沸石轉輪濃縮焚化腐蝕性技術在VOCs治理方面的研究與應用
我國是一個名副其實的製造業大國，所以每年的VOCs排放量都是排在世界第一的位置，國內的自然環境已經因此受到了嚴重的影響，治理VOCs的排放十分緊迫。本文主要論述的是：沸石轉輪濃縮焚化腐蝕性技術可以有效的吸附VOCs，可以推進VOCs的排放治理，且存在著其獨有的效果和優勢。
一、引言
我的製造業十分發達，作為一個製造業大國，每年的VOCs排放量都穩居世界第一，據相應的數據統計，每年的廢氣排放中，VOCs的排放量要遠遠超過二氧化硫、氮氧化物和粉塵的排放量，總的排放量已經達到了2000萬噸。所以要想維護好大氣環境，控制VOCs的排放量至關重要。
我國已經意識到治理VOCs的重要性，因此近些年來出臺的政策如：
《大氣汙染防治法》《大氣汙染防治行動計劃》、《揮發性有機物(VOCs)汙染防治技術政策》，都在有意識的控制VOCs的排放量以及提出一些相應的治理方法，業內人士經過專業數據的分析後推測，後期我國將會繼續出臺一些與之配套的政策，這些政策的重點主要放在治理標準、重點行業整治方案、排汙費徵收等不同方面，我國的治理工程市場，也將會因為這些政策的出臺和兌現，呈現出千億的市場擴張，而其中VOCs的治理，作用將十分明顯。
(一)什麼是沸石
沸石(zeolite)是一種天然性的礦石，主要結構是晶體結構。天然的沸石中含有鈉、鈣、鉀、鋇、含水鋁矽酸鹽等成分，具有較強的吸水性。該天然礦石是1756年被發現的，因為礦物學家克朗斯提(Cronstedt瑞典)觀察到該礦石在燃燒的時候會有沸騰的現象，所以將該天然礦石命名為「沸石」(瑞典文zeolit)。
(二)沸石分子結構
瑞典人Carl Munters在發現「沸石」的基礎上，提出利用改礦石的蜂窩狀結構的轉輪應用到分離的過程當中，取得了成功之後申請了該項技術的專利，申請的年份為1974年。1986年，瑞典的Munters公司首次利用具有吸附性的蜂窩狀沸石轉輪用到VOCs的廢氣處理上。
1988年，日本的株式會社西部技研公司為進行VOCs淨化處理，研究得出：若是將加工好的波紋形以及平板形陶瓷纖維紙採用無機粘合的方式做成蜂窩狀的轉輪，然後再將具有吸水性的沸石塗抹在這個轉輪的通道上，該轉輪就成為了吸附性轉輪，經過實驗證明，該吸附性轉輪對於VOCs的淨化處理十分有效。
二、沸石轉輪及RTO燃燒爐介紹
(一)沸石分子篩
所謂沸石分子篩，就是沸石轉輪的吸附劑，沒有這個，沸石轉輪將對VOCs沒有任何的處理效果。而沸石分子篩屬於一種結晶鋁矽酸金屬鹽的水合物，化學通式為:Mx/m[(AlO2)x·(SiO2)y]·zH2O。
其中M代表陽離子，m表示其價態數，z表示水合數，x和y是整數，改結構被活化後，裡頭的水分子會消失，剩下的成分就會自動形成籠形結構，孔徑為3~10。
一般情況下，分子篩晶體中都會有很多大小不一的空穴，不同空穴之間會有直徑相同的「孔」也稱為「窗口」相連。因為分子篩的空穴可以吸附比其孔徑小的分子，而比其孔徑大的分子就會被其排除在外，這就起到了篩分分子的作用，並因此得名分子篩。
對比於其他的分子來說，分子篩具有兩個較為顯著的特點：第一，表面的路易斯中心極性很強;第二，沸石的籠或通道尺寸都偏小，所以其引力場都偏強。其主要表現有兩種形式，如下圖：
(二)RTO燃燒塔
迄今為止，RTO在VOCs淨化中的應用已有30多年的歷史，可以說技術成熟、應用普遍。究其原因是因為RTO的眾多優勢之處，例如：
A.幾乎可以處理所有含有VOCs的廢氣
B.可以處理大風量、低濃度的VOCs
C.處理VOCs的流量彈性很大
D.可以適應廢氣中VOC的組成和濃度的變化、波動
E.對廢氣中夾帶少量粉塵、顆粒物不敏感
F.在合適的廢氣濃度條件下(一般>2--3g/m，視VOCs的熱值而定)無需添加輔助燃料而實現自供熱操作
A.淨化效率高(三室>99%，兩室95%--98%)
B.整個裝置壓損小、維護簡單、壽命長
優點多少都是相對的，關鍵是RTO淨化VOCs雖不是一勞永逸，但是根據實際調查發現，在生產管理、操作、維護等方面麻煩事情確實很少。
三、沸石轉輪濃縮焚化腐蝕性技術介紹
該項技術的基本邏輯構思是：利用沸石的分子篩特性，把低濃度高風量工業廢氣當中的VOCs進行分離以及濃縮，而後對這些篩選出來的含有大量的VOCs的高濃度、小風量的空氣，用燃燒的方式去進行淨化處理。
具有吸附性能是沸石的一個非常優越的特性，正因為這個特性，沸石轉輪就可以分裝到吸附、脫附、冷卻等三個不同的區域當中，若是在馬達的驅動控制下，能夠以每小時3--8轉的速度進行運轉，就可以將這三個區域很好的與處理空氣、冷卻空氣和再生空氣的風道相連接，為了防止發生區域之間的串風和殼體之間的漏風，在分隔板、吸附輪、殼體等可能發生串風和漏風的地方都安裝了耐高溫、耐溶劑的氟橡膠密封材料。
被汙染的空間被鼓風機送入吸附輪，這些空氣在通過吸附輪通道的時候，空氣中含有的VOCs成分就會被吸附劑吸附，空氣就此得到了淨化，而後吸附輪進行迴轉操作，將已經吸附飽和的輪轉送到脫附區進行高溫接觸處理，VOCs會隨之脫附，進入到脫附空氣，吸附輪也就乾淨了，也就是我們所謂的得到了再生。
通過冷卻操作之後就可以再次回到吸附區，這就是一系列的可再生且持續的吸附、脫附、冷卻循環過程。在這一系列的過程中，脫附的空氣僅為處理風量的1/10，脫附後空氣的VOCs濃度為脫附之前的倍，所以脫附過程也稱為VOCs的濃縮過程，濃縮成功之後空氣就會通過脫附的煙道被送入RTO塔內進行焚化處理。其工作流程(圖3)如下。
圖3沸石轉輪濃縮焚化技術簡圖
沸石轉輪利用分子篩的篩選特性來作為吸附劑使用，同時還兼具了耐高溫、較高機械強度等性能，符合高頻次的連續吸附要求，也符合高頻次連續脫附的要求，所以很適合用來進行VOCs的空氣淨化。
除此之外，其還能根據VOCs成分的不同，採用更加具有針對性的高效率沸石分子篩來做吸附劑，進而更加高效的治理VOCs，從而達到較為理想的治理效果。
通過實際考察和數據監測記錄發現，沸石分子篩的吸附效率普遍能夠達到95%以上，如下圖(根據某IC廠使用沸石轉輪濃縮焚化設備監測的數據)如(圖4)所示。
圖4沸石轉輪濃縮焚化設備監測的數據簡圖
通過該表可以清晰的看出，沸石分子篩對VOCs的濃度要求很低，其吸附效率基本不受廢氣源VOCs濃度的影響。
因此，針對目前晶片製造業、LCD面板業、半導體業，其固定的生產方式必須要用到大量的有機溶劑，用以作為清洗劑、光刻膠、剝離液、稀釋劑等，在這個過程中會產生大量的有機廢氣，這些有機廢氣都是大風量、低濃度的廢氣，所以要想高效的治理這一類的含有VOCs成分的廢氣，沸石轉輪吸附濃縮法是現階段最為有效的治理方式。
現在新型新型吸附劑正在開發當中，我國的轉輪製作技術和密封技術也在不斷的提高，轉輪吸附技術的實用性和處理效果也將得到大幅度的提升，該項技術在未來的時間裡將突破行業的壁壘，受到更加廣泛的應用。