有機廢氣治理中臭氧技術的應用

徐志建

摘 要：有機廢氣是工業生產的必然產物，不經處理的有機廢氣直接排入大氣會對環境造成嚴重污染。近年來，研究出了很多針對有機廢氣的治理技術，臭氧技術受到了高度重視。本文首先分析了臭氧技術的特點和原理，然后細致討論了臭氧技術應用于有機廢氣治理的原理和工藝流程，并且簡要闡述了該工藝的優點。

關鍵詞：有機廢氣；廢氣治理；臭氧技術

中圖分類號：X701 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）30-0374-01

1 臭氧技術的特點和原理

臭氧屬于強氧化劑，可以與有機物發生化學反應。有機廢氣中的有機物種類很多，臭氧可以與大部分有機物發生反應，所以在有機廢氣治理中具有很強的普適性。臭氧技術的優點很多，其反應速度非常快，處理廢氣方法簡便，可以與多種有毒性有機物反應，并且臭氧技術在治理廢氣之后不會產生二次污染。

臭氧技術治理有機廢氣的基本原理是利用臭氧自身的氧化能力或者利用臭氧與水反應生成的羥基自由基（HO·）來與有機物反應，然后除掉有機物。相比較而言，羥基自由基的氧化能力要比臭氧的氧化能力更強。

一般情況下，反應環境的酸堿度不同，臭氧與有機物反應的機理也有差異。如果是酸性環境，那么臭氧和有機物直接發生氧化反應而消除有機物；如果是踐行環境，則臭氧和其分解出來的羥基自由基共同發生氧化作用以消除有機物。所以，如果廢氣中有機物如果很難消除或者是有毒，則可以調節廢氣治理的酸堿性。

目前，有機廢氣治理中給予臭氧技術高度重視，因為臭氧技術可以同時脫除廢氣中的多種有機物，這就可以提高廢氣處理的效率，在一定程度上也可以降低廢氣處理的成本。

有機廢氣中也含有大量的氮氧化物，比如在煤的燃燒過程中會排放出接近95%的氮氧化物。隨著氮元素化合價的不斷升高，氮氧化物的水溶性也會增加，比如二氧化氮、三氧化氮、以及三氧化二氮都具有極好的水溶性。高價氮氧化物具有很強的氧化性，而脫硫塔中的二氧化硫具有很強的還原性。所以，如果將有機廢氣中的一氧化氮氧化成高價氮氧化物，則可以有效出去二氧化硫等還原性廢氣。臭氧技術則可以助力一氧化氮轉變成高價氮氧化物，具體可以用如下幾個方程式來說明：

由此可見，臭氧技術可以促進高價氮氧化物的生成，進而有利于脫除廢氣中的二氧化硫等還原性硫化物。除此之外，臭氧還可以除去有機廢氣中的汞元素和氮元素。然而，臭氧脫硫和脫硝以及脫汞的效率受到很多因素的影響，比如在反應過程中臭氧濃度和反應的時間以及反應的溫度等等，如果反應時臭氧的體積分數相對較小則會導致反應向著反向進行，那么廢氣治理的效率就會打折扣。所以，在有機廢氣治理過程中應用臭氧技術要對反應機理進行研究，確定最佳的反應參數，從而保證臭氧和有機廢氣充分反應，最終達到凈化廢氣的作用。另外，制造和產生臭氧也需要成本，提高臭氧的利用率在一定程度上等于降低廢氣治理成本。

2 臭氧技術應用于有機廢氣治理淺析

2.1 應用臭氧治理有機廢氣的工藝原理

臭氧可以與有機廢氣直接發生氧化反應，然后將有機物除掉。加入催化劑之后，臭氧能夠產生羥基自由基，從而提升氧化劑的氧化性，最終可以大幅度提升廢氣治理的效率。應用臭氧治理有機廢氣的工藝原理如下所述。處理廢氣的系統主要包括兩個部分：①臭氧主機處理罐；②臭氧催化處理罐。臭氧主機的作用是制造臭氧，主機與催化處理罐相連，產生的臭氧輸入到催化處理罐中。臭氧催化處理罐內有很多永久性催化填料，還有改性水系統和氣相催化處理系統，這樣就在催化罐內形成了一個多相混合的體系。液相和氣相可以共同發揮作用來促進氧化還原反應的進行。通常情況下，在廢氣治理工藝中要有兩個催化罐來對廢氣進行處理，所以臭氧主機要要有兩套管道來輸送臭氧與催化罐，如果催化罐不止兩個，則臭氧主機則要相應增加管道的數量。

2.2 應用臭氧治理有機廢氣的工藝流程

工藝流程的主干包括四個部分，即預處理塔、一級臭氧催化處理罐、二級臭氧催化處理罐和風機。預處理塔的主要作用是對廢氣進行初步處理，其處理目標是固體雜質以及具有酸堿性的物質，從而避免雜質導致催化劑鈍化等負面影響。經過預處理之后的有機廢氣進入一級臭氧催化處理罐，要求在負壓下引入，從而避免有機廢氣擴散到空氣中。在一級催化罐中對有機污染物進行初步分解，反應充分之后在進入二級催化處理罐內進行反應。當所有的催化反應都進行完之后，將處理后的氣體排放到空氣中。需要注意的有兩點：①有機廢氣在預處理塔和催化罐之間的排放都需要通過引風機來完成，從而保證氣體流動速度和廢氣治理效率。②催化罐中的臭氧由臭氧主機按需輸入臭氧氣體。

2.3 應用臭氧治理有機廢氣的工藝特點

較之一般的有機廢氣凈化工藝而言，應用臭氧來治理有機廢氣的工藝原理具有很多優點：①該工藝中制備的臭氧雜質少、純度高，不會在廢氣中引入新的雜質，并且氧氣制備的方法相對簡單快捷。②在該工藝中，劇烈的氧化還原反應都是在密閉的特制反應罐中進行的，所以其具有很強的安全性。③臭氧與有機物反應之后的產物多數是水和二氧化碳，所以不會對環境造成二次污染。④該工藝的操作相對簡單，并且可以對工藝流程的各個工段進行智能控制，工藝出現故障的概率相對較小。即便反應系統中出現問題，其修理和維護工作也比較好開展。⑤臭氧催化處理罐內的永久性催化填料不用更換，所以廢氣處理的成本可以控制在較低范圍內。

3 結 語

綜上所述，運用臭氧技術來處理有機廢氣，具有較高的效率，同時不會產生新的污染氣體，所以該技術具有廣闊的應用空間和良好的前景。當下臭氧主機制氧能力良好，催化罐的工作效率也較高，但是預處理塔的工作效率還有很大進步空間。預處理工作越細致，有機廢氣中雜質對催化反應的影響就越小。因此，有機廢氣治理工藝人員要在實踐中總結經驗，優化預處理塔的工作性能。

參考文獻

[1]陳哲銘，夏友超，邵小林.揮發性有機廢氣治理技術進展分析[J].資源節約與環保，2015（04）.

[2]楊 飛，楊衛紅.探究揮發性有機廢氣治理技術的現狀與進展[J].資源節約與環保，2014（04）.

收稿日期：2018-9-12