大氣環境中揮發性有機廢氣治理技術發展研究

龍建

摘要：我國長期以來把經濟建設作為發展重點，在大氣污染治理工作上做得還不夠。迄今為止，我國已成為世界上揮發性有機化合物排放量最高的國家。大氣中PM2.5含量超標，危害人體健康和社會經濟正常發展，所以控制大氣環境至關重要。本文主要探討研究了揮發性有機廢氣的處理工藝的未來發展，希望為相關研究提供參考。

關鍵詞：大氣環境;揮發;有機廢氣;治理

引言

有機廢氣在高溫下變成揮發性化合物，因此很容易擴散到大范圍的空氣中，造成一定的環境污染，危害人們的健康。由于揮發性有機化合物的成分多樣，不同有機廢氣的性質非常相似，這些不同的廢氣很容易混合，造成環境污染。

一、大氣環境中揮發性有機廢氣的主要來源

大氣環境治理中的各種揮發性有機廢氣主要都是來源于含有各類工業生產廢棄物、汽車尾氣等工業生產和道路交通運輸，這將可能會直接造成光化學污染等環境污染。

1.1工業生產

目前城市大氣環境污染源中出現的大量揮發性的有機廢氣主要還是來源于我國煤炭采掘加工、制藥、印刷線路板等一系列工業項目生產或加工裝配過程煙塵中生成的污染物。在這些工業生產的過程中，形成大量揮發性有機原料，在一定條件下有機原料混合就會發生化學反應，產生高揮發性有機廢氣。

1.2道路運輸

隨著我國國民經濟的日益發展，轎車已然發展成為我們日常最普遍使用的交通工具。然而，隨著社會汽車保有量規模的日益增加和全國汽車產業基地的數量不斷迅速擴大，汽車制造對生活環境中的嚴重污染和問題的日益嚴重，機動車尾氣是導致空氣污染的首要因素。

在各種機器生產過程和道路運輸中釋放出了大量的揮發性廢氣，對大氣環境產生污染物，從而造成光化學環境污染。在揮發性有機合成廢氣中，還含有大量的碳氫化合物和氮氧化物，當這種物質釋放到大氣中，在強大的太陽光下經過長期曝光，吸收了紫外光，再收集熱能并活化，在改變了原來的分子結構后，新物質才能產生，引發光化學反應，從而產生了各種光化學反應煙霧。同時由于光化學反應煙氣中還產生了一些劇毒物質，對各種農作物的生長有害性極大。

二、大氣環境中揮發性有機廢氣的危害

2.1室內危害

如果室內空氣中揮發性有機廢氣的濃度超過限度，會導致人頭痛、惡心、記憶力減退，患者長時間地獨自地待在室內或者在睡眠睡眠，可能會突然出現全身強直性抽搐、昏迷及休克死亡等的一系列癥狀，這也就會嚴重的損害神經系統，以及肝腎功能。

2.2揮發性有機廢氣的室外危害

大氣中揮發性有機廢氣污染存在直接風險和間接風險。直接風險包括對人類健康和植物生長的影響，而間接風險主要是氣候和環境影響。

2.2.1大氣環境中揮發性有機廢氣對人體健康的危害

大氣環境是人類生存的空間。如果揮發性有機廢氣大量排放到環境中，會大大降低空氣質量并引發霧霾天氣。揮發性有機廢氣被排放出來并在一定條件下反應，有害物質在人體內慢慢地積聚，損害人體機能，引起病變，嚴重影響人體健康和生存發展。

2.2.2大氣環境中揮發性有機廢氣對植物的危害

當有機廢氣污染物中釋放的某些有害化學物質數量超過或其濃度限高值時，空氣系統中具有揮發性的有機污染廢氣數量的大幅增加還會大幅提高其硫化物含量和三氟化物等的污染濃度，會進一步直接危害到植物，導致疾病或死亡。在空氣中含有低濃度的揮發性有機廢氣情況下，會慢慢地對植物造成危害，作物產量和農作物質量也會隨之下降。

2.2.3大氣環境中揮發性有機廢氣對氣候的影響

大氣環境中揮發性有機廢氣的增加造成空氣污染，陽光被空氣中的煙塵顆粒擋住，減少了對地面的光輻射，影響動植物的生長。另一方面，植物由于缺乏光合作用而發育不良。此外，大氣中的粒子可以凝結水汽，增加降水，改變氣候環境。

三、揮發性有機廢氣治理技術分析

3.1吸附回收技術

溶劑吸附回收處理大氣中揮發性有機廢氣是一種非常有效的處理方法，同時它也大大的降低了可揮發性有機類的污染物等的化學總含量，在自然資源的利用率上也會大幅度提高。在某些處理工藝中，可以通過活性炭吸附處理。吸附完成后，在吸附過程中對活性炭進行分離和再生，對有機活性炭、有機污染物中的有害物質進行破壞處理。

3.2催化燃燒處理技術

催化燃燒處理工藝主要利用化學催化劑在一定低溫下將大量揮發性有機工業廢氣完全加熱氧化，達到工業有機廢氣凈化處理的理想效果。該技術廣泛應用于化工、油漆和涂料制造業，并且科技的進步已經可以為企業提供更廣泛的設備選擇。該技術由煙道、電加熱設備、余熱回收設備等組成。在早期生產中，氧化鋁通常用來作負載型貴金屬催化劑，但因為價格較為昂貴，逐漸的被其他的催化劑取代。在工業廢氣中催化稀土燃燒應用過程的中，需要重點注意一些安全防護問題，電器在運行過程中，廢氣在高溫下與空氣混合極易發生爆炸。因此，在采用催化燃燒處理技術時，將空氣混合比濃度控制在空氣爆炸危害范圍的最大下限。

3.3生物處理技術

生物廢氣處理技術的主要基本原理都是通過微生物以微生物的分解或代謝酶的活性形式去處理高揮發性生物有機化合物廢氣體系中存在的各種有機物，從而有效降低有機物質的含量。在這個轉化過程中，微生物主要通過利用各種有機物將它作為其正常生長或者繁殖的主要養分，然后微生物將使其物質通過氧化分解反應進行轉化，最終使其產生水和氣體。一些化學處理工藝中還需要對各種生物化學處理轉化系統的各項化學指標進行合理質量控制，以進一步提高各種有機物和污染物的化學轉化效果，并將其分解轉化而成水和二氧化碳。

3.4光催化氧化技術

光催化氧化技術不僅具有成本低等諸多優點，而且還具有材料循環利用的能力。活性炭纖維負載納米二氧化鈦光催化劑新產品，具有很強的光腐蝕性能，而且吸附性強，抗菌效果極佳。光催化氧化還原法雖然氧化時幾乎完全沒有氧化副產物，但由于同時又存在與催化劑作用后失活、催化劑固定時困難、催化劑先固定再活化然后與其它催化劑直接反應作用時效率也明顯大大降低等幾種主要工藝缺點。相關研究發現，納米技術與光催化氧化技術相結合，可以進一步提高分解處理的效率。不難理解，開發這項技術的潛力也是巨大的。

3.5膜分離法

膜分離法是利用高分子半透膜分離有機廢氣的方法。這種方法工藝簡單，無二次污染，能耗低。該分離工藝的操作有高溫壓縮冷凝和膜分離。膜分離方法可廣泛用于處理各種不同污染類型的大氣污染物，例如苯、甲苯、二甲苯和乙烯基、氯化物、甲基溴等。該種方法對于處理活性炭難以冷凝和吸收的低沸點和氯化有機物的效果非常好。

3.6集成治理技術

集成處理技術是將上述六種處理技術有機地結合起來，并與實際情況完美結合，實現對揮發性有機廢氣的處理。現階段，一些集成處理技術已應用于揮發性有機廢氣的處理。如吸附技術與溶劑吸收技術的有機結合，有效回收高濃度苯乙烯類廢氣。吸附劑再生過程充分利用吸附富集和催化氧化技術，自催化燃燒產生的熱量用于脫吸以恢復吸附劑的活性，節約二次能源。投入實際使用時發現，該技術不僅處理效率高，而且功耗極小，發展前景看好。

3.7膜基吸收凈化技術

膜基的吸收和凈化技術主要依賴于兩種類型的中空纖維膜。首先，吸附劑脫吸所使用的膜，其次，吸收大量揮發性強的有機氣體的膜和用于處理有機廢氣的吸收粘合劑一樣具有很高的氣體溶解度，但需要注意的是，而這種吸收劑只用于溶解有機廢氣，不會影響其他氣體的化學成分。也就是說，在空氣中沒有溶解作用。作為一種不揮發、無毒的溶劑，吸收劑從環境中吸收了大量的有機廢氣，在環境治理中發揮著重要作用。

3.8活性炭纖維治理技術

目前，活性炭是我國常用的吸附劑。活性炭纖維吸附處理技術是簡單的活性炭纖維吸附處理技術的升級版。吸附比以前更強，效果會更明顯。由于在處理過程中我們添加了大量活性炭原子纖維，因此在活性炭原子纖維的外部會被活性碳原子涂層覆蓋。活性炭纖維處理技術的原理主要是因為活性炭的內外表面都有很多活性炭原子。使用這些具有高吸附能力的環保活性炭纖維，可以有效處理揮發性有機廢氣。活性炭纖維加工技術本身具有非常特殊的化學和物理結構。研究表明，活性炭纖維的特殊結構增強了吸附能力，具有表面積增加、吸附速度更快、對VOCs處理能力更強等優點，所以目前這項技術優勢明顯。然而，活性炭的回收和進一步處理已成為一個新的令人煩惱的問題，研究人員必須不斷努力解決這個問題。

四、揮發性有機廢氣污染的防治及治理

揮發性有機氣體污染行業多，有著復雜的成分、不同的濃度和氣體流速。揮發性有機廢棄氣體處理必須從源頭和末端做起，源頭控制必須是重中之重。源頭控制必須通過改進控制、制造過程中的有害廢氣的監測分析和利用創新的工藝技術設計來實現。

4.1加強揮發性有機廢氣源頭和過程控制

一則是在工業生產中，特別在對于石油化工、煤炭產品加工等相關行業，積極主動倡導和支持鼓勵化工企業不斷優化清潔生產工藝。二則是以揮發性有機物產品為主要原料的生產廠家需要加強對生產設備和清潔生產工藝流水線等零部件的日常檢查和保養維護，如泵體、閥門、法蘭、物料儲運裝置等易泄漏的設備和部件應予加強。防止管道組件和廢氣泄漏造成的損壞。

4.2加強揮發性有機廢氣監測

為實現揮發性有機廢氣排放控制，為有效減少嚴重的大氣污染，生態環境保護部門應切實加強安全監管，積極組織引導處理企業人員使用揮發性有機化學廢氣質量監測設備。各級有關處理人員要切實加強使用揮發性有機化學廢氣綜合處理裝備的日常維護保養，建立日常安全管理工作記錄，完善設施相關安全管理制度和操作規范，確保設備、工具正常工作運行。

4.3優化工業清潔生產技術

目前，我國目前總體而言大氣污染較為嚴重，大氣污染綜合治理迫在眉睫。積極支持推動和鼓勵化工減少使用揮發性有機廢氣排放，鼓勵化工企業改造升級生產工程技術和應用生產工程設備，開發和推廣清潔生產工程技術和化工設備，減少揮發性有機氣體的排放。

結束語

綜上所述，工業的快速經濟發展給我們賴以生存的自然生態環境帶來了一定的環境污染。在這種特殊情況下，需要我們科學合理地開展揮發性有機廢氣處理技術，為我們建設一個資源節約型和生態友好型經濟社會體系奠定良好基礎。

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