揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)探討

周華珍

浙江宜成環(huán)保設(shè)備有限公司 浙江龍游 324400

摘要：近年來，我國多地出現(xiàn)“霧霾”天氣，嚴(yán)重影響著人們的生活、工作出行環(huán)境及身體健康，受到了社會(huì)各界高度關(guān)注和重視。隨著我國隨著城市化進(jìn)程腳步的加快及工業(yè)領(lǐng)域的快速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)效益背后所帶來的環(huán)境問題越來越嚴(yán)重，所以采取有效的治理和預(yù)防措施已經(jīng)迫在眉睫。本文首先闡述了揮發(fā)性有機(jī)物的來源和危害，詳細(xì)探討了揮發(fā)性有機(jī)廢氣處理技術(shù)的相關(guān)問題。

關(guān)鍵詞：揮發(fā)性有機(jī)物；廢氣；治理技術(shù)

1.揮發(fā)性有機(jī)物及其危害

揮發(fā)性有機(jī)物（簡(jiǎn)稱VOCs），其種類復(fù)雜多樣，是對(duì)一大類物質(zhì)的統(tǒng)稱。在有機(jī)廢氣中VOCs包括：酮類、酯類、醇類、酚類、醛類、胺類、腈（氰）類等等。其中，工業(yè)排放量最大的物質(zhì)為三苯類（苯、甲苯、二甲苯）和鹵代烴類，三苯物質(zhì)和鹵代烴同時(shí)也是高毒性的物質(zhì)。VOCs對(duì)環(huán)境的危害主要包括：

（1）大多數(shù)VOCs有毒、有惡臭，一部分VOCs有致癌性，如氯乙烯、苯、多環(huán)芳烴、甲醛等；

（2）多數(shù)VOCs易燃易爆，對(duì)生產(chǎn)企業(yè)存在不安全性；

（3）在陽光照射下，大氣中的氮氧化合物、碳?xì)浠衔锱c氧化劑發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，生成光化學(xué)煙霧，產(chǎn)生的二次污染對(duì)人類健康造成更大的危害；

（4）鹵烴類VOCs可破壞臭氧層，如氯氟碳化物（CFCs）；

（5）揮發(fā)性有機(jī)化合物中的芳香烴（如：二甲苯、甲苯等）及含氧碳?xì)浠衔铮ㄈ纾阂掖肌⑼Ⅴサ龋┯捎趽]發(fā)性較大，易擴(kuò)散在大氣中，嚴(yán)重污染環(huán)境和影響人體健康。

2.有機(jī)廢氣處理技術(shù)

為了有效控制及解決VOCs對(duì)人類和環(huán)境的影響，減少VOCs帶來的損失，尋求有效的VOCs治理技術(shù)已迫在眉睫。造成大氣復(fù)合污染的四大類物質(zhì)包括SOx、NOx、VOCs和顆粒物。與SOx、NOx及顆粒物相比，VOCs的組成最為復(fù)雜，這就決定了對(duì)VOCs的治理不能采用單一的凈化技術(shù)，需要根據(jù)污染物的性質(zhì)和排放特點(diǎn)來選擇不同的凈化技術(shù)進(jìn)行治理。目前，可以將VOCs治理技術(shù)分為兩大類：回收法和分解法（如下圖所示）。

VOCs治理技術(shù)示意圖

2.1 吸附法

吸附法是利用各種固體吸附劑（如活性炭、活性碳纖維、分子篩等）對(duì)排放廢氣中的污染物進(jìn)行吸附凈化的方法。吸附法設(shè)備簡(jiǎn)單、適用范圍廣、凈化效率高，是一種傳統(tǒng)的廢氣治理技術(shù)，也是目前應(yīng)用最廣的治理技術(shù)。與其它方法相比，該方法具有處理效率高、吸附物質(zhì)可回收、能耗低、工藝成熟、易于推廣使用的優(yōu)點(diǎn)，具有很好的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。缺點(diǎn)是處理設(shè)備龐大、流程復(fù)雜，當(dāng)廢氣中有膠類物質(zhì)或其它雜質(zhì)時(shí)，吸附劑易失效，且失效后的吸附劑會(huì)造成一定的環(huán)境污染。

2.2 吸收法

吸收法是采用低揮發(fā)或不揮發(fā)液體為吸收劑，通過吸收裝置利用廢氣中各種組分在吸收劑中的溶解度或化學(xué)反應(yīng)特性的差異，使廢氣中的有害組分被吸收劑吸收，從而達(dá)到凈化廢氣的目的。該方法適用于濃度較高、溫度較低和壓力較大情況下氣相污染物的處理，在油氣回收、漆霧凈化等領(lǐng)域都有較廣泛的應(yīng)用。但該法存在后處理過程復(fù)雜以及二次污染等問題，因而應(yīng)用范圍受到很大限制，目前應(yīng)用較少。

2.3 冷凝法

冷凝法是利用物質(zhì)在不同溫度下具有不同飽和蒸氣壓的性質(zhì)，采用降低系統(tǒng)溫度或提高系統(tǒng)壓力，使處于蒸氣狀態(tài)的污染物從廢氣中冷凝分離出來的過程。該方法適用于高濃度有機(jī)溶劑蒸氣的凈化，經(jīng)過冷凝后的尾氣仍然含有一定濃度的有機(jī)物，需進(jìn)行二次低濃度尾氣治理。冷凝法常用來回收VOCs中有價(jià)值的組分，實(shí)現(xiàn)資源化利用。在實(shí)際應(yīng)用中，常將該方法與吸附法或焚燒法聯(lián)合使用，以降低設(shè)備的運(yùn)行條件和運(yùn)行成本。

2.4 膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)是利用天然或人工合成的膜材料來分離污染物的過程，是一種新型高效的分離方法，具有流程簡(jiǎn)單、能耗小、無二次污染等特點(diǎn)。20世紀(jì)80年代后，膜分離技術(shù)廣泛應(yīng)用于海水淡化、食品工業(yè)、生物化工及化學(xué)化工等領(lǐng)域的液相分離和VOCs的回收，還用于石油化工中乙烷蒸氣、甲苯、二氯甲烷、氯乙烯等的分離與回收。可以回收的VOCs包括脂肪類和芳香族碳?xì)浠衔铩⒑热軇⑼⑷㈦妗⒋肌贰⑺岬取?/p>

2.5 燃燒法

燃燒法是利用有機(jī)氣相污染物易燃燒的性質(zhì)進(jìn)行處理的一種方法。包括直接燃燒法和催化燃燒法。直接燃燒法是一種把可燃的有機(jī)氣相污染物當(dāng)作燃料來燃燒的方法，該方法適合處理高濃度有機(jī)氣相污染物，燃燒溫度控制在1100℃以上，去除效率達(dá)95%以上；催化燃燒法是一種利用類似熱氧化的方式來處理有機(jī)氣相污染物的方法，其凈化有機(jī)物是用鉑、鈀等貴金屬催化劑及過渡金屬氧化物催化劑來代替火焰，操作溫度較熱氧化低一半，通常為250℃～500℃。

2.6 生物法

生物法是一種經(jīng)濟(jì)有效、環(huán)境友好的VOCs治理方法，主要適合于低濃度、大氣量且宜生物降解的有機(jī)廢氣治理。其是利用微生物生命體的新陳代謝作用將污染物轉(zhuǎn)化成無害簡(jiǎn)單的無機(jī)物和細(xì)胞質(zhì)。由于具有處理成本低、無二次污染、綠色環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，近年來，在國內(nèi)外得到了迅速發(fā)展。隨著生物菌落和各種填料開發(fā)不斷取得突破，生物法在今后將會(huì)成為有機(jī)廢氣治理的主要技術(shù)之一。

2.7 電暈法

電暈法處理VOCs的原理是通過陡峭、脈沖窄的高壓電暈，在常溫下獲得非平衡態(tài)VOCs離子體，即產(chǎn)生大量的高能電子或高能電子激發(fā)產(chǎn)生的O、OH、N等活性粒子，并且還可以產(chǎn)生臭氧，各種活性粒子和臭氧會(huì)與VOCs發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，破壞VOCs分子中的C-C、C-O或C-H等化學(xué)鍵，由于O、OH基及臭氧具有強(qiáng)氧化能力，結(jié)果使C、H分解氧化產(chǎn)生CO2和H2O。由于反應(yīng)器長(zhǎng)時(shí)間操作存在穩(wěn)定性和催化效率降低等原因，該方法目前還未能實(shí)用化和商業(yè)化。

2.8 光催化法

光催化法主要是利用光催化劑（如TiO2）的光催化性，氧化吸附在催化劑表面的VOCs。利用特定波長(zhǎng)的光（通常為紫外光）照射TiO2光催化劑，激發(fā)出“電子—空穴”（一種高能粒子）對(duì)，這種“電子—空穴”對(duì)與水、氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生具有極強(qiáng)氧化能力的自由基活性物質(zhì)，將吸附在催化劑表面上的有機(jī)物氧化為CO2和H2O等無毒無害物質(zhì)。環(huán)境中主要應(yīng)用于廢水凈化處理，在有機(jī)廢氣污染物治理方面，由于其存在反應(yīng)速率慢、光子效率低等缺點(diǎn)，應(yīng)用還不廣泛。

2.9 等離子體技術(shù)

等離子體技術(shù)是近年來發(fā)展起來的廢氣治理新技術(shù)，屬低濃度VOCs治理的前沿技術(shù)。其方法是利用高能電子射線激活、電離、裂解廢氣中各組分，從而發(fā)生氧化等一系列復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)，將有害物轉(zhuǎn)化為無害物或?qū)⒂杏玫母碑a(chǎn)物加以回收。等離子體技術(shù)對(duì)于臭味的凈化具有良好的效果，并且在橡膠廢氣、食品加工廢氣等的除臭中得到了應(yīng)用。

3、結(jié)束語：

由于VOCs的種類繁多，性質(zhì)各異，排放狀況多樣，因此對(duì)于VOCs處理方法的選擇也不盡相同。需要充分了解不同治理技術(shù)的特點(diǎn)及其有效的使用范圍，對(duì)于特定的含VOCs的廢氣的治理，要從技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行綜合評(píng)估，以實(shí)現(xiàn)最佳的治理效果。

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