VOC的危害及回收與處理技術

張小苑

惠州仲愷高新技術產業開發區環境保護技術中心

VOC的危害及回收與處理技術

張小苑

惠州仲愷高新技術產業開發區環境保護技術中心

在化學技術越來越發達的今天，有機化合物對人們的影響體現在生活的各個方面。但是，有一些化學物質已經對環境產生了不利影響，會損害人類的健康。本文主要介紹VOC這種化學物質的危害，此外還簡要地闡述了對應的回收與處理技術。

有機化合物；環境污染；回收利用

1 引言

VOC是一個英文名詞的首字母縮寫，它的中文含義是揮發性有機化合物，它一般被人們用作溶劑，并且會在使用過程中揮發，傳播到大氣中。我國的VOC排放量是驚人的，每年有大量的溶劑揮發飄散在大氣中，給空氣質量帶來不利影響。

2 VOC的危害

在我國，常被用作溶劑的化合物有：芳香烴、醇等，這些化合物的分子運動到空氣中后，會破壞空氣原有結構，進而污染空氣，傷及人體。譬如苯，它是一種比較普通的溶劑，當它作為溶劑時我們并沒有發現它的特別之處，但是當它揮發到空氣中時，情況有了變化，它成了一種有毒有害物質。因為苯在接觸人的皮膚時會通過皮膚進入體內，但很少有人犯這樣的錯誤。另一方面，苯在揮發后可以通過呼吸道被人體吸入體內，恰恰是這種無形的“毒藥”，使得許多人深受其害[1]。苯中毒會讓人神經系統紊亂，肝功能紊亂，并伴有出血癥狀。當苯揮發物的濃度足夠高時，甚至可以奪人性命。這絕不是危言聳聽，苯揮發物不僅危害人的健康，還會破壞臭氧層，對于這類物質我國政府應該盡快想出回收和處理的辦法。

3 回收及處理技術

3.1 回收方法

（1）冷凝法。冷凝法這種回收方法的工作原理比較簡單，就是將溶劑使用時排出的廢氣經過特殊的冷卻裝置，最終凝結成液體的過程。整個過程可以用導管和蒸餾瓶來完成，首先是要降溫度，將氣體的溫度降到有機化合物的露點以下，這時，氣體會發生液化反應，從而變成液體。沸點的高低將直接影響有機物的回收率，而這兩者呈正相關關系。由于這些溶劑屬于易燃物，要使回收率提高，那么用來冷卻的介質就必須保證溫度盡可能的低，以形成強烈的氣壓差催動液化反應。要獲得很低溫的介質并不需要太多成本，但是要配備能承受這些反應的器皿就有些困難了，這樣一來，成本費用驟然增加，對于實驗來說是不劃算的。而且，由于能量的守恒，實驗過后的廢氣氣壓仍較高，按法律規定依舊是不允許排放的，因此，這項回收技術一般不單獨操作。

（2）吸附法。吸附法是大家比較熟悉的一種方法，主要的用料為活性炭，我們最常用它來吸附異味和雜質。也可以用它來回收廢氣，這一方法如今也已經普及。吸附法也可以分為兩種。

3.2 固定床吸附法

顧名思義，固定就是指有什么東西是不會變化的。那么這種吸附方法就是指廢氣的吸附與脫附都是在同一個操作臺，這也是為了確保吸附的過程不被打斷，這就需要操作臺上兩個吸附器不間斷的連軸工作。一邊吸附一邊再生，這就是這種吸附方法的奇妙之處。活性炭以其自身突出的優點獲得了吸附器的“青睞”，且因為活性炭的相對價格較低，因此應用也最廣泛[2]。但是活性炭也有很明顯的局限，它吸水力超強，且一吸水就會變“潮”，就會失去原來的作用，因此它也需要在比較低溫干燥的環境下才能更好發揮作用。前文所述是顆粒炭，那么還有一種炭纖維，這種纖維外表纖細，但與外界的接觸面大，更適合吸附低濃度廢氣。此外，炭纖維在性能上也要優于顆粒炭，它吸附力強，速度也快，且體積小，節省空間，在很大程度上削減了不必要的成本費用。

3.3 流動床吸附法

流動床吸附法其實和前面所講的方法并無本質的差別，只不過這個方法是將廢氣的運動路徑做了改變，廢氣由操作臺底部進入吸附器，然后干凈的氣體便由操作臺頂部排出，廢氣可以進行第一步的液化操作，兩種方法結合起來，既省時省力，又方便快捷。

3.4 濃縮輪法

濃縮輪其實就是把一個普通的旋轉輪內裝滿吸附劑，在輪子旋轉的過程中，目標物可以均勻地經過輪子一側，然后就可以把廢氣均勻地吸附。首先，廢氣由輪子的一邊向另一邊釋放，廢氣在經過輪子時，它所含的有毒物質也被吸附出來，然后干凈的氣體從輪子的另一邊送出。同時，還有一小股氣體從相反的方向放出，將已被吸附的廢氣慢慢送出來。如此，就形成了一個井然有序的循環，在同一個操作平臺里，可以同時完成吸附和脫附兩項程序，這種方法比較節約成本，十分經濟可行。

3.5 吸收技術

吸收技術是一種多見于化工方面操作的凈化技術，這種技術在處理氧含量適中的氣體時，效果會比較好。與前文所提的材料都不同，吸收技術利用的是液態的吸收劑，它將氣體直接噴入液體中，使氣體和液體充分接觸，通過不同形式的吸收方式，氣體中的有機化合物會與液體中物質發生反應，進而脫離氣體，而被吸附到液體中，成為液體的一部分，這也是回收有機溶劑的一種方法。

3.6 膜分離

很顯然，這種回收技術采用的是高分子薄膜。由于廢氣中不同分子的大小是不一樣的，有機化合物的氣態分子大小和普通氣體的分子大小也是不一樣的。因此可以通過施加一定的壓力，讓氣體強行通過高分子滲透膜，這樣顆粒較小的氣體會停留在膜的表面，而分子較大的氣體則可以順利通過。這部分被攔截下來的氣體還可以重復之前回收溶劑的步驟。

使用滲透膜來分離的方法一般適用于氧濃度較高的氣體，在氣體流動速度較快的情況下，滲透膜容易發生破損，為節約成本，在進行操作前要仔細考量該有機溶劑是否有這么高的回收價值。

膜分離法步驟簡單，且操作過程比較干凈清潔，費用也比較適中，因此這種方法在不久的未來必將會受到環保界的青睞。

4 回收技術的選擇

在選擇回收技術時，首先要制定相關的費用成本預算以及回收目的、回收價值明細表，否則，即使耗費再多的時間和金錢，倘若最后回收的東西并沒有價值，那么這樣的回收過程也是失敗的。其次，要充分考慮有機溶劑的各方面性質，廢氣的濃度也是需要考慮的因素，此外，還要關注一下回收過程的安全性。

由于炭吸附法的費用低，操作簡單，可以將它作為首要考慮的對象。如果這種方法不適用，那么也可以考慮用其他技術進行分離，但是要考慮氧含量的問題，不同的氧濃度適用于不同的回收技術，此外，氣體的流量也是一個考慮因素，尤其是在使用高分子膜的時候。

炭吸附技術還是適用于氣體體積較大，濃度適中的廢氣。如果氣體量太大，那么活性炭可能會不堪負荷，由此帶來操作過程的安全隱患。當濃度高于一定的臨界值的時候，如果強行要進行活性炭過濾，那么這些氣體在操作前需要進行降低濃度的操作。另外，一些有機廢氣是不適合用活性炭進行吸附的，活性炭纖維等新型改進物的出現，彌補了吸附法在操作時的局限性，使它能夠更廣泛地被運用[3]。

同時，炭吸附技術必須在濕度和溫度都相對低的環境下進行，一旦條件不滿足，那么活性炭基本不能發揮作用。

5 廢氣處理技術

如果排除了回收這一途徑，那么只能將廢氣送去處理。廢氣主要面臨的處理方法其實就是焚燒，即便是焚燒也有兩種方法：直接焚燒、間接焚燒。間接焚燒又名催化焚燒，是指對氣體施加一定的催化劑，使得氣體與氧氣反應發生燃燒現象。直接燃燒的話比較簡單直接，但是有可能會產生有害氣體，對環境造成二次污染。而催化燃燒雖然可以節約燃料，但是在燃燒完后還要對其進行清理，清理不徹底還會影響下次的使用，因此這種方法顯得比較麻煩。

直接燃燒法根據燃燒器皿的不同又可分為焚燒爐直接燃燒和火炬直接燃燒。焚燒爐主要是為一些帶有特殊氣味的氣體或是有毒氣體準備的，燃燒的整個過程都在爐內進行，不會對大氣造成二次污染，從這個角度看還是比較環保的。而火炬直接燃燒，主要是針對一些燃點比較高的氣體，因為火爐可能不能承受那么高的溫度，但是這種方法很有可能會對大氣造成再一次的污染。

廢氣內含有的元素是復雜的、多樣的，操作者在進行回收、處理操作前一定要弄起氣體的性質和具體成分，是否無毒無害，是否易燃易爆，只有做好了萬全準備，才能夠保證操作過程的安全。此外，在操作時也有許多注意事項，特別是在點燃氣體，催化氣體等操作時，要格外注意自己的人身安全。還有，氣體的焚燒可能會給大氣帶來污染，要謹慎選擇處理方式，如果選擇了焚燒，就一定要處理干凈。

6 結語

各種有機廢氣都有著自己獨特的性質和特點，在選擇回收和處理方式時要充分考慮這些因素，可以選取單一的方式，也可以多種相結合。VOC廢氣中的有機溶劑，若能有效回收，則是一筆巨大的節約款項，這里面蘊含了巨大的利潤空間，有效回收還可以為保護環境貢獻出一份力量。

[1]于靜.國內有機溶劑市場分析[J].現代化工,1998(5).

[2]孫玉芬,鹿政理,閃紅光.氯甲烷廢氣處理方法的選擇[J].化工環保,1992(1).

[3]夏光等編著.中日環境政策比較研究[M].中國環境科學出版社,2000.