揮發性有機廢氣治理技術發展探究

（中鋁山西新材料有限公司，山西河津 043304）

0.引言

社會經濟建設中，揮發性有機廢氣屬于常見污染物質，對周圍環境質量、動植物生存會造成較為直接的影響。為加強環境保護，我國環境治理、污染防控事業的不斷推進，各類治理技術被應用在揮發性有機廢氣的處理中，但是為確保相關污染物質凈化、分解的有效性，還需基于各類治理工藝，制定更具綜合性、針對性的治理方案。

1.揮發性有機廢氣的相關定義

化工領域中，揮發性有機廢氣通常可用VOCs表示。其基本定義是在正常氣壓條件下，大氣環境中沸點超過260℃，并且以氣態形式存在的有機化合物。化工、石油行業發展中，其生產活動中所排出的ArOH、芳香烴、酮、酯、胺、醚等污染物質均屬于揮發性有機廢氣。并且由于揮發性有機廢氣成分復雜、種類多，與空氣接觸后出現消散的情況，使得該類污染物質的治理難度增加。不僅如此，揮發性有機廢氣的本質屬于毒性氣體，燃點低，其存在本身會伴有自燃、爆炸風險，甚至會誘發光化學煙霧，危及周邊生物生存安全[1]。因此，應積極推進揮發性有機廢氣的治理工作，消除其對大氣環境造成的危害性。

2.大氣環境中揮發性有機廢氣的危害性分析

揮發性有機廢氣會對大氣環境造成不可預估的損傷，具體可體現在以下內容中。首先，揮發性有機廢氣會造成環境污染，繼而阻礙動植物生長，比如工業生產活動中所產生的二氧化硫、光化學煙霧、氟化物等揮發性廢氣，會在植物生長過程中，導致植物枯黃、死亡，造成農作物生產量減少、植物光合作用受阻、凈化功能減弱等不利影響。其次，揮發性有機廢氣同樣會危及到人類健康。VOCs在與陽光接觸后，會受光照射影響而與氯離子反應，從而轉變為光化學煙霧，損傷人類呼吸系統、眼部健康。另外，VOCs中含有的硫化物會誘發癌變，使人類生存面臨較大風險，甚至會威脅到胎兒正常發育、健康生長。最后，大氣環境中，揮發性有機廢氣的產生會使氣候條件產生異常，造成嚴重的大氣污染，損傷臭氧層，引起酸雨，加劇全球變暖[2]。

3.揮發性有機廢氣治理技術的發展與實踐

3.1 發展現狀

隨著揮發性有機廢氣危害性的凸顯，其治理技術研發工作不斷開展，目前，國內外揮發性有機廢氣治理技術的發展速度不斷提升，而回收、分解是治理揮發性有機氣體的主要方式。其中揮發性有機廢氣治理技術中的回收工藝，是基于揮發性有機物的物理反應，對化工產業所排放的VOCs進行過濾、凈化、吸收，具體治理工藝包括吸附治理技術、冷凝治理技術。與此同時，揮發性有機廢氣在治理時，同樣可在等離子體、催化燃燒、生物處理等治理技術實踐中，將VOCs轉化為無毒無害物質。

3.2 具體實踐

（1）生物處理技術。揮發性有機污染物的生物處理中，具體可應用的治理工藝包括生物洗滌、膜生物、生物滴濾、活性污泥等方法[3]。在此期間，生物處理技術治理VOCs的主要原理是在揮發性有機物氣體經過生物膜、氣液穿進微生物懸液后，該物質會與氧氣產生反應，隨后分解為水、硫酸鹽、二氧化碳、硝酸鹽、菌體等物質，使原有的有機化合物的主要成分轉變為無機物質，最終起到凈化VOCs的作用。以生物滴濾治理技術為例，生物處理技術中，生物滴濾是將惰性物質作為過濾床層填料。相較于傳統過濾工藝，惰性物質可有效減少床層對VOCs穿過的阻力，使帶有VOCs的液體、氣體進入填充層。同時在營養物質濃度、酸堿度等工藝參數的調整中，增加一定體積內揮發性有機廢氣過濾層的生物量，更為有效的凈化高負荷VOCs廢氣。另外，生物滴濾治理技術可結合VOCs廢氣產酸特點，利用生物降解功能將廢氣中酸性代謝物清除。現階段，適用于生物滴濾治理技術的VOCs廢氣有單環芳烴、烯烴、烷烴、酮、醇等有機污染物[4]。

（2）吸附治理技術。吸附治理技術在揮發性有機廢氣的處理中應用尤為廣泛，常用吸附工藝有變壓吸附、變溫吸附兩種。其一，變溫吸附。治理VOCs廢氣時，變溫吸附是基于吸附劑吸附量會與溫度成反比關系的特點，將VOCs集中到常溫條件下進行處理，使其在溫度增高后與吸附劑共同吸熱、脫附。活性炭是變溫吸附工藝中常用的吸附劑，在治理VOCs廢氣時，活性炭會在升溫后在熱氣體、水蒸氣作用下脫附。通常情況下，活性炭脫附溫度為110℃～220℃，脫附過程中活性炭會吸附VOCs廢氣，分別利用水蒸氣和熱氣體脫附、回收廢氣中的芳香族有機物、碳氫化合物、其他污染物質[5]。其二，變壓吸附。熱源條件、恒溫條件下，相關人員可在通過吸附系統壓力的調整，使得吸附物質在壓力作用下對VOCs廢氣進行循環脫附。具體操作過程中，吸附系統內壓力超過1kPa后，設備內真空度會明顯增加，從而保證吸附劑對VOCs廢氣的吸附效果。

（3）催化燃燒技術。催化燃燒技術是基于傳統燃燒治理技術，應用帶有催化劑的焚燒爐治理揮發性有機物。在處理VOCs過程中，相關人員會將具有分解性質的催化劑加入焚燒設備，使VOCs中的有機污染物質可以更為徹底的分解。化工生產中，催化燃燒法的關鍵在于降低各類揮發性有機污染物的燃點，使其在焚燒爐內快速分解為無機物質。現階段，催化燃燒法是揮發性有機物廢氣治理技術中發展較為迅速的工藝之一，并且此種治理工藝可結合VOCs廢氣特點，靈活選用催化劑，使廢氣催化燃燒。比如在治理含有丙醇、乙烷、苯的揮發性有機廢氣時，可選擇Au/TiOxNy、Pb/H- Beta等催化劑，提升催化焚燒設備對VOCs廢氣的催化效率。同時可在廢氣燃燒后，二次凈化、回收有害氣體，減少揮發性有機廢氣治理中的資源消耗。

（4）冷凝及等離子體技術。等離子體、冷凝治理技術，在揮發性有機廢氣的治理中有著不可忽視的實踐價值。其中冷凝技術凈化、回收、分解揮發性有機廢氣時，其基本原理是通過冷凝手段，使廢氣溫度降低，使VOCs廢氣中各成分凝結后轉化為液態，隨后將分解后的各物質進行回收。對于高濃度、組分單一的VOCs廢氣廢氣，冷凝治理技術的應用有著尤為明顯，回收效率為85%～90%。比如在治理濃度為5000ppm～800ppm的VOCs廢氣時，冷凝治理技術可有效分解揮發性有機物，并配合洗滌、吸附等基礎性治理工藝，確保揮發性有機物的治理效果。等離子體治理技術是通過建立等離子體場，使離子、分子、激發態原子、電子、自由基等活性物種匯集，之后可將一定范圍內的揮發性有機廢氣進行分解。在治理室內空氣、低濃度揮發性有機氣體時，等離子體治理技術實踐價值明顯，可低溫去除VOCs廢氣，且治理過程中能耗低。

4.結語

為提升生態文明建設水平，實現工業文明健康發展的基本目標，揮發性有機廢氣的高效治理迫在眉睫。但由于揮發性有機廢氣類型多樣、內部結構復雜，且各類廢氣濃度不一、性質特殊，整體治理難度較大。為此，在應用生物處理、臭氧氧化、吸附等治理技術時，還應通過更為具體的治理方案，完善揮發性有機廢氣處理流程，減少該類污染物質對大氣環境造成的危害。