揮發性有機廢氣治理進展分析

河北筑能工程技術有限公司 王敬欣

對于揮發性有機廢氣來說，在特定沸點之下，很容易生成具有揮發性的有機化合物，具體包括硫烴、含氧烴、鹵代烴等，當這些揮發性有機廢氣被人體吸入之后，對人們身體健康產生嚴重威脅，還會影響自然界動植物正常生長。因此，我國應該加大對廢氣治理技術研究的力度，不斷優化廢氣治理技術體系。從當前我國有機廢氣治理工作開展情況來看，運用的治理方法往往僅限于中高濃度的有機廢氣，在實際應用過程中能起到一定治理作用，而對于低濃度廢氣來說，治理難度依然較大，常規處理方法在實際應用過程中很難發揮出理想效果。今后，應該加大對揮發性有機廢氣治理技術的研究力度。

一、揮發性有機廢氣治理技術現狀分析

從當前我國大氣污染情況來看，揮發性有機廢氣屬于最難治理的廢氣之一，同時，對大氣環境污染嚴重，尤其對于塑料、油漆等一些化工類制品來說，在生產過程中會產生大量有機廢氣，這些有機廢氣一旦排放到空氣中，可能會對人的眼部、呼吸道、肝臟等臟器功能產生嚴重影響，還會導致癌癥并發。目前來看，我國已經制定了禁止揮發性有機廢氣排放的政策，開始強制性治理揮發性有機廢氣，相關技術研究也不斷深入。整體來看，清潔生產的治理技術在實際應用中發揮了較為理想的效果，可以有效抑制低濃度揮發性有機廢氣擴散，但是對于我國石油化工等一些污染嚴重的行業來說，清潔生產指標體系有待進一步完善，相關設備裝置完善程度不高，這也使得生產工作在實際開展過程中很難保證整體清潔性[1]。我國還有一部分石油化工企業，為了可以獲得更為理想的利潤，雖然也制定了揮發性有機廢氣治理制度，并開展了相應的治理工作，但往往流于形式，有機廢氣治理技術及相關知識成為擺設，沒有在企業實際生產過程中發揮實質性作用。從當前我國揮發性有機廢氣治理技術發展及應用情況來看，最常應用的治理技術主要包括吸附法、催化燃燒法、冷凝法等，但是具體來看，技術方法在實際應用過程中往往表現出明顯的局限性，尤其對于當前我國工業生產中常見的低濃度揮發性有機廢氣來說，在應用過程中所發揮出的效果微乎其微。因此今后應該進一步加大對揮發性有機廢氣治理技術的研究力度，從而構建起更為完善的治理技術體系[2]。

二、當前我國常用的低濃度揮發性有機廢氣治理技術具體類別及作用原理

（一）直接燃燒法

應用直接燃燒法來對揮發性有機廢氣進行處理時，主要是將VOCs接到焚燒鍋爐中，如果待處理的有機廢氣濃度較高時，可以在鍋爐中充分燃燒，從而生成H2O和CO2，但如果接入焚燒鍋爐中的有機廢氣濃度較低，則焚燒效果會受到較為嚴重的影響，勢必出現焚燒不充分的現象，這時候需要在鍋爐中加入相應的燃料，從而保證VOCs能夠完全燃燒。目前來看，直接燃燒法處理揮發性有機廢氣有自身較為獨特的優勢，主要表現為成本投入低、設備操作簡單等幾個方面[3]。但與此同時，此種廢氣治理方法的劣勢也較為明顯，主要體現為在廢氣處理過程中，需要始終保持爐內有很高的燃燒溫度，并且在這樣的溫度條件下還會產生一定量的NOX，這些化合物勢必對周圍空氣產生二次污染，從而使得后續廢氣治理難度有所提升。

（二）催化燃燒法

應用催化燃燒法在對有機廢氣進行處理時，主要是指在有機廢氣燃燒過程中加入某種特定的催化劑，通過這種方式來降低活化能，加快反應速度，從而促進VOCs充分燃燒，最終實現治理有機廢氣的目標。目前我國市場上的燃燒催化劑種類繁多，可以將其大致劃分為貴金屬及非貴金屬兩大類[4]。其中貴金屬催化劑應用最為廣泛，對于貴金屬催化劑來說，其與VOCs接觸時，會發生反應，這一過程致使貴金屬與碳氫化合物融合到一起，提升其活性，進而發生催化分解反應。將催化燃燒法與上述直接燃燒法進行比較之后，可以發現，二者優勢不同，催化燃燒時對燃燒溫度要求不高，通常只需要溫度保持在200℃-400℃，便可以達到較為理想的燃燒效果，并且催化燃燒方法可以在溫度較低的條件下進行，這也明顯降低了二次污染物的產生量，其環保性要優于直接燃燒法。但是從現階段我國催化應用情況來看，所使用的大多數催化劑自身穩定性不高，尤其在特定條件下被含有P、S等的物質破壞，這也使得催化劑自身活性受到影響，從而導致催化性能明顯降低。因此很多時候想要使催化劑的催化效果得到持續性發揮，需要不斷更換新的催化劑，這也使得催化成本明顯提升[5]。由此可以看出，催化燃燒法在實際應用過程中也存在一定局限性，需要根據生產規模考慮是否應用此方法，一般來說，催化燃燒法只適合應用于一些規模較大的工業生產企業，主要由于此種方法投資較大，并且只有活性炭脫附廢氣才能進行催化燃燒。

（三）吸附處理法

吸附處理法也是我國在過去很長一段時間中常用的揮發性有機廢氣處理技術，其在實際應用過程中主要是利用具有微孔結構的吸附劑來吸附廢氣中的有害物質，從而使這些有害有機物可以從主體上分離開來。在吸附法處理過程中，利用風機的吹拂作用，這樣可以使吸附效果得到進一步優化，如果時間控制合理，可以實現連續處理揮發性有機廢氣，這樣也有利于對廢氣處理成本進行控制，從而優化吸附處理方法的效果。但整體來看，我國在VOCs處理方面的研究還不夠深入，無論是吸附法還是其他傳統處理方法，在將其應用到VOCs處理中時，往往對低濃度的VOCs處理效果很難達到我國現行環保政策要求，需要控制環境溫度、借助催化劑等多種輔助方式才能勉強滿足低濃度廢氣處理標準[6]。因此，今后在對VOCs治理技術進行研究時，應該充分發揮吸附處理法的優勢，從而實現對VOCs的高效處理，進而保證工業生產過程中所產生的有機廢氣不會對周圍生態環境及人們身體健康產生負面影響。

（四）生物處理法

生物處理法也是現階段我國較為常用的有機廢氣治理技術，應用此種方法開展有機廢氣治理工作時，主要是通過生物過濾的方式來處理其中的VOCs，一般情況下，此種方法主要被應用于工業生產領域、市政環境治理領域等。生物處理法在實際應用的過程中，可以通過生物過濾的方式來對濃度較低的VOCs進行處置，從而將其中的有害物質過濾出去[7]。VOCs與生物濾床中的生物膜填料發生反應，從而致使其被生物膜上的填料吸附，進而產生CO2和H2O，可以實現對低濃度有機廢氣的有效治理。

三、揮發性有機廢氣治理技術進展及應用分析

（一）微波催化氧化技術進展及應用

隨著我國科技水平不斷提升，揮發性有機廢氣治理技術也在不斷創新，在當前時代背景及行業背景之下，微波催化氧化技術開始逐漸應用到有機廢氣治理中，是當前我國科技含量最高的有機廢氣治理技術，此項技術結合了傳統的填料吸附技術優勢，并且進一步提高了對VOCs的綜合治理能力，有機廢氣治理效果更為理想[8]。同時，微波催化氧化技術的應用也使得傳統吸附治理方式開始逐漸向微波解吸方向轉變，這也是我國揮發性有機廢氣治理技術發展的重要變革之一，通過此項技術的應用，明顯提高了廢氣治理效率。此外，在應用微波催化氧化技術時，還發現其可以明顯縮短有機廢氣的解析及吸附時間，并且減少了多種資源浪費，使得有機廢氣治理技術綜合成本得到有效控制。目前來看，此項技術已經在我國部分大規模工業生產企業中應用，并且此項技術可以連續應用幾十次依然保證處理效果達到標準要求，今后我國應該進一步提升對此項技術研發的重視度，從而在工業生產中有效提高揮發性有機廢氣治理效率。

（二）活性炭纖維技術進展及應用

當前來看，活性炭纖維吸附技術逐漸在我國揮發性有機廢氣治理中推廣應用，其與傳統的碳吸附技術存在較大區別，主要體現為活性炭纖維技術更具新穎性，并且其中和、吸附效果更為理想。在應用活性炭開展有機廢氣治理工作時，其技術原理體現為活性炭具有吸附性強的特點，并且在吸附過程中不會對周圍環境產生負面影響，這也使得此項技術在應用過程中體現出了較為理想的清潔效果。同時由于活性炭表面布滿了具有吸附性的碳原子，這也使得其結構更為密實，可以滿足有機廢氣治理的各項標準要求，從而使得有機廢氣治理效果得到優化。將活性炭纖維技術與傳統的碳吸附技術進行比較，活性炭的化學結構及物理結構都較為特殊，因此其在吸附速度及吸附容量方面都要明顯優于傳統的碳吸附方式。并且，活性炭纖維技術的優勢還體現在可以反復應用，這也使得治理成本得到了有效控制，今后應該加大對此項技術的研究及推廣力度，從而促使此項技術可以逐漸替代傳統的碳吸附技術。

（三）納米凈化技術進展及應用

對于當前的納米材料凈化技術來說，主要是指應用納米材料來實現對有機廢氣的有效治理。納米材料是一種有極高精細度的材料，粒徑尺寸通常可以達到納米級別，并且其表面積較大，因此其活性中心面積也要比一般材料大很多，可以看出，應用納米材料開展有機廢氣治理工作時，其廢氣轉化效率明顯提升，這也使得納米凈化技術在我國受重視程度不斷提高，我國相關領域在此方面的資金投入力度也在不斷加大[11]。此外，通過對納米催化劑的科學應用，可以將那些原本不具備反應能力的物質轉換為反應能力較強的物質，通過這種轉換，可以使有機廢氣治理效果得到進一步優化，同時也明顯縮短了廢氣治理時間。尤其對于TiO2來說，其粒徑通常在1-100nm之間，因此在將其應用到揮發性有機廢氣治理中之后，其對廢氣治理的效果更為明顯，超過傳統的廢氣治理方法。并且，此種方法在室內環境凈化、大氣凈化、汽車尾氣處理中的應用都體現出了良好的效果，其應用前景廣闊。

（四）脈沖電暈技術進展及應用

隨著現階段我國科技水平不斷提升，對于揮發性有機廢氣治理技術的研究也越來越深入，在這樣的背景下，脈沖電暈法逐漸受到重視。對于此種方法來說，可以去除有機廢氣中的有害有機物，主要作用原理是通過脈寬窄的高壓脈沖電源放電，不過這一過程可以獲得非平衡等離子體，并且會產生大量電子及活性粒子，其對有機廢氣中的有害物質有較強的氧化降解作用。最近幾年來看，國內外對此項技術的研究逐漸深入，經過初步應用證實，此項技術在實際應用過程中可以發揮出較為理想的有機物去除效果。早在幾年前，美國環保局便對揮發性有機物及與之相關的有毒氣體電暈破壞進行了研究，模擬了表面反應器進行電子電源破壞的全過程，可以看出，其分解有毒氣體及相關有機化合物的能力較強。目前來看，可以看出，電暈破壞法有廣闊的研發及應用前景。

（五）等離子體分解技術進展及應用

對于等離子體分解的技術來說，在實際應用過程中可以實現對氯氟烴等物質的有效分解，具體來看，此項技術在我國處于初步試用階段。有關學者利用等離子體化學作用分解氯氟烴等有機氣體的效果，這也使得此項技術在國際上受重視程度逐漸提升，到目前為止，已經有多個國家開始參與此項技術研發及推廣。等離子體分解技術的應用可以實現在短時間內對有機廢氣的有效治理，主要是在小型裝置內進行大體量的廢氣處理，處理效率較高，并且在實際開展處理工作過程中會應用到兩個系統。第一個系統是指利用高頻等離子體的化學作用來與水蒸氣接觸，或者達到分解效果；第二個系統主要是為了防止二噁英再生，從而將高溫分解之后的排放氣體快速冷卻到80℃以下。對于等離子體分解法整個運營過程來說，其可控性較強，會使系統中的氯氟烴與水蒸氣反應，然后進入到等離子體發生裝置、反應爐及冷卻罐中，最后會經過排水裝置，通過上述幾個裝置構成了等離子體分解的全過程。我國在此項技術方面的研究尚且不夠深入，應該不斷完善我國等離子體分解技術體系。

四、結束語

綜上所述，揮發性有機廢氣治理技術已經成為我國當前工業生產中經常會應用到的技術體系，尤其對于大型工業生產企業來說，其在日常生產時會產生大量的揮發性有機廢氣，想要實現對這些有機廢氣的全面治理存在一定難度。當前來看，我國揮發性有機廢氣治理技術呈現出多樣性特點，在實際應用過程中，大多數有機廢氣治理技術往往存在一定局限性，只能處理中、高濃度的有機廢氣，而對低濃度有機廢氣的治理效果則不明顯，也使得現階段我國工業生產過程中低濃度有機廢氣治理工作在實際開展過程中面臨諸多挑戰。今后我國應該提升對脈沖電暈技術、等離子體分解技術、納米材料凈化技術等高精尖有機廢氣治理技術研發及應用的重視程度，從而更好地促進我國工業企業可持續發展，這也是保證我國社會經濟結構整體穩定性的關鍵路徑之一。