栾志强谈吸附材料与VOCs净化
——专访中国环保产业协会废气净化委员会副主任委员兼副秘书长、防化研究院研究员栾志强先生
2011年11月12日至13日，“VOCs吸附净化材料及其工程应用交流研讨会” 在江西景德镇市召开。会议由中国环境保护产业协会废气净化委员会主办，景德镇佳奕新材料有限公司承办。相关吸附材料研发、生产单位，从事VOCs吸附净化治理的工程公司、从事吸附材料研发工作的专家学者等40余人参加了会议。本次会议以“吸附材料与VOCs净化”为主题，旨在对VOCs治理中所需的关键吸附材料的研究现状和发展趋势进行专题讨论和研讨。
为进一步了解本次会议及VOCs废气污染防治工作的相关内容，谷腾环保网采访了中国环保产业协会废气净化委员会副主任委员兼副秘书长、防化研究院研究员栾志强先生。
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栾志强
中国环保产业协会废气净化委员会副主任委员兼副秘书长、防化研究院研究员
谷腾环保网：请问这次会议的背景和意义是怎样的？
栾志强：随着我国工业生产活动的不断增加，VOCs的污染已经成为目前我国重点城市群和重点区域大气复合污染的重要前体物质之一。2010年5月国办转发了《环境保护部门关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量指导意见的通知》（国办发[2010] 33号），正式地从国家层面上提出了加强挥发性有机物污染防治工作的要求，将VOCs和SO2、NOx、颗粒物一起列为改善大气环境质量的防控重点污染物。可以预见，在今后一段时间以内，VOCs的污染控制工作将成为我国大气污染控制的重点工作之一。
吸附技术是最为常用的VOCs净化技术，而吸附材料视吸附技术的基础，吸附材料的优劣和选用正确与否关系到整个吸附工艺的成败。在工程应用中，面对各种各样性能的吸附材料，有时应用方在选择时无所适从，而同时生产吸附材料的厂家对应用要求理解不到位，片面追求理论吸附性能，会产生偏离工程实际的情况。所以经常会造成各种矛盾和问题。为了在吸附材料厂家和工程应用公司之间更好的沟通，直接交流供需双方的需求，废气净化委员会本着为企业服务的宗旨，决定召开“VOCs吸附净化材料及其工程应用交流研讨会”，会议主题是“吸附材料与VOCs净化”。
谷腾环保网：为什么选择在江西景德镇市召开此次会议？
栾志强：委员会根据会议主题决定选择发展情况良好的吸附材料厂家所在地进行会议，大家可以对材料公司进行参观考察与交流。景德镇有佳奕新材料有限公司、特种陶瓷研究所、嘉园特种陶瓷制造厂等多家蜂窝状吸附材料公司，为国内生产蜂窝状活性炭的发源地，在吸附材料生产研发等方面有较强的实力，而蜂窝状活性炭是目前我国在VOCs净化方面的主要吸附材料之一，另外佳奕新材料有限公司积极申请协办此次会议，综合考虑选择会议地点在江西市景德镇举行。
谷腾环保网：本次会议的主题为“吸附材料与VOCs净化”，在VOCs净化过程中，现在的中国市场主要吸附材料有哪些？现状如何？
栾志强：吸附材料的种类很多，主要有颗粒活性炭、蜂窝活性炭、活性炭纤维、疏水性蜂窝分子筛等。
颗粒活性炭方面，各厂家认识到中孔活性炭的重要性，积极开展中孔吸附回收专用活性炭的开发。蜂窝活性炭在比表面积、孔隙结构、压缩强度等方面获得进一步的提高，目前达到国际先进水平，应用过程需考虑燃点低的问题。活性炭纤维毡的生产主要取决于原丝，应从原丝入手，解决阻力较高，强度不足的问题。疏水性蜂窝分子筛的制备与改性技术在国内尚处于起步阶段，需要进一步优化研究。
谷腾环保网：活性炭是VOCs净化中常用的吸附材料，现在国内主要的活性炭生产厂家有哪些？
栾志强：按照形状来划分，活性炭材料包括颗粒活性炭、蜂窝活性炭和活性炭纤维等多种类型。
在国内颗粒活性炭的生产厂家众多，但大部分为净水用活性炭，能够生产溶剂回收活性炭的厂家并不多，主要有：山西新华化工有限责任公司、宁夏广华奇思活性炭有限公司、宁夏华辉活性炭有限公司等。
活性炭纤维毡的厂家有：江苏苏通碳纤维有限公司、安徽佳力奇碳纤维有限公司、青岛远辉复合材料有限公司等。
蜂窝活性炭的厂家有：江西景德镇佳奕新材料有限公司、特种陶瓷研究所、嘉园特种陶瓷制造厂等。
谷腾环保网：活性炭的再生技术也是活性炭使用过程中用户比较关心的一个问题，这次会议是否就这方面有所讨论？主要讨论了哪些方面？
栾志强：吸附剂的再生一般采用物理方法，通过升温、降压、置换、吹扫或化学转化等方式，也可以采取几种方式的组合；在有机废气治理中通常采用低压水蒸气置换再生、热气流吹扫再生和降压脱附再生。
低压水蒸气置换再生，是指利用高温水蒸气将吸附剂中的吸附物置换出来，再生后产生的混合物进行冷凝分离以回收溶剂，同时需要对产生的废水进行处理，避免二次污染。
热气流（空气或烟气）吹扫再生，是指利用高温气流对吸附剂表面进行吹扫将被吸附物解吸出来，解吸后产生的高浓度废气可以采用冷凝分离回收溶剂，也可以采用催化燃烧和高温焚烧进行处理。
降压脱附再生，是依靠真空泵所产生的负压将吸附剂中的吸附物解吸出来，产生的高浓度有机物通常采用低温冷凝和液体吸收等方法进行溶剂回收。
对于颗粒活性炭和活性炭纤维，通常采用水蒸气置换再生，有时也采用热气流吹扫再生；对于蜂窝状活性炭和分子筛吸附剂，通常采用热气流吹扫再生；对于油气回收等极高浓度VOCs的吸附回收，应用中孔专用活性炭，采用降压解吸再生。
吸附材料的再生技术是吸附净化的核心技术，因此本次会议对不同吸附工艺的吸附剂再生技术举行了重点讨论，，包括了再生工艺对后处理的不同要求、不同吸附剂常用再生的方法、再生条件选择、再生介质选用等。
谷腾环保网：在VOCs净化的实际应用过程中，现有吸附材料存在哪些问题？该如何解决？
栾志强：各种材料都有自己的优缺点，即在各自适用的范围内最优。
颗粒活性炭方面，国内主要使用普通的气相吸附活性炭进行溶剂回收，回收效率低；但国内缺少吸附回收活性炭标准，使应用厂家在选用吸附回收炭上无章可循。解决方法是鼓励各厂家积极开发吸附回收专用活性炭，获取大量数据，并进行行业标准的制定。
蜂窝活性炭燃点低，易于着火，安全性差，因此只能采用低温脱附，再生效果差，不适用于高沸点的有机物的净化；另外强度低，在高湿条件下易破碎。解决方法是通过优化工艺设计减少安全问题，另外从提高材料机械强度、耐水性、疏水性，增大比表面积入手，提高材料的各项性能。
活性炭纤维毡材料稳定性较差，强度低，阻力大，使用寿命短。需要从原丝入手，解决阻力较高，强度不足的问题。
疏水性蜂窝分子筛的制备技术在国内尚处于起步阶段，与国外相比有一定的差距，在强度上、配伍使用上、吸附材料应用动力学等方面需要加强研究。
谷腾环保网：单一的吸附技术有一定的局限性，为了弥补其缺陷，耦合技术渐渐发展起来。现有的耦合技术有哪些？应用状况如何？
栾志强：由于工业VOCs废气成分及性质的复杂性和单一治理技术的局限性，在很多情况下，采用单一技术往往难以达到治理要求，且不经济。利用不同单元治理技术的优势，采用组合治理工艺不仅可以满足排放要求，同时可以降低净化设备的运行费用。因此，近年来在有机废气治理中，采用两种或多种净化技术的组合工艺受到极大的重视，并得到迅速发展。
吸附技术与其他技术耦合使用，一般有吸附浓缩-冷凝回收技术、吸附-催化燃烧或热力焚烧、冷凝-吸附浓缩等技术。各种技术具备各自的适用条件。
吸附浓缩+冷凝回收技术：
对于低浓度的VOCs废气，当需要对有机物进行回收时可以使用吸附浓缩-冷凝回收工艺。吸附装置可以是固定床，也可以是沸石转轮。采用热气流对吸附床进行再生，再生后的高温、高浓度废气通过冷凝器将其中的有机物冷凝回收，冷凝后的尾气再返回吸附器进行吸附净化。该工艺主要用于低浓度、大风量、回收价值较高的有机物的净化。
吸附浓缩-燃烧技术：
吸附技术主要适用于低浓度VOCs的净化，而燃烧技术则适用于高浓度VOCs的净化。我们在工业上经常碰到的是低浓度、大风量的VOCs的排放(此种情况占到了工业VOCs排放的大部分)，当不需要进行回收(回收价值低)时，直接进行催化燃烧和高温焚烧需要消耗大量的能量，设备的运行成本非常高。为此发展了吸附浓缩-催化燃烧或高温焚烧技术，当废气中不含催化剂中毒的物质时，通常采用催化燃烧进行后处理，反之则采用高温焚烧。吸附浓缩-催化燃烧技术是将吸附技术和催化燃烧技术有机地结合起来的一种组合技术，适合于大风量、低浓度或浓度不稳定的废气治理。国内由防化研究院于1990年研制了固定床式的有机废气浓缩装置，并得到了大量地推广应用，成为目前我国喷涂、印刷等行业大风量、低浓度有机废气治理的主流技术。
活性炭纤维吸附回收+沸石转轮吸附浓缩技术：
当利用水蒸气进行再生时，活性炭纤维吸附装置具有吸附和再生速度快、回收溶剂品质高等优点，在溶剂回收领域已经得到了大量应用。但由于活性炭纤维毡的阻力大，通常使用薄床层进行吸附和频繁再生，使得其单级吸附效率较低，经过单级吸附以后废气排放通常达不到排放标准的要求。对于经过一级活性炭纤维吸附装置吸附净化后的空气可以再采用沸石转轮进行吸附浓缩，浓缩后的空气再返回工艺废气后进入活性炭纤维吸附装置。此组合工艺既可使排放达标，又可以最大限度地回收废气中的有机物，在化工、电子等领域的废气治理中得到了应用。该组合工艺主要适用于较高浓度的有机废气的净化。沸石转轮的的优势在于处理低浓度的废气，对于较高浓度的废气，如果直接使用沸石转轮吸附浓缩，其浓缩倍数较低，效率也较低。采用以上组合工艺则可发挥活性炭纤维吸附装置和沸石转轮浓缩装置两者的优势，具有最低的运行成本和最高的净化效率。
等离子体+光催化复合净化技术：
等离子体-光催化复合净化技术是近年来出现的一种先进的组合空气净化技术。等离子体场产生高能量活性粒子，促进催化反应，减少能耗；光催化剂则进一步促进等离子体产生的副产物的氧化反应，且主导反应方向，让反应具有选择性，大大减少副产物。该技术被认为在处理VOCs、氮氧化物、机动车尾气方面都有着广阔的发展前景，但在实际应用中目前还很不成熟。
谷腾环保网：吸附技术由于比较成熟，操作方便，已有较广泛的应用。您认为吸附技术还可以从哪些方面来提高？
栾志强：可以从以下几方面来提高：
（1）加强新型吸附材料的研究，提高材料性能，从根本上解决吸附设备在使用过程中所存在的问题。疏水型分子筛、溶剂回收专用活性炭、低阻型活性炭纤维、耐水型蜂窝活性炭以及复合吸附材料等。
（2）加强对吸附过程的研究，以提高吸附设备的设计水平。微观和宏观吸附动力学研究、混合吸附动力学研究、吸附剂的再生技术、吸附与脱附速率的研究与表征等。
（3）注重技术集成研究，拓展吸附技术的应用范围。注重吸附技术与其它技术的集成，如冷凝回收技术、催化燃烧技术、高温焚烧技术等。
（4）注意废气的前处理工艺研究，提高吸附设备的净化效率和使用寿命。含尘、漆雾、气溶胶、高温、高湿等都会影响吸附剂的净化效率和使用寿命。在废气进入吸附器之前，需要尽量除去能够影响吸附的杂质，并对气体的性质进行调变。
谷腾环保网：谢谢您接受我们的采访。
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