工業VOCs廢氣治理工藝研究

陳小梅

（惠州市綠科環保有限公司，廣東 惠州 516008）

工業VOCs廢氣主要是由多種有機氣體構成，同時具有一定的揮發性、刺激性、毒性且存在特殊氣味。因此，為了加強對生態環境的保護以及為人們提供健康的工作生活空間，有必要加強對VOCs廢氣的收集與處理，從而保證相關氣體經過處理后不具有危害性與污染性，為生態環境建設的推進與人們的身體健康提供一定的保障。

1 當前工業廢氣的處理特點與技術選擇

工業VOCs廢氣的來源主要是工業生產過程中燃料與涂料的使用。現階段，工業廢氣已成為大氣污染的主要污染物，其主要包括酸霧、粉塵以及有機廢氣等。通常情況下，在工業廢氣排風量、理化性質、濃度等方面存在差異的時候其所選用的處理方法也不同。值得注意的是，在工業生產中產生的VOCs廢氣，其刺激性與揮發性會對周圍環境以及人體健康造成十分嚴重的威脅[1]。因此有必要重點加強對VOCs廢氣的治理，減少其對大氣環境與人體健康的危害。

2 工業VOCs廢氣的危害

VOCs即揮發性有機物，是指常溫下飽和蒸汽壓大于70.91 Pa、標準大氣壓101.3 kPa下沸點在50～260 ℃以下且初餾點等于250 ℃的有機化合物，或在常溫常壓下能揮發的有機固體或液體。VOCs廢氣會產生十分嚴重的危害：一方面，VOCs廢氣中存在大量酸類、醛類等有機化合物，這部分物質會對人體健康產生極大威脅，而其中危害最為嚴重的當屬工業VOCs廢氣。其具體表現為：如果VOCs廢氣當中含有大量的苯蒸氣將會直接引發人體出現中毒反應；而VOCs廢氣中的有機氮化合物等還存在一定的致癌性，并且，VOCs廢氣中的苯酸類有機物會導致蛋白質發生反應，進而引發人體的不良反應[2]。除此以外，VOCs廢氣還會損害人體的神經系統和呼吸系統，嚴重的時候會導致死亡。另一方面，VOCs廢氣還會對環境造成污染，破壞臭氧層，進而加劇溫室效應。VOCs廢氣在與氮氧化物結合之后會生成硝酸鹽等物質，由于這部分物質具有不易沉降的特性，會長時間存在于空氣中且降低空氣能見度，從而進一步造成嚴重的環境污染。因此，需要不斷加強對VOCs廢氣的綜合科學治理，減少其對人體以及環境的損害。

3 工業VOCs廢氣的有效處理工藝

3.1 吸附法

吸附法可有效處理VOCs廢氣，工藝原理是通過其對特殊介質的吸附力來對氣體進行吸附，從而在降低其揮發性的基礎上進行過濾。現階段，吸附法相關技術的應用已經十分成熟，因此也得到了多個領域的認可。通常情況下，可選擇活性炭作為吸附法的核心吸附劑，因其具有穩定性強以及成本較低等優勢，所以，成為了VOCs廢氣治理過程中常見的工藝手段。隨著吸附法的不斷廣泛應用，相關技術人員對活性炭技術進行了創新，即通過兩段循環流化床吸附技術來提升整體VOCs廢氣的吸附水平與過濾效率。現階段，活性炭纖維材料吸附技術已經成為工業領域當中最常見的處理工藝，通過該方法進行VOCs廢氣吸附不僅可以提升活性炭的可塑性，同時還可以獲取更大的吸附面積，從而有著廣闊的應用前景。但在實際實施相關技術的過程中，應重點做好吸附處理技術與吸收處理技術之間差異的區分，二者之間最明顯的區別在于吸附法屬于干法工藝，而吸收法是基于吸收液的吸收能力發揮作用，因此屬于濕法工藝。

3.2 冷凝法

在VOCs廢氣處理過程中，冷凝法屬于一種比較簡單的工藝，其工藝主要原理是通過物理特性加以處理，因此，在工業生產領域當中得到了廣泛應用。在冷凝法的應用過程中，主要是參考氣體在不同狀態下的特征，如在不同的溫度環境下，氣體會呈現出不同的飽和蒸氣壓。在實際應用中，是通過這樣的特性對VOCs廢氣進行冷卻，在凝結成為液體之后再進一步完成分離，以此對相關物質進行回收與處理[3]。通常，技術人員在掌握飽和蒸氣壓的情況下就可以實現對VOCs廢氣的有效處理，然而為了實現更好地凝結與回收效果，就必須營造出低溫度以及高氣壓的狀態。需要注意的是，通過冷凝法對廢氣進行處理后仍不能達到國家規定的排放標準的，就需要在現有的基礎上對回收VOCs廢氣的裝置進行升級，以提升其使用性能，但這也會在一定程度上增加冷凝法的使用成本。

在實際應用中，為了減少投入，技術人員會選擇將冷凝法、吸附法以及吸收法一起使用，通過相關處理工藝的耦合來實現更好的回收效果以及更高的經濟效益。通過將多種方法結合對VOCs廢氣進行處理，雖然在一定程度上降低了總體投入，但也會限制其適用范圍，因此在實際應用的過程中也會存在一定局限性。

3.3 低溫等離子處理工藝

低溫等離子處理工藝是，在實際應用的過程中主要通過發揮自由基、高能電子等粒子的作用，對廢氣進行處理時可在短時間內將其分解，同時引發一系列的后續反應。應用低溫等離子處理工藝對VOCs污染物進行處理，具有以下特點：①整個處理過程均可以在常溫、常壓的環境下完成，所以降低了處理的難度；②具備較高的自動化水平，不僅可以明顯縮短反應流程，還可以避免受到外界因素的侵擾；③該技術的裝置設備結構簡單，在相關設備的安裝與拆卸上可以減少成本的投入；④對高分子污染物具有很好的處理效果，同時還可以提升整體的除臭效率。但低溫等離子工藝也存在一定的弊端，一方面，為提升整體設備的運行精密度，需加強設備的設計與調試，所以需要較高的投資成本；另一方面，在該技術使用的過程中往往會產生火花和擊穿問題，難以實現對苯有機物的徹底分解。

3.4 氧化法

使用氧化法處理VOCs較為常見，該方法主要包括燃燒氧化、催化燃燒氧化以及光催化，這三種方法具有不同的優缺點。

3.4.1 燃燒氧化法

燃燒氧化法是利用燃燒反應來處理工業中所產生的廢氣，廢氣在經過氧化消除后會呈現出較為無害的狀態，這種廢氣處理方法通常會應用在濃度較高的廢氣處理中。在使用燃燒氧化法來處理工業廢氣的時候，沒有直接使用易燃材料來進行燃燒，而是借用燃料釋放熱量，以燃燒熱量來凈化VOCs。一般在高溫下VOCs會轉化為水和二氧化碳，從而達到清除廢氣中有害物質的目的。

在實際應用中，設計蓄熱氧化系統時主要從三個方面進行，即陶瓷蓄熱床、自動控制閥和燃燒室。由于陶瓷材料能夠儲存氣體中的熱能，在進行燃燒時可以通過陶瓷釋放熱能來對燃燒過程補充熱量，整體上對熱能的消耗要小于其他材質。所以陶瓷材料屬于較為優質的蓄熱材料。除此之外，在熱交換器使用中還能夠實現尾氣的熱量回收，使廢氣處理能夠獲得較高的經濟效益。

3.4.2 催化燃燒氧化法

催化燃燒氧化法是利用催化藥劑使含有VOCs的廢氣在一定溫度下進行氧化燃燒，并在燃燒中分解為水和二氧化碳。由于這種方法燃燒的溫度較低，所以在燃燒的整個過程中VOCs基本上會處于無焰燃燒的狀態，這有利于提高燃燒廢氣過程的安全性，會使燃燒區內的VOCs濃度更加容易控制，從而有效降低了燃燒成本。但該方法也存在一些缺陷，有待完善。比如，當廢氣中的重金屬含量較多時，藥劑容易出現失效的現象；當廢氣中VOCs含量過大時，由于其燃燒反應所需溫度較低，會導致燃燒反應中產出的熱量難以滿足催化劑所需要的凈化溫度。

3.4.3 光催化氧化法

光催化氧化法主要利用催化劑所具有的光催化特性，使VOCs廢氣發生氧化并分解為水和二氧化碳，以此達到氧化處理VOCs的目的。在實際應用過程中，氧化劑通常以金屬氧化物和金屬硫化物為主，其中較為突出的是TiO2。這種金屬氧化物具有較強的穩定性，并且催化性能較好，是目前較為常用的催化劑之一。光催化氧化法下的VOCs廢氣能夠被轉化為較為無害的有機分子，并且，由于整個反應中所產生的副產物較少，也能有效地保障廢氣處理的清潔性。但光催化氧化法目前還存在一些問題，如催化劑在實際使用時往往會由于外界原因而出現活性喪失和難以固定的情況，會對廢氣處理產生一定的影響，此外，在需要處理大量廢氣時，光催化氧化法的應用效果并不理想。

4 結語

綜上所述，隨著生態治理工程的不斷推進，人們越來越關注工業廢氣的治理工作，特別是對于VOCs廢氣的治理，相關部門應提出更為有效的廢氣處理策略來減少其對環境的損害。同時，可結合工業生產的實際情況，重點針對源頭控制、過程控制以及工藝耦合處理等提出相應的優化措施，保證最大限度地減少VOCs的排放量及其對環境產生的不利影響，進而為社會生態環境的持續發展奠定堅實基礎。