有機(jī)廢氣治理及其技術(shù)與應(yīng)用探討

欒德海

【摘要】圍繞有機(jī)廢氣的產(chǎn)生，結(jié)合有機(jī)廢氣的主要特點(diǎn)，對(duì)燃燒凈化技術(shù)、有機(jī)廢氣吸附凈化技術(shù)、有機(jī)廢氣治理常用技術(shù)、吸收技術(shù)、催化氧化燃燒技術(shù)、等離子體分解技術(shù)等進(jìn)行了概述，并結(jié)合高溫等離子焚燒技術(shù)應(yīng)用作了簡(jiǎn)要分析，以為有機(jī)廢氣治理及其技術(shù)與應(yīng)用提供技術(shù)參考。

【關(guān)鍵詞】有機(jī)廢氣 ?治理技術(shù) ?技術(shù)應(yīng)用

一、有機(jī)廢氣的產(chǎn)生

有機(jī)廢氣主要來自以煤、石油、天然氣為燃料或原料的工業(yè)或與之有關(guān)的化工企業(yè)。如石油、天然氣的開采與加工以及化工行業(yè)生產(chǎn)過程中排放的廢氣，石油和化工工廠及石化產(chǎn)品的存儲(chǔ)設(shè)施，使用石油及石油化工產(chǎn)品的場(chǎng)合與燃燒設(shè)備如各種內(nèi)燃機(jī)、燃煤、燃油、燃?xì)忮仩t與工業(yè)鍋爐，印刷及其他與石油和化工有關(guān)的行業(yè)、以石油產(chǎn)品為燃料的各種交通工具都是有機(jī)廢氣的源頭，此外有機(jī)物的加工與運(yùn)輸，糞便池、沼氣池及垃圾處理站等也都會(huì)產(chǎn)生有機(jī)廢氣。自然的生物過程也使周圍的有機(jī)物含量上升，包括來自動(dòng)植物、森林火災(zāi)和沼澤地的厭氧過程。

二、有機(jī)廢氣的主要特點(diǎn)

由于有機(jī)廢氣一般都存在易燃易爆、有毒有害、不溶于水、溶于有機(jī)溶劑、治理難度大的特點(diǎn)。在有機(jī)廢氣治理時(shí)普遍采用的是有機(jī)廢氣活性炭吸附治理法、催化燃燒法、催化氧化法、酸堿中和法、等離子法等多種原理。一般推薦使用等離子法，因?yàn)榈蜏氐入x子法具有去除效率高使用方便的特點(diǎn)。比較好的有機(jī)廢氣治理方法是催化氧化凈化系統(tǒng)，廢氣治理設(shè)計(jì)周密、層層凈化過濾廢氣，效果較好。

三、有機(jī)廢氣治理常用技術(shù)

近年來，有關(guān)居住區(qū)居民對(duì)工業(yè)廢氣的污染問題投訴越來越多。因此，尋求該類廢氣的有效處理技術(shù)已經(jīng)迫在眉睫。由于區(qū)域性大氣復(fù)合污染進(jìn)一步加劇，環(huán)境質(zhì)量不斷惡化，各個(gè)層面都加大了對(duì)于有機(jī)廢氣治理技術(shù)的研發(fā)力度，推進(jìn)了新技術(shù)、新材料的研發(fā)和應(yīng)用。

（一）燃燒凈化技術(shù)

它是利用某些廢氣中污染物可以燃燒氧化的特性，將其燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害或易于進(jìn)一步處理和回收物質(zhì)的方法。該法的主要化學(xué)反應(yīng)是燃燒氧化，少數(shù)是熱分解。石油煉制廠、石油化工廠產(chǎn)生的大量碳?xì)浠衔飶U氣和其他危險(xiǎn)有害的氣體;溶劑工業(yè)、漆包線、絕緣材料、油漆烘烤等生產(chǎn)過程產(chǎn)生的大量溶劑蒸氣;咖啡烘烤、肉食煙熏、搪瓷焙燒等過程產(chǎn)生的有機(jī)氣溶膠和煙道中未燒盡的碳質(zhì)微粒以及所有的惡臭物質(zhì)，如硫醇、氰化物氣體、硫化氫等，都可用燃燒法處理。該法工藝簡(jiǎn)單，操作方便，可回收熱能。但處理低濃度廢氣時(shí)，需加入輔助燃料或預(yù)熱。

（二）有機(jī)廢氣吸附凈化技術(shù)

吸附凈化技術(shù)是一種傳統(tǒng)的VOCs處理方法，具有低能耗、工藝成熟、去除率高、凈化徹底、易于推廣的優(yōu)點(diǎn)，有很好的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。缺點(diǎn)是設(shè)備龐大，流程復(fù)雜，吸附劑需要再生，且當(dāng)廢氣中有膠粒物質(zhì)或其他雜質(zhì)時(shí)，吸附劑易中毒。近幾年來，由于環(huán)保要求日益嚴(yán)格，吸附技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，出現(xiàn)了新的吸附工藝和設(shè)備;同時(shí)吸附劑的改進(jìn)，如活性炭纖維和沸石的使用，也擴(kuò)大了吸附技術(shù)的應(yīng)用范圍，使吸附成為有機(jī)廢氣（溶劑）處理技術(shù)的首選方法。根據(jù)選取的吸附材料以及吸附機(jī)理的不同，吸附法又可分成化學(xué)吸附和物理吸附。化學(xué)吸附利用的是疏水鍵去除有機(jī)污染物的，例如用酚醛樹脂吸附劑去除鄰苯二甲酸二甲酯類物質(zhì)。但是化學(xué)吸附劑，更多的是運(yùn)用在去除水相污染物當(dāng)中，用來去除有機(jī)廢氣的情況比較少見，究其原因是吸附劑與氣體接觸時(shí)間不夠長(zhǎng)，無法進(jìn)行有效的反應(yīng)，導(dǎo)致吸附效果達(dá)不到預(yù)期。這就使得人們?cè)趯?shí)際生產(chǎn)中選擇物理吸附材料處理有機(jī)廢氣，比如活性炭、沸石等。選擇這種孔狀結(jié)構(gòu)，比表面積大，物理吸附能力強(qiáng)的吸附劑符合去除有機(jī)氣體的要求。

（三）吸收技術(shù)

吸收法一般情況是指的是液體吸收法，其基本的原理是廢氣和吸收劑接觸很充分，吸收劑對(duì)于有害物質(zhì)進(jìn)行吸收，再經(jīng)過接吸收過程，從吸收劑中除去廢氣并提取吸收劑，這樣就使得吸收劑能夠被循環(huán)利用。目前廢氣處理設(shè)備中噴淋裝置是使用吸收的原理進(jìn)行制作的。物理吸收劑是利用的物質(zhì)具備相似相容的物質(zhì)特性，比如常見的吸收劑水，可以用于去除那些易溶于水的氣體，像丙酮、甲醇、醚，但是對(duì)于水溶性差的物質(zhì)水無法起到作用。這就需要使用化學(xué)吸附的方法，其主要的原理是吸附劑上面的基團(tuán)與有機(jī)廢氣發(fā)生，就當(dāng)前國內(nèi)外對(duì)吸收法的應(yīng)用，可以獲得以下經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。一是國內(nèi)外研究者研究了不同溶劑吸收法對(duì)各種有機(jī)廢氣污染成分的處理效果，吸收劑主要包括有機(jī)溶劑、表面活性劑和水，還包括新型環(huán)保型吸收劑環(huán)糊精;因此廢氣種類不同，采用的吸附劑的種類也就不同。

（四）催化氧化燃燒技術(shù)

對(duì)于處理那些有毒、有害、沒有回收價(jià)值的氣體，如VOCs，氧化法是最佳的處理手段。該方法的基本原理是VOCs同氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)生成水和二氧化碳，氧化反應(yīng)就好比燃燒過程一樣，最后得到的成分是對(duì)空氣無害的水和二氧化碳。通常采用以下兩種方法促使氧化反應(yīng)的順利進(jìn)行：一種是加熱升溫，即熱氧化法，使得廢氣達(dá)到氧化反應(yīng)必需的最低溫度;另一種是催化氧化，催化氧化是指不改變反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)，向反應(yīng)環(huán)境中添加金屬催化劑，例如Pt、Pd、Ni等，廢氣中的有機(jī)污染物同氧化劑發(fā)生的氧化反應(yīng)，催化劑的存在可以大大降低催化燃燒所需要的溫度。如何獲得高效的催化劑是催化氧化法的關(guān)鍵。

（五）等離子體分解技術(shù)

這種處理技術(shù)主要是在氯氟烴中依據(jù)等離子體分解技術(shù)來分解有機(jī)廢氣的技術(shù)，目前已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，能夠在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行分解，同時(shí)也不需要嚴(yán)格要求設(shè)備的規(guī)模，不論是小型設(shè)備還是大型設(shè)備都可以應(yīng)用這種技術(shù)。運(yùn)行等離子體分解技術(shù)的時(shí)候包括兩種子系統(tǒng)，第一是能夠依據(jù)高頻等離子體來對(duì)等離子體進(jìn)行急速加熱，保證能夠在短時(shí)間內(nèi)溫度上升到10000℃，此時(shí)可以在超高溫環(huán)境下分解系統(tǒng)，水蒸氣和等離子體進(jìn)行化學(xué)作用是分解有機(jī)廢氣的基本原理。第二，實(shí)際上就是依據(jù)等離子子系統(tǒng)可以避免合成二惡英排氣急冷系統(tǒng)，降低溫度到80°C以下。

四、有機(jī)廢氣治理技術(shù)應(yīng)用

以高溫等離子焚燒技術(shù)為例，工業(yè)廢氣在反應(yīng)器中由常溫急劇上升至三千度高溫，在高溫、高電勢(shì)的雙重作用下，有機(jī)污染成分（VOCs）瞬間被電離并完全裂解。經(jīng)高溫等離子焚燒處理，工業(yè)廢氣中有機(jī)物（VOCs）裂解成為碳、二氧化碳、水蒸氣等單質(zhì)物質(zhì)。高溫等離子焚燒技術(shù)能夠處理高濃度、成分復(fù)雜、易燃易爆、含有固態(tài)、油狀物的工業(yè)廢氣。高溫等離子焚燒技術(shù)在工業(yè)廢氣處理方面的應(yīng)用是一個(gè)劃時(shí)代的技術(shù)變革。高溫等離子焚燒技術(shù)將逐步取代天燃?xì)釸TO，成為新興產(chǎn)業(yè)。