淺析VOCs廢氣危害及處理技術

杜健

景德鎮黑貓集團有限責任公司 江西 景德鎮 333000

引言

空氣污染是目前最嚴重的環境問題之一，對社會造成了巨大的危害，并在一定程度上對人類造成了較大的危害。因此，對VOCs廢氣的處理已成為當前社會發展中的一個關鍵問題。為了提高該技術的處理效果，相關企業和人員需要掌握揮發性有機物廢氣的來源和危害，選擇最科學的處理技術，結合科學的處理規范和要求，以提高整個環保工作的有效性。具體分析如下：

1 VOCs廢氣產生的原因分析

具體來說，VOCs廢氣是揮發性有機化合物（Volatile Organic Compounds）的簡稱，是目前污染大氣的主要污染物質，并且這一廢氣還有著不同的類型，主要是由于其產生的原因不同。綜合實際的分析能夠發現，該廢氣的來源主要分為人為和自然兩個層面，其中自然層面為植物釋放、火山噴發、森林和草原火災等；人為層面是主要排放源，影響最大，工業生產和交通運輸中揮發性有機物廢氣較大，溶劑使用也是揮發性有機物廢氣的第二大來源[1]。具體來說，VOCs廢氣產生的來源較為廣泛，社會發展中的各個行業都會存在VOCs廢氣，舉個例子，煙草企業發展中會利用大量的不可降解的復合鋁箔紙、鏡面卡紙、溶劑型油墨、膠黏劑，以及清洗設備采用的高溶劑含量清潔劑，而且煙標印刷作為主要的環節，在其中涉及原材料選取、印刷工藝及印刷成品過程中，這些環節都會存在VOCs廢氣大量排放的現象。除此以外，在汽車行業的發展中也存在著大量的VOCs廢氣排放，如在以往的汽車生產過程中會涉及涂裝工藝，其中在噴涂過程中也會產生大量的廢氣。還有建筑裝修中使用到的人造板材、家具、壁紙以及化纖地毯、地板蠟等相關的建設材料也含有大量的VOCs廢氣。綜合社會的生產發展 發現，除了上述提到的排放源外，在生活中的許多產品中也都有這一氣體，也正是如此，VOCs廢氣的處理工作開展面臨著較大的發展困境[2]。

2 VOCs廢氣的危害分析

簡單來說，這一氣體中的主要成分包括烴類、鹵代烴、氮烴、含氧烴、硫烴以及低沸點的多環芳烴等，其具體的特征為沸點較低，并且分子量較小，在常溫狀態下很容易揮發，并且結合上述觀點的分析能夠發現，這一廢氣產生的原因較多，涉及社會生產的方方面面，對社會的發展以及人民的健康會產生較大的影響[3]。具體來說，工業生產和交通運輸是產生這一氣體的主要方面，尤其是部分石油、化工等行業生產中產生的廢氣量更是驚人，其中有機物的含量波動幅度較大，并且還具備可燃燒、有毒性、環境破壞影響大等負面影響，尤其是其中的氯氟烴的排放會嚴重破壞臭氧層，對社會的可持續發展進步產生了較大的影響。具體的危害分析如下：

其一，醇類、醛類、酸類、酮類以及氨類等物質。工業生產中產生的此類廢氣會通過呼吸道、皮膚侵入人體，會對人體的呼吸功能、免疫功能以及其他相關的器官等造成不可逆的損傷，并且該廢氣中存在的部分物質還會誘發人體產生腫瘤，對人體有著極大的威脅。

其二，苯酸類有機物。這類物質會對人體中的細胞產生一定的影響，如在這一物質的影響下，細胞蛋白質會出現不正常現象，并且還會產生中毒等現象，對人體的健康有著非常不利的影響[4]。

其三，腈類有機物。腈類有機物也會對人體產生較大的影響，如一旦發生此類有機物中毒，會導致人體出現難以呼吸等現象，嚴重時還會造成窒息、生理功能減弱甚至死亡等現象。

其四，苯類有機物。這類物質會對人體的中樞神經造成損傷，導致神經系統出現障礙，而且此類物質達到一定程度時還會造成致死性急性中毒。

其五，有機物硝基苯。此類物質會對人體的神經系統造成較大的影響，并且血液、肝臟、脾等器官的功能也會因此受到損傷。

其六，二苯胺與聯苯胺。這些物質進入人體后會導致人體出現缺氧等癥狀。

其七，有機氮化合物。這類物質也會致癌。

其八，有機磷類化合物。這類物質會導致血液中的膽堿酯酶的活性降低，神經系統也會因此發生障礙。

其九，有機硫類化合物。這類物質則會由于低濃度硫醇而讓人產生不適感，濃度較高時也會造成人體死亡。

其十，含氧有機化合物及其他。若是吸入高濃度的環氧乙烷會導致人體死亡；丙烯醛對人體的黏膜組織有著極強的刺激性；戊醇會形成頭痛、嘔吐以及腹瀉等癥狀。

3 VOCs廢氣處理技術分析

3.1 催化氧化法

這一方法主要是借助催化劑進行處理，旨在借助催化劑的作用實現降低VOCs氧化所需要的溫度條件，保障反應能夠在常溫、常壓下進行，并且在此過程中還能夠重復利用反應所產生的熱量，實現熱能重復、循環利用的目標。綜合實際的應用能夠發現，這一處理方法具有處理效率高，產生的能量消耗較低以及不會二次污染等優勢。目前較為常用的為臭氧催化氧化技術，并且已經取得了一定的成效，在目前的廢氣處理中較為常用，并且在該項技術的作用下，臭氧會轉化為氧氣，與其他的處理技術進行比較能夠發現，不會對環境生態造成影響，因此其社會效益顯著[5]。

3.2 生物法

這一處理方法的應用時間較長，并且應用中有著顯著的優勢，即環保效果顯著、不會產生二次污染，并且操作較為簡便。目前較為常見的生物法主要包括生物濾池、生物洗滌塔和生物濾滴塔，其中生物濾池主要適用于濃度較低，并且難溶于水的惡臭氣體，整體的運行成本較低，但是這一處理技術也存在著一定的缺陷，即對填料濕度以及pH的要求較高，實際的控制水平難以滿足具體需要。生物洗滌塔的反應條件的優點是易于控制，污染物的轉移快，運行狀態相對穩定，其缺點是操作成本高，只能夠處理部分容易溶于水的揮發性有機物氣體，并且在此處理過程中，相關人員還要注重觀察，需要將一定數量的氧氣通入反應器中，由此增加能源消耗。生物過濾塔適用于處理低濃度的廢氣，過濾塔的處理可以實現獨立篩選細菌，也可以在這個過程中進行微生物營養液的獨立配置，在保證環境條件控制精度的同時整個廢氣處理降解率相對較高，但該處理技術也存在一些缺陷，如液相造成的微生物損失、傳質表面積低、營養物質過多等會導致反應床出現堵塞現象，反而會對整個處理技術的深入產生不利的影響[6]。

3.3 吸附法

此處理方法主要會利用到吸附劑，適合濃度高、高通量的氣體。在此項技術的應用中，吸附劑的質量會直接影響整個降解的效率，因此在使用過程中應當選擇化學穩定性強、吸附容量大以及比表面積大的吸附劑。目前較為常用的有活性炭，并且經過氧化鐵或者臭氧處理后的活性炭處理效果更加顯著。但是此方法不適應濕度大、溫度高以及容易發生反應和活性大的氣體中。

3.4 吸收法

這一方法是實際降解處理中較為常用的技術。應用較為普遍的有物理和化學兩種方法，其中物理吸收主要是通過相似相溶原理和溶解度原理，能夠將氣體溶于液體；化學途徑則是借助有機廢氣和溶劑發生化學反應而去除其中危害物質。兩種處理方法的性質存在一定的差異，但是具體的處理目的都是相同的，并且這一處理方法的效果較顯著，能夠滿足處理的具體標準。這一處理方法的質量與吸收劑的選擇有著直接的關系，較為常用的吸收劑有礦物油、高沸點有機溶劑、水型復合劑等，不同的吸收劑其應用優勢和劣勢都存在一定的差異性[7]。

3.5 燃燒法

該方法主要包括非催化燃燒法和催化燃燒法。前者適應高濃度、高熱值、無循環值，并且在處理過程中不會再次產生污染物，環境保護效果顯著；后者利用催化劑降低反應所需的活化能，能夠在此過程中避免高溫燃燒而產生二次污染，并能夠減少輔助熱量，處理效果顯著。

4 廢氣處理實際項目分析

本次項目是以VOCs廢氣處理為立足點，主要是對其中的苯胺物質進行過分析，在此物質的處理中主要是利用預處理——催化氧處理進行，另外在此處理過程中可以借助貴金屬催化劑進行處理優化，其中的處理環節包括兩個方面，即真空泵尾氣循環水冷卻和除霧。結合上述觀點會發現，苯胺類物質會對人體以及周圍環境造成極大的影響，因此在實際的處理過程中應對具體的物質進行分析，了解其危害并結合實際的處理標準進行優化，規避其產生不好的社會和經濟影響。

我國對VOCs廢氣處理進行了相關政策以及法律條例的規范，在法律管理不斷完善的背景下，很多大型化工企業對這一廢氣的處理進行了建設和完善，改變了以往的處理模式，如部分企業在廢氣的處理中依據規范進行了分種類、分區域的處理，旨在借此實現規范、科學以及集中、高效的處理目標。其中某石化公司建設了一套20dam3/h苯胺裝置和原料罐區的廢氣處理設備，在此過程中主要應用了WSH-2N型Pt.ce催化劑，這一類型的催化劑有著顯著的應用優勢，即具備高烴基氧化活性和高選擇性（有機氮95%以上轉化為氮氣）。通過分析該裝置72h后的具體處理實效會發現，凈化的效果顯著。即VOCs廢氣中的NMHC、NOX的質量濃度為4.36、6.6mg/m3，其他物質的具體濃度均低于標準，即各項指標顯著優于國家的規范標準和具體要求。

工程實例：某企業的生產主要是以苯為原料，生產的化工產品主要包括硝基苯、苯胺，以及橡膠防老劑等產品，在生產過程中受到多種因素的影響，其VOCs廢氣的處理效果不顯著，對企業經濟效益和社會效益產生了非常不利的影響。企業在生產過程中會產生相應的廢氣，為降低廢氣中的有害物質，設置了相應的排氣出口和有機液體儲存罐。綜合實際的生產會發現，在此過程中產生的廢氣主要是苯胺以及含苯、丙酮等物質，其中部分廢氣物質具有含氮和揮發性特征，在處理后進行物質濃度分析發現，工藝排氣口總烴質量濃度大約在1000～28000mg/m3，苯的質量濃度為600～16000mg/m3、硝基苯為400～800mg/m3、苯胺為1000～2000mg/m3、環乙烷為4000～28000mg/m3、丙酮為1000～18000mg/m3，大多數排放口廢氣中含有兩種以上的有機污染物。總的來說，在對VOCs廢氣進行處理后，整個過程的廢氣排放實際數值遠優于國家規范標準，因此在企業的發展中應當注重借助先進的設備和技術對這一廢氣進行處理，規避其中的不良影響，由此促進企業經濟效益和社會效益提升。希望通過這一案例，為相關企業治理VOCs廢氣提供助益。

5 結束語

由此可見，VOCs廢氣對整個社會的生產以及發展產生了較大的影響，因此注重和加強這一廢氣的處理是目前社會發展中重點關注的內容。鑒于此，在實際的處理中，相關企業應當注重這一廢氣產生原因以及危害的分析，結合其具體的性質選擇適宜的處理技術，從而強化環境保護工作的實效。