挥发性有机物(VOCs)在使用过程中会因大量挥发而造成浪费，我国仅2015年VOCs排放就超过3000万吨。VOCs的排放不但会导致经济的损失，也是形成PM2.5和臭氧的重要诱因，危害人体健康。因此需要开发相应的排放控制技术对挥发的VOCs进行处理。膜技术作为一种新型的分离技术，在VOCs回收处理方面，具有无二次污染、可回收有价值溶剂、操作弹性大等优点，而被广泛关注。　　目前用于VOCs回收的膜材料有有机硅橡胶、丁腈橡胶、聚醚嵌段酰胺聚合物、聚氨酯等。其中有机硅橡胶（聚二甲基硅氧烷，PDMS）因其优异的亲油性、良好的化学稳定性和热稳定性而被广泛应用。本文以膜法VOCs回收处理的工业化应用为研究目的，以聚二甲基硅氧烷/陶瓷（PDMS/陶瓷）复合膜为核心，主要开展以下工作:开发VOCs废气的配气及检测技术;搭建以膜法回收为核心的VOCs中试评价装置;考察复合膜对甲烷/氮气、丙烷/氮气、正己烷/氮气、正庚烷/氮气等体系的分离性能;采用ASPEN软件，模拟膜法与冷凝法在不同工况下回收单位质量VOCs的能耗;最后考察了复合膜在工业化现场的分离数据。具体研究内容如下:　　一、 VOCs气相色谱检测方法的建立　　基于重量法，采用校准的微量注射器定量的方式，开发了实验室快速、精确检测VOCs的方法，并对正己烷/氮气标准曲线的制备开展了系统研究。考察了称量误差、采样瓶吸附等因素的影响。并通过随机取样和标准气检测的方法，验证了标准曲线的准确性，为实验室进行有机气体浓度定量以及VOCs浓度的快速检测提供了一种简单可行、可信的方法。　　二、 PDMS/陶瓷复合膜分离VOCs/N2混合气分离小试性能测试　　采用膜厚为6微米，表面致密的PDMS/陶瓷管式复合膜为研究对象，考察了原料气浓度、原料侧压力、渗透侧压力对PDMS/陶瓷复合膜分离性能的影响，结果表明分离因子随原料侧压力的增大而减小;膜通量随原料侧压力和原料浓度的增加而增加，随着透过侧压力的增加而减小。通过比较PDMS膜对于不同VOCs/N2体系（正庚烷、正己烷、丙烷、甲烷）发现膜的分离因子随着烷烃类的沸点增加而增大;同时发现在进气浓度20000 ppm，透过侧压力260 pa条件下，正己烷的分离因子可达85，表明PDMS/陶瓷复合膜在废气回收领域中具有巨大潜力。　　三、 PDMS/陶瓷复合膜分离VOCs/N2混合气的中试性能测试　　基于PDMS/陶瓷复合膜，并耦合冷凝技术，设计并搭建了一套实验室膜法VOCs分离中式设备，并用该装置考察了不同操作条件对复合膜性能的影响，结果表明随着进气浓度的增加，正己烷的通量增加，分离因子先升高再下降。渗透侧压力对于膜的影响比较明显，随着渗透侧压力增加，导致膜两侧的推动力减小，通量和分离因子显著降低。随着进料侧压力增加，膜两侧推动力增加，正己烷和氮气通量都增加，但是随着压力升高，膜的塑化作用增强，分离因子下降，当进气压力4 bar时，分离因子只有5。随着进气流速增加，膜的通量先增加后不变。膜在运行的30天内的性能几乎不变，说明膜的长期稳定性较好，基本满足工业化要求。　　四、膜技术以及冷凝技术能耗Aspen模拟计算　　能耗是膜法工业化应用的关键，本文采用ASPEN软件与真空泵能耗计算的半经验公式相结合，模拟计算了冷凝以及膜法能耗，计算结果表明当膜渗透侧真空度为15000 Pa，分离因子为10时，膜法能耗比冷凝能耗低50％以上，且浓度越高，膜法优势越明显。同时模拟还获得了冷凝与膜工艺在不同操作条件下的能耗对比数据，为工业化工艺耦合以及设计提供了数据基础。