VOC廢氣處理要點分析

安徽微明環境科技有限公司 王懷生

VOC廢氣是一種極具污染性的廢氣，隨意排放不僅會導致自然環境被嚴重污染，還會威脅人們的身體健康，因此，在當前的社會發展過程中，提升對VOC廢氣處理工作的重視度，采用合適的方式對其進行處理，降低這一氣體所造成的不利影響，成為保障環境安全與群眾身體健康的重要舉措之一。

一、處理VOC廢氣的意義

揮發性有機化合物（簡稱VOC）指的是除了一氧化碳、二氧化碳、碳酸、金屬酸鹽、碳酸銨等物質以外，所有能夠參與大氣光化學反應的化合物，生產過程中生成的含有VOC分子的廢氣可以被稱作VOC廢氣，VOC廢氣在排放時會隨著氣流進入到大氣層，直接污染大氣層，進而給人們的正常生產、生活造成極為不利的影響。一方面，VOC廢氣隨意排放會對環境造成嚴重的污染。具體來說，VOC主要包括鹵代烴、脂肪化合物、芳香化合物等物質，在實際應用過程中，這類化合物大多被用作溶劑，經過一段時間的使用后，VOC可能會將組分物質揮發到空氣中，并且其中的大部分VOC廢氣會進入大氣環境體系中，導致大氣環境被污染的同時，大氣系統的部分功能會減弱或喪失，這會給自然環境造成極為嚴重的破壞。另一方面，VOC廢氣隨意排放會對人體健康產生嚴重的威脅。對VOC廢氣進行分析后可以發現，廢氣中的大部分物質都可能對人體健康產生危害，比如，VOC廢氣中的苯類化合物不僅會破壞神經中樞，還可能損害人體的血液與器官，若人體在短時間內吸入過多的苯類化合物，會在短時間內死亡。現階段，為了切實保障人體健康，明確VOC廢氣的危害性，采用合適的技術方式對其進行處理，減少VOC氣體所造成的污染，成為一項極為必要的工作[1]。

二、常用的VOC廢氣處理技術

隨著人們對VOC廢氣危害性認識的不斷深入以及科學技術的不斷發展，處理VOC廢氣的方法越來越多，對這些VOC廢氣處理技術進行分析可以發現，常用的VOC廢氣處理技術主要可以分成回收法與分解法。

（一）回收法

現階段，VOC廢氣的回收處理技術主要包括吸附法、凝縮法、吸收法。

1.吸附法

吸附法是指通過應用含有吸附這一物理性質的吸附劑，對VOC廢氣中的VOC化合物進行“捕捉”，從而降低VOC廢氣中VOC的排放量。在實際應用過程中，吸附法主要可以分成兩類，第一類是使用普通活性炭、破碎狀碳素纖維蜂窩等活性碳吸附VOC廢氣，第二類是使用沸石、硅石等無機吸附材料完成VOC廢氣的吸附。在實際使用過程中，第一類吸附法借助主要成分為碳元素的多孔物質，通過升溫、升壓、吹入水蒸氣等方式，使多孔物質中的細孔能夠選擇性地吸附VOC廢氣中比孔隙小的粒狀有機物，從而達到減少廢氣中VOC物質含量的目的。現階段，這一VOC廢氣處理方法被廣泛應用于清洗化學成套設備、大樓空調等。對這一類VOC廢氣吸附方法進行分析可以發現，在實際使用過程中，這一方法的優點在于可以實現VOC物質的回收再利用，并且在VOC廢氣吸附過程中不需要消耗能源。這一方法的缺點在于在長時間的使用過程中，即便對吸附材料進行解吸附處理，仍會有部分VOC殘留在吸附材料中，導致吸附材料逐漸劣質化，進而導致這一技術在使用時需要投入再生成本。與第一類VOC廢氣吸附法相似，第二類吸附法在實際使用過程中也是利用沸石、硅石這類材料的孔隙實現VOC的吸附，在完成吸附工作后利用升溫、減壓等方式實現VOC的解吸附。在實際使用過程中，第二類吸附法在具有第一類吸附法可以實現VOC物質回收再利用、不需要消耗能源等優點的同時，還有著不易燃燒的優點，但相較于活性炭，沸石、硅石的成本更高。以沸石為例，沸石是一種有著較大孔隙的鋁硅酸鹽結晶，隨著科學技術的不斷發展，人們可以依據自己的實際需要，通過人工合成的方式，生產各種規格、品質的沸石。現階段，沸石吸附法被廣泛應用于清洗化學成套設備、加油站等[2]。

需要注意的是，在應用吸附法進行VOC廢氣處理時，應當綜合考量不同吸附法的優缺點，并盡量選擇性價比最高的吸附方法，切實滿足VOC廢氣處理的需要。比如，在對各種吸附材料進行比對后可以發現，普通活性炭的成本相對較低，并且吸附效果不弱，因此被廣泛應用于VOC廢氣吸附工作中。但在實際使用過程中，活性炭的吸水性較強，并且容易燃燒，因此，在環境溫度較高、濕度較大的環境下，不應當使用活性炭進行VOC廢氣吸附。同時，由于活性炭在與一些活性較大、容易發生反應的物質接觸時，表面容易發生反應，導致吸附孔隙發生堵塞，進而降低吸附效果，因此活性炭吸附法不適用于一些活性較大、容易發生的溶劑吸入工作中，此時可以用破碎狀碳素纖維蜂窩、沸石、硅石等吸附材料進行VOC廢氣的吸附。

2.凝縮法

凝縮法是一種利用有機物在不同溫度下飽和度不同的特性，通過降低或升高系統壓力的方式，將處于蒸氣狀態的VOC有機物從廢氣中提取出來的方式。在實際使用過程中，這一技術的優點在于經過處理后廢氣中的VOC含量較少，并且不同的VOC可以得到有效的分離，便于后續再利用工作的開展。缺點在于這一技術的操作難度較大，并且在常溫狀態下，人們往往無法只憑借冷卻水完成VOC的分離，還需要對冷凝水進行降溫處理，因此，這一技術的實際使用成本較高，現階段，這一技術更多地被應用于一些VOC濃度較高并且冷凝溫度不高的VOC廢氣處理[3]。

3.吸收法

吸收法是一種利用有機物相似相溶原理，通過低揮發性的有機無機溶劑，吸收廢氣中的VOC分子，然后利用吸收劑與VOC分子間理化性質的差異將兩者進行分離處理的技術方法。現階段，按照VOC廢氣的吸收機理，可以將廢氣吸收法分為物理吸收與化學吸收兩種。物理吸收主要是指將VOC廢氣通過含有柴油、煤油或者其他溶劑的液體，使可溶的VOC分子從廢氣中轉移到液體中，然后通過對液體進行處理的方式，降低VOC進入大氣系統的可能性。化學吸收則是VOC廢氣中部分不溶于水或者難溶于有機溶劑的物質，通過能夠與其進行化學反應的物質溶劑，使這部分物質轉化為無害物質，從而減少這些物質對環境的污染。現階段，吸收法被廣泛應用于濃度中等但排氣量較大的VOC廢氣處理中。對吸收法進行分析可以發現，這一方法的應用優點在于適用面較廣，并且在物理、化學吸收法的相互作用下，VOC廢氣中的大部分VOC分子能被吸收，VOC分子的吸收效率也比較高，經過物理吸收法處理后的VOC分子可以在某種意義上實現循環利用。這一方法的應用缺點在于技術應用成本比較高，VOC吸收工序較為繁瑣。

（二）分解法

現階段，VOC廢氣的分解處理技術分為燃燒法與非燃燒法兩類。

1.燃燒法

VOC廢氣大多數是由碳、氫、氧等元素共同組成的化合物，燃燒法的應用可以將污染較為嚴重的VOC廢氣轉化為對環境影響相對較小的二氧化碳，從而達到降低VOC廢氣對環境造成污染的目的。現階段，較為常見的VOC廢氣燃燒處理技術包括蓄熱燃燒法、直接燃燒法、催化燃燒法等，并且在實際使用過程中，燃燒法更適合應用于VOC分子含量較低的廢氣處理中，若VOC廢氣中VOC分子的含量較高，則需要使用其他處理方法。

首先，蓄熱燃燒法是一種利用蓄熱體升高溫度使VOC廢氣中的有機物達到燃點然后自動燃燒分解的一種技術，現階段，較為常用的蓄熱體為陶瓷。在實際應用過程中，蓄熱燃燒法有著使用效率高（VOC分子燃燒率處于90%—95%之間），處理后的廢氣中VOC分子含量低等優點。需要注意的是，這一燃燒法燃燒裝置成本較高，并且在裝置運轉時不能隨時間斷，蓄熱裝置網眼堵塞問題出現的可能性相對較高。

直接燃燒法是一種將VOC廢氣650—800攝氏度的高溫環境下，利用助燃劑，使VOC廢氣發生燃燒反應，將廢氣中的碳、氫、氧等物質轉化為二氧化碳、水等對環境影響較小的化合物的方式。在實際使用過程中，直接燃燒法使用的助燃劑主要為煤油、輕油等液體燃料或者天然氣、液化氣等氣體燃料。直接燃燒法有著裝置簡單、維修難度低、不需要對VOC廢氣中化合物進行細致分析等優點。缺點主要在于需要使用助燃劑，并且會生成較多的二氧化碳，直接排放同樣會加重溫室效應等。現階段，直接燃燒法被廣泛應用于印刷、化學成套設備的處理工作中。

催化燃燒法是一種通過在VOC廢氣燃燒過程中加入催化劑，降低廢氣中VOC分子的燃燒溫度，提升VOC分子燃燒充分性，加快物質反應速度，縮短廢氣處理時間的技術方法，較為常用的催化劑為金屬或者金屬鹽，現階段，這一技術方法被廣泛應用于印刷、成套化學設備處理中。需要注意的是，盡管在催化燃燒法使用時，氧化分解VOC分子的溫度可以降低200—200攝氏度，并且在使用這一方法時，VOC廢氣產生的氮氧化合物相對較少，但催化劑的價格相對較高[4]。

2.非燃燒法

當前較為常用的VOC廢氣非燃燒處理方法包括生物處理法、膜分離法、光催化劑法、放電等離子體等。

首先，生物處理法是一種將VOC廢氣通過含有微生物的填充層，利用微生物的生化反應，將VOC分子中的碳、氫、氧轉化為二氧化碳、水的技術方法，在當前，這一技術方法是一種VOC廢氣處理效果較為可觀的方法，更多地被用于濃度較低的VOC廢氣處理工作中。在實際應用過程中，生物處理法主要可以分成三部分內容：第一步，建設蓄水池，將其作為VOC廢氣排放點，并且令VOC廢氣與蓄水池中的水接觸，使VOC廢氣中的部分有機物溶于水。第二步，將液膜裝置安裝到蓄水池中，令蓄水池中的VOC集中到液膜上，然后借助液膜的滲透性，使VOC逐漸滲透到生物膜上，令生物膜上的微生物吸收VOC物質。第三步，在微生物吸收并溶解VOC物質后，通過自身生理代謝，將VOC轉化為無害有機物或簡單的無機化合物。對這一技術方法的應用情況進行分析可以發現，生物處理法的優點在于VOC廢氣處理效果較好、操作步驟較為簡便、不需要消耗有用原料、裝置整體運轉費用低、不會產生二次污染等。缺點在于設備體積大、處理VOC會受溫濕度等因素的影響。

膜分離法是一種利用對VOC有著較高選擇滲透性的高分子膜，在一定壓力環境下，將VOC廢氣中的VOC分子進行分離的方式。在實際使用過程中，這一技術方法的應用可以實現部分VOC分子的回收再利用，但在部分VOC分子回收工作完成后，還需要應用其他方式對未經滲透膜處理的VOC廢氣進行二次處理，因此，這一技術方法操作相對復雜。

光催化劑法是一種令光催化劑在紫外線輻射下產生具有較強氧化性能的空穴，使VOC廢氣中的VOC分子被“奪走”，然后分解為二氧化碳、水等物質的一種VOC廢氣氧化處理方法。在實際應用過程中，這一技術方法可以對大部分VOC分子產生作用，實現廢氣中這部分VOC分子的徹底凈化，并且反應可以發生在常溫環境下，不存在飽和問題。但需要注意的是，光催化劑法在應用過程中可能會導致臭氧這類物質的生成。

放電等離子體法是一種利用高能電子輻射對廢氣中的VOC分子進行氧化、還原、分解處理，并將其轉化為無害或者更容易回收的物質的化學技術。在實際應用過程中，這一技術方法有著分辨率高、能源消耗小、可以在常溫下進行反應等優點，但有著產物中可能存在氮氧化合物、可能生成其他二次產物等缺點。

三、VOC廢氣處理技術的選擇應用原則

在科學技術不斷發展的背景下，VOC廢氣處理技術越來越多。現階段，為了在保證VOC廢氣處理工作量能夠滿足VOC排放濃度要求的基礎上盡可能提升廢氣處理效率、降低處理成本，工作人員可以依據生產活動中生成的VOC濃度，選擇合適的VOC廢氣處理技術。具體來說，首先，若生產過程中VOC廢氣中VOC分子的含量在1—20%之間，那么該VOC廢氣屬于高濃度廢氣，其中的VOC分子可以作為資源進行回收再利用，在選擇VOC廢氣處理方法時，就可以選擇吸附、膜分離、冷凝等技術方法。需要注意的是，一般高濃度VOC廢氣中含有較多的爆炸極限物質，因此，在進行廢氣處理時，需要盡量避免使用燃燒處理法。若VOC廢氣中VOC分子的含量在數百至數千ppm之間，那么該VOC廢氣處于中濃度段，在處理時可以依據具體的濃度選擇合適的處理方式，舉例來說，若VOC分子的濃度在800ppm以上，那么此時即便助燃劑很少，VOC分子也可以燃燒，所以用燃燒處理法是一種較為便利的VOC廢氣處理方式。若要實現VOC資源的有效利用，也可以先利用吸附法降低VOC廢氣中的VOC分子濃度，然后再對其進行燃燒處理。為了避免燃燒處理法會排放大量二氧化碳的缺點，可以在燃燒過程中使用余熱回收技術，進一步提升資源利用率。最后，若VOC廢氣中VOC分子含量在數十至一百ppm之間，那么此時VOC廢氣處于低濃度段，為盡量提高工作效率，可以通過吸附法、生物處理法等對廢氣進行處理，在保證VOC分子處理質量的同時，盡可能降低二次污染物出現的概率，為VOC廢氣處理工作的順利推進提供有效的支持[5]。

四、結論

總而言之，在當前社會經濟發展過程中，VOC廢氣有著較大的危害性，現階段，為切實減少廢氣排放量，在使用合適的廢氣處理技術對廢氣進行處理的同時，研發成本更低、效率更高的VOC廢氣處理技術已經成了更好地滿足企業對于廢氣處理工作需要的重點任務之一。