加压密闭保存，作为燃料⽤的有机物如汽油、液化⽓等，在装卸、运输过程中都会因挥发排出⼤量的VOCs ，加剧⼤⽓环境的污染。
挥发性有机物的环境行为及污染控制
挥发性有机物的环境行为及污染控制挥发性有机物（VOCs）是指在常温常压下，可以被快速挥发成气态的有机化合物。
这些物质来自于车辆尾气、化学工业、印刷、油漆和表面涂层等多种源头。
它们的存在会对人类健康和环境造成危害。
因此，对VOCs的环境行为和污染控制进行探讨，具有重要意义。
环境行为VOCs具有广泛的环境行为，其中最主要的是挥发和扩散。
VOCs挥发的分子量很小，形成的气态有机污染物易引起可见空气污染，特别在城市地区。
污染物的挥发速度取决于气体-液体分配系数、受污染空气的亲疏水性和环境条件，如压力、湿度和温度。
一般来说，温度越高，挥发速度越快，而湿度则能降低挥发速度。
此外，在室内和室外环境下，挥发性有机物可以相互转移和传输，改变分布状态。
VOCs的扩散速度和方向与很多因素有关，如气流、温度、压力、水平空气速度、地形和建筑物等变化。
高温可以增加污染物的扩散速度，平原区域常常伴随着弱气流、较低的气压和温度逆温现象，致使VOCs向地面扩散而不是向上升腾。
因此，峡谷和城市峡谷是最容易形成高浓度VOCs污染的地方。
VOCs污染控制VOCs的控制方法有多种，包括工艺控制和防止废弃物产生、源控制、洁净技术以及涂层底漆等。
其中，源控制是最常用的方法之一。
源控制包括减少VOCs的使用和防止VOCs进入大气中。
对于化学工艺以及制造工艺中的VOCs来源，可以考虑选择低挥发性有机物替代高挥发性有机物、选择优化工艺中减少VOCs产生、加强设备维护，导入节约、清洁、高效的生产方式等方法。
涂层底漆是工业颜料和涂料应用最广泛的领域之一。
在涂层的生产和应用过程中，大量的VOCs被释放到大气中。
底漆涂层可以用于减少VOCs释放。
涂层底漆的核心思想是不同化学物质在不同的环境下对挥发性水平有巨大的影响。
因此，选择低挥发性底漆、优化底漆的配方、以及采用新技术、新工艺、新原料等方法可以有效地减少其挥发性，达到保护环境、节约资源和健康安全的目的。
大气中挥发性有机物污染的源解析与控制策略
大气中挥发性有机物污染的源解析与控制策略大气中挥发性有机物（VOCs）是一种对环境和人类健康有害的污染物，其来源广泛且复杂。
本文将对大气中VOCs的主要来源进行解析，并提出一些控制策略。
一、工业排放是大气中VOCs的重要来源之一。
许多工业过程中产生的有机废气中含有大量的VOCs，如化工厂的排放、油库储罐的挥发等。
这些工业排放中的VOCs主要来自石油化工过程、溶剂使用以及废水处理等。
因此，对工业排放进行监管和减排措施是控制大气中VOCs污染的有效途径。
二、交通运输是大气中VOCs的另一个重要来源。
汽车尾气中的挥发性有机物是造成大气污染的主要因素之一。
汽车燃烧产生的尾气中含有苯、甲醛等有害物质，对空气质量和人体健康有着重要影响。
因此，减少汽车尾气排放、鼓励使用清洁能源交通工具是降低大气中VOCs污染的重要措施。
三、建筑装饰和家居用品是大气中VOCs的另一个重要来源。
许多建筑材料和装饰品中含有挥发性有机物，如地板、涂料、胶水、清洁剂等。
这些物质中的VOCs会随着时间逐渐挥发释放到室内空气中，对人体健康造成潜在威胁。
因此，在购买家居用品时选择低VOCs产品，定期通风以及使用空气净化器等措施可以有效降低室内空气中的VOCs浓度。
四、农业活动也是大气中VOCs的重要来源之一。
农业中使用的农药和化肥中含有大量的有机化合物，这些化合物在使用过程中挥发到空气中，对环境造成污染。
此外，农田中农作物的腐烂也会产生一定量的VOCs。
因此，合理使用农药和化肥，采取农田管理措施以减少有机废弃物的产生是控制大气中VOCs污染的重要途径。
综上所述，大气中挥发性有机物的污染源既有工业排放、交通运输，也有建筑装饰和家居用品以及农业活动。
为降低大气中VOCs的浓度，减少其对环境和人类健康的影响，我们可以通过严格控制工业排放、减少汽车尾气排放、选择低VOCs 产品、合理使用农药和化肥等措施来控制大气中VOCs污染。
同时，加强监管和宣传教育，提高公众对VOCs污染的认识，共同努力保护我们的环境和健康。
《大气污染物控制工程》 挥发性有机物污染控制
空气
饱空和气
纯液体
纯液体
二、挥发与溶解
VOCs的溶解度与其排放和控制密切相关
族
直链烃 环烃 芳烃
醇
酮
醚 酸
部分VOCs在水中的溶解度（25℃）
化合物
正戊烷
异己烷 环己烷 苯甲 苯乙
苯 甲醇、乙醇 正
丙醇、异丙醇 乙二醇 丁醇 环己醇 丙酮 丁酮
甲基异丁基酮
二乙醚 二异丁醚 甲酸 乙 酸 正丁
乙苯
2.7
46
5.4
三、VOCs的排放与来源
VOCs排放源可分为天然源和人为源 天然源主要来自于植被排放 代表性物种：异戊二烯、α-蒎烯、β-蒎烯、甲基丁烯醇
银杏，异戊二烯
油松，单萜
三、VOCs的排放与来源
分部门
中国2007
美国2011
欧盟27国2011
排放量 所占比例 排放量 所占比例 排放量 所占比例
二、VOCs的影响
O3 SOA
烷烃
烯烃
芳香烃 羰基化合物
NOx
OH
O3 NOx
HO2
OH
活
性
组
NOx
NOx
分
二、VOCs的影响
臭氧生成潜势（OFP）
臭氧生成系数MIR 光化学臭氧产生潜势POCP
OFPi
MIR i
VOC i
POCPi
Mean O3,i Mean O3,base case Mean O3,ethylene Mean O3,base case
酸
摩尔质量，g/mol
72 86 84 78 92 106 32、46 60、60 62 74 100 58 72 100 74 102 74 88
《大气污染物控制工程》 挥发性有机物污染控制 (2)
i组分的物料平衡：F ·z i= (1 －f ) F·y i+ f ·F·x i
气液平衡关系yi= mi ·x i代入上式得：
xi
zi
(1 f )m i
f
zi
mi (1 mi) f
由
n
yi
zi
(1 f )
n
f
/ mi
zi mi mi (1 f )
f
xi yi 1 和上式可得f、xi、yi。
mi
po i il
P
中压下，气相为真实气体，当物系分子结构相近时，液相可视为理想溶液
i 1 ，������il, ������iv 取为
1
所以:
mi
fo il
fivo
一、冷凝原理与工艺
冷凝工艺
净化气体
VOCs气体
冷凝器
冷凝的有机物
冷却剂
制冷设备
工艺特点：
适于废气体积分数10-2以上的有机蒸气，回收效率：80%～95%； 常作为其他方法的前处理。
368
1.4
9.5
45.5
308
甲醛
7
73
87.5
913
3.7
10.2
114
314
乙醛
4
57
73.3
1045
6.2
15.9
256
656
氯乙烯
4
22
104
573
9.7
12.8
392
517
丙烯腈
3
17
66.2
375
1.1
6.4
内科大大气污染控制工程教案第10章 挥发性有机污染物控制
催化燃烧实际上为完全的催化氧化，即在催化剂作用下，使废气中的有害可燃组分完全氧化为二氧化碳和水。由于绝大部分有机物均具有可燃烧性，因此催化燃烧法已成为净化含碳氢化合物废气的有效手段之一。
与其他种类的燃烧法相比，催化燃烧法具有如下特点：催化燃烧为无火焰燃烧，安全性好；要求的燃烧温度低，故辅助燃料消耗少；对可燃组分浓度和热值限制较小；为使催化剂延长使用寿命，不允许废气中含有尘粒和雾滴。
燃烧反应是放热反应，可用普通的热化学反应方程式来表示，每摩尔燃料燃烧时所放出的热量称为燃烧热，单位为kJ/mol。热化学方程式是进行物料衡算、热量衡算及设计燃烧装置的依据。
二、燃烧工艺
1、直接燃烧Leabharlann 直接燃烧是把废气中可燃有害组分当作燃料直接燃烧。因此，该方法只适用于净化含可燃有害组分浓度较高的废气，或者用于净化有害组分燃烧时热值较高的废气。
1、接触冷凝
接触冷凝是指在接触冷凝器中，被冷凝气体与冷却介质（通常采用冷水）直接接触而使气体中的VOCs组分得以冷凝，冷凝液与冷却介质以废液的形式排除冷却器。接触冷凝有利于强化传热，但冷凝液需进一步处理，常用的冷凝设备有喷射塔、喷淋塔、填料塔和筛板塔。
2、表面冷凝
表面冷凝也称间接冷却，冷却壁把冷凝气与冷凝液分开，因而冷凝液组分较为单一，可以直接回收利用。常用的间接冷凝设备有列管冷凝器、翅管空冷冷凝器、喷淋式冷凝器及螺旋板冷凝器。
一、冷凝原理
物质在不同的温度和压力下，具有不同的饱和蒸气压。对应于废气中有害物质的饱和蒸气下的温度，成为该混合气体的露点温度。也就是说，在一定压力下，某气体物质开始冷凝出现第一个液滴时的温度，即为露点温度，简称为露点。因此，混合气体中有害物质的温度必须低于露点，才能冷凝下来。在衡压下加热液体，液体开始出现第一个气泡时的温度，简称泡点，冷凝温度一般在露点和泡点之间，冷凝温度越接近泡点，则净化程度越高。通常也可用压缩法使气态有害物质在临界温度下临界压力下变成液态，从而除去或回收有害物质，但由于费用较高，目前很少使用。
大气污染控制工程：第10章 挥发性有机物污染控制
➢ 含有50余种碳氢化物和其他痕量物质 ➢ 常表示为C8H17 ➢ 使用中排放大量VOCs气体
汽油的挥发量是 温度、蒸汽压、 分子量的函数
汽油已挥发部分所占的百分比/%
第三节 VOCs控制方法和工艺
❖ 燃烧法 ❖ 吸收（洗涤）法 ❖ 冷凝法 ❖ 吸附法 ❖ 生物法
第三节 VOCs控制方法和工艺
一、燃烧法（Combustion）
❖ 适用于可燃或高温分解的物质 ❖ 燃烧最终产物是CO2和H2O,不能回收有用物质，但可
回收热量 VOCs燃烧转化原理：
燃烧反应，如 C8H17 12.25O2 8CO2 8.5H2O Q
C6H6 7.5O2 6CO2 3H2O Q H2S 1.5O2 SO2 H2O Q
第十章 挥发性有机物污染控制 VOCs（volatile organic compounds）
❖ VOCs定义与排放源 ❖ 蒸汽压及蒸发 ❖ VOCs污染预防 ❖ VOCs污染控制方法和工艺(重点)
1、VOCS定义
第一节 VOCs概述
国际范围内没有统一的定义。 WHO：熔点低于室温而沸点在50～260℃之间的挥发性有机化 合物。
Q －燃烧时放出的热量
第三节 VOCs控制方法和工艺
燃烧与爆炸： 燃烧极限范围：混合气体中含有的氧和可燃组分在一定浓度范围 内，某一点被燃着时产生的热量，可以继续引燃周围的混合气体， 此浓度范围就是燃烧极限浓度范围。 爆炸：当燃烧在一有限空间迅速蔓延，则形成爆炸。
➢ 燃烧极限浓度范围＝爆炸极限浓度范围 ➢ 可燃组分范围：爆炸上限（氧气不足），爆炸下限（热
第三节 VOCs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
中国地质大学武汉大气污染控制工程第10章VOC污染控制
VOCs危害
VOC的成分复杂，具有的特殊气味能导致人体呈 现种种不适应，并具有毒性、刺激性、致癌作用，特别 是苯、甲苯及甲醛对人体健康会造成很大的伤害。
目前VOC中优先控制的污染物是苯、甲苯和甲醛，同 时也需控制VOC的总浓度。
VOCs危害
Molhave以总挥发性有机化合物来考察多种VOC对人体健康的影响， 研究结果表明：在VOC的总质量浓度小于0.2mg/m3时，不会对人体健康造成危害；
有机物种类 烃类 酮类 酯类 醇类 聚合物单体
有机物实例 乙烷、二氯甲烷、三氯乙烷、四氯化碳、环己烷、三氯乙 烯、四氯乙烯、苯、甲苯、二甲苯、三氯苯、石脑油等 丙酮、环己酮等
醋酸乙酯、醋酸丁酯等
甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇
氯乙烯、丙烯酸、丙烯酸酯、苯乙烯等
❖ 工艺
根据系统中微生物的存在形式，可将生物处理工艺分为 悬浮生长系统和附着生长系统。
1、油漆、涂料、润滑油等化学制品在表面涂层的广泛应用； 2、工业与生活废物的焚烧； 3、机动车尾气的排放； 4、新型建材、保温材料及室内装潢材料广泛使用； 5、同时化妆品、除臭剂、杀虫剂、除草剂和品种繁多的洗涤剂应用； 6、污水处理、垃圾填埋、堆肥 7、……
导致大量的VOC排放到大气中
s排放
说明多种VOC混合存在并相互作用于人体，其危害程度大大增加。
VOCs控制技术
净化方法选择原则： （1）污染物的性质 （2）污染物的浓度 （3）生产的具体情况及净化要求 （4）经济性
VOCs控制方法和工艺
❖ 燃烧法 ❖ 吸收（洗涤）法 ❖ 冷凝法 ❖ 吸附法 ❖ 生物法
一、燃烧法（Combustion）
五、生物法（Biological Oxidation）
❖净化原理：
十章挥发有机物污染控制
3）安托万（Antoine)方程
lg p A B (t C)
式中：t——温度，ºC； A、B、C——实验确定的经验常数。
t
5 9
(t F
32)
t — 摄氏度,C;
tF — 华氏度,F.
二、挥发与溶解 1、挥发
2、溶解
族 直链烃
环烃 芳烃
醇
酮
醚 酸
部分VOCs在水中的溶解度（25℃）
失眠、烦躁、痴呆、没精神 神经障碍
丙酮
运动障碍、四肢末端感觉异 常
末梢神经障碍
甲醛、200＃溶剂、甲苯、二甲苯
腹泻、便秘、恶心
消化器官障碍
丁醇、丙酮、烃类
出汗异常、手足发冷、易疲 劳
自律神经障碍
氯苯、200＃溶剂
皮炎、哮喘、自身免疫病变 免疫系统障碍
200＃溶剂、醋酸丁酯、醋酸乙酯、甲 醛、丙酮
结膜发炎
2、汽油的转移和呼吸损耗 平均分子式：C8H17，平均分子量：113。
汽油已挥发部分所占的百分比/%
3、转移损耗控制方法
浮顶罐，用于储存大量的高挥发性的液体。用于密封的浮顶盖浮在 液面上，液面以上没有空隙。液体注入或流出时顶盖随之上下浮动， 避免上面所讲述的呼吸损耗。但是这种密封方式（一般采用有弹性 的橡胶薄盖，类似于汽车上的雨刷）并不是完美的，仍然会有密封 损失。这张草图没有给出防雨雪装置和其他的细节。
3、来源
石油开采与加工、炼焦与炼焦油加工、煤矿、木材干馏， 天然气开采与利用
化工生产，包括石油化工、染料、涂料、医药、农药、炸 药、有机合成、试剂、洗涤剂、黏合剂等生产工厂
各种内燃机 燃煤、煤油、燃气锅炉与工业炉 油漆、涂料喷涂作业，使用含有机黏合剂的作业 各种有机物的燃烧与加热装置、运输装置及贮存装置 食品、油脂、皮革、毛的加工部门 粪便池、沼气池、发酵池及垃圾处理站
《大气污染控制工程》教案 第十章
第十章挥发性有机物污染控制VOC S是一类有机化合物的统称，在常温下它们的蒸发速率大，易挥发。
有些VOC S是无害的，有些则是有害的。
VOC S部分来源与大型固定源（如化工厂）的排放，大量来自交通工具、电镀、喷漆以及有机溶剂使用过程中所排的废气。
第一节蒸气压及蒸发一、蒸气压是判断有机物是否属于挥发性有机物的主要依据。
液态或固态物质的蒸气压的大小与温度有关，温度越高，蒸气压越大。
例10－1例10－2二、挥发与溶解污染预防第二节VOCS一、VOC S替代涂料施工、喷漆、电缆、印刷、粘接、金属清洗等行业都需要利用有机溶剂作为原材料的稀释剂或清洗剂，在使用过程中，这些有机溶剂绝大部分经挥发进入到大气环境中，造成严重的局部污染。
因此，采用无毒的或低毒原材料代替部分有机溶剂，做到不排或少排有害的是减少VOC S这类污染物的有效途径。
二、工艺改革通过工艺改革以减少VOC S的形成比末端治理措施更为经济有效。
三、泄漏损耗及控制1.充入、呼吸和排空损耗2.汽油的转移和呼吸损耗污染第三节燃烧法控制VOCS一、燃烧转化机理及燃烧动力学（自学）二、燃烧工艺1.直接燃烧也称为直接火焰燃烧，它是把废气中可燃有害组分当作燃料直接燃烧。
因此，该方法只适用于净化含可燃有害组分浓度较高的废气，或者用于净化有害组分燃烧时热值较高的废气。
2.热力燃烧用于可燃有机物质含量较低的废气净化处理工艺。
3.催化燃烧法实际上为完全的催化氧化，即在催化剂作用下，使废气中的有害可染组分完全转化为二氧化碳和水。
此法已成为净化含碳氢化合物废气的有效手段之一。
污染第四节吸收法控制VOCS一、吸收工艺及吸收剂1.吸收工艺吸收工艺如图10－8。
2.吸收剂吸收剂必须对被去除的VOC S有较大的溶解性。
同时，如果需回收有用的VOC S 组分，则回收组分不得和其他组分互溶；吸收剂的蒸气压必须相当低，如果净化过的气体被排到大气中，吸收剂的排放量必须降到最低。
二、吸收设备（自学）污染第五节冷凝法控制VOCS一、冷凝原理物质在不同的温度和压力下，具有不同的饱和蒸气压。
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题。
其工艺流程如下：
吸附法净化的工艺流程
燃烧极限浓度范围＝爆炸极限浓度范围
对空气而已，氧的体积百分含量为21%，因此只要确定空 气中可燃组分的浓度即可，该极限范围有上限与下限2个 值。空气中可燃组分低于下限时，燃烧产生的热量不足以 引燃周围混合气体，因而，不能继续燃烧，也不会引起爆 炸；空气中可燃组分高于爆炸上限时，由于氧气不足也不 能引起爆炸。
接燃烧法
直接燃烧法，又称火焰燃烧法，它是把可燃的VOCs
当作燃料来燃烧的一种方法。该法适合处理高浓度 VOCs,燃烧温度控制在1100℃以上，去除效率95%以
上。
热力燃烧法要求VOCs在较高气速下(4.5～7.5 m/s)进入热交换
器增温后，通入热力燃烧室，控制反应温度700～870℃，停留 时间0.3～1 s进行燃烧。该法适用于处理高浓度VOCs。去除率 可达95%以上。其工艺流程如下：
第10章 挥发性有机物污染控制
教学内容 §1 蒸汽压与蒸发 §2 VOCs污染预防 §3 VOCs污染控制
教学要求 要求了解VOCs性质和来源，理解和掌握VOCs污染的控制措 施，包括燃烧法控制VOCs、洗涤法控制VOCs、冷凝法控制 VOCs、吸附法控制VO Cs、生物法控制VOCs污染。 教学重点 本章重点介绍各种VOCs污染控制。
VOCs 对人体健康的危害主要表现在以下几个方面：
危害呼吸系统： 呼吸困难﹑胸闷﹑使呼吸次数减少，严重时导致昏迷或 死亡； 危害循环系统： 呼吸变化导致脉搏和血压变化，使人体产生头晕、头 痛、缺氧﹑心跳﹑血压不正常和心血管疾病； 危害消化系统： 经常接触 VOCs 物质，会使出现人厌食，恶心甚至呕 吐，进而发展为消化功能减退； 危害内分泌系统： 经常受VOCs 物质刺激，内分泌系统的分泌功能会紊 乱，影响机体的代谢活动；
工艺改革
通过工艺改革以减少VOCs的形成比末端治理措施更 为有效。
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。 减少石油及石化生产过程中的原料及成本等的各种 损耗是减少VOCs排放的重要措施。回收利用放空气 体，改进改善工艺设备减少油品的挥发损失。
有机废气的净化
甲醛也是挥发性有机化合物，但甲醛易溶于水，与其他挥
发性有机化合物有所不同，室内来源广泛，释放浓度也 高。因此，常把甲醛与其他挥发性有机化合物分别阐述。
VOCs 来源
燃料的燃烧；
1 来源
建筑材料、室内装饰材料和生活及办公用品。 例如：有机溶剂、油漆及含水涂料；
工业废气、汽车尾气、光化学烟雾等。
VOCs 危害
VOCs的定义
根据WHO定义，VOCs 是指在常温下，沸点50℃-260℃ 的各种有机化合物。
VOCs 按化学结构可分为：烷类、芳烃类、酯类、醛类 和其他等。目前已鉴定出的有300多种。最常见的有苯、甲 苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、三氯甲烷、三氯乙烷、 二异氰酸酯（TDI）、二异氰甲苯酯等。
VOCs 处理技术
燃烧法 溶剂吸收法 吸附法 冷凝法
控制技术
生物法 吸附-催化氧化技术 光催化降解技术 等离子体
燃烧法
燃烧法是利用VOCs易燃烧性质进行处理的一种方法。VOCs气 体进入燃烧室，在足够高的温度、过量的空气、高温湍流条件 下，进行完全燃烧，最终生成CO2、H2O后外排。但存在投资 较高、运行费用高且不完全燃烧会产生二次污染的缺点。
危害神经系统： 长期受到低浓度VOCs 物质刺激会引起嗅觉疲劳、嗅觉 丧失，最后导致大脑皮质兴奋和抑制的调节功能失调。
§2 VOCs污染预防
VOCs控制技术可分为两类
改进工艺技术、更换设备和防止泄漏为主的预防性措施
替换原材料，减少引入到生产过程中的VOCs总量 改变运行条件，减少VOCs的形成和挥发 更换设备等，减少VOCs泄露
热力燃烧工艺流程图
催化燃烧法是VOCs经过热交换器、预热器加温后，进入催
化反应器，进行催化燃烧。该法适用于低浓度 VOCs 的处理。 其工艺流程如下：
催化燃烧工艺流程图
吸收法的原理是采用低挥发或不挥发性溶剂对VOCs进行吸 收，再利用VOCs分子和吸收剂物理性质的差异进行分离。 吸收效果主要取决于吸收剂的吸收性能和吸收设备的结构特 征、VOCs种类、浓度、性质和吸附系统的操作温度、湿度、压 力等因素。 该方法具有技术成熟、运行简单的优点,但存在处理效果很难
基本方法：冷凝法、吸收法、吸附法、燃烧（催 化燃烧、热力燃烧或直接燃烧）、膜法、生物法 等，或上述方法的组合。 选择方法：既考虑技术上的可行性，又考虑经济 上的可行性。具体应从污染物的性质、浓度、净 化要求并结合生产中的具体情况以及投资、运转 费用、回收效益等诸方面予以考虑，同时还要综 合考虑环境效益和社会效益。
通常采用的燃烧方式有直接燃烧法、热力燃烧法和催化燃烧 法。据资料介绍，当废气的质量浓度超过1500ppm时，焚烧 法是唯一有效的办法 。
VOCs燃烧原理及动力学
燃烧与爆炸 当混合气体含有的氧和可燃组分在一定的浓度范围内，某一 点被燃着时产生的热量，可以继续引燃周围的混合气体，此 浓度范围就是爆炸极限浓度范围
末端治理为主的控制性措施
VOCs控制技术
VOCs替代
涂料施工、喷漆、电缆、印刷、粘接、金属清洗等行业均需利 用有机溶剂，在使用时有机溶剂绝大部分经挥发进入大气环 境，造成严重的局部污染，而且还有可能造成对健康环境的潜 在危害。因此，采用无毒或低毒原料替代或部分代替有机溶 剂，做到不排或少排有害的VOCs，是减少这类污染的有效途径。
达到期望标准。且不同VOCs气体需要使用不同的洗涤液，因而
运行费用高，此外还必须对排液进行处理。
其工艺流程如下：
吸收一般吸工艺流程图
吸附法
吸附法控制VOCs的原理是将含VOCs的气态混合物与多孔性固 体接触时，利用固体表面存在的未平衡的分子吸附力或化学键 力，把混合气体中VOCs组分吸附留在固体表面的分离过程。 该方法的优点是设备简单，动力消耗少，去除效果好，但是由于 吸附容量的限制而存在再生和更换的问题以及产生二次污染问