探討有機(jī)廢氣的處理

宋東方 張大偉 王文富 張艷玲

（上蔡縣環(huán)境保護(hù)局 河南 上蔡 463800）

大氣污染是我國目前最突出的環(huán)境問題之一，工業(yè)廢氣是大氣污染物的重要來源。大量工業(yè)廢氣排入大氣,必然使大氣環(huán)境質(zhì)量下降，給人體健康帶來嚴(yán)重危害。工業(yè)廢氣中最難處理的就是有機(jī)廢氣,有機(jī)廢氣通過呼吸道和皮膚進(jìn)入人體后，能給人的呼吸、血液、肝臟等系統(tǒng)和器官造成暫時(shí)性和永久性病變,尤其是苯并芘類多環(huán)芳烴能使人體直接致癌,已經(jīng)引起人類的高度重視。工業(yè)生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生各種有機(jī)物廢氣，主要包括各種烴類、醇類、醛類、酸類、酮類和胺類等，這些有機(jī)廢氣會(huì)造成大氣污染，危害人體健康，而且還會(huì)造成浪費(fèi)，所以有機(jī)廢氣的處理與凈化勢在必行。進(jìn)入21世紀(jì),隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，人們對環(huán)境質(zhì)量提出了更高的要求。目前我國的環(huán)境問題依然十分突出,已嚴(yán)重地制約了經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高，其中有毒有機(jī)物對環(huán)境污染非常嚴(yán)重,該類污染物具有排放量大、污染面廣和難以降解的特點(diǎn)，對它們的污染控制一直是環(huán)保工作者研究的重點(diǎn)課題。

1 有機(jī)廢氣的來源及特點(diǎn)

有機(jī)廢氣主要來源于石油和化工行業(yè)生產(chǎn)過程中排放的廢氣，特點(diǎn)是數(shù)量較大，有機(jī)物含量波動(dòng)性大、可燃、有一定毒性，有的還有惡臭,而氯氟烴的排放還會(huì)引起臭氧層的破壞。石油和化工工廠及石化產(chǎn)品的存儲(chǔ)設(shè)施,印刷及其他與石油和化工有關(guān)的行業(yè)，使用石油、石油化工產(chǎn)品的場合和燃燒設(shè)備，以石油產(chǎn)品為燃料的各種交通工具都是有機(jī)廢氣的源頭。有機(jī)廢氣一般都存在易燃易爆、有毒有害、不溶于水、溶于有機(jī)溶劑、處理難度大的特點(diǎn)。

2 有機(jī)廢氣的危害

有機(jī)廢氣對人體的危害是多方面的，不同行業(yè)有機(jī)物廢氣的毒性也是各不相同的，其中工業(yè)廢氣中10種常見的有機(jī)廢氣對人體的危害主要表現(xiàn)為：苯類有機(jī)物多損害人的中樞神經(jīng)，造成神經(jīng)系統(tǒng)障礙，當(dāng)苯蒸氣濃度過高時(shí)(空氣中含量達(dá)2%)，可以引起致死性的急性中毒。多環(huán)芳烴有機(jī)物有強(qiáng)烈的致癌性。苯酸類有機(jī)物能使細(xì)胞蛋白質(zhì)發(fā)生變形或凝固,致使全身中毒。發(fā)生腈類有機(jī)物中毒時(shí)，可引起呼吸困難、嚴(yán)重窒息、意識喪失直至死亡。有機(jī)物硝基苯影響神經(jīng)系統(tǒng)、血相和肝、脾器官功能，皮膚大面積吸收可以致人死亡。芳香胺類有機(jī)物致癌，二苯胺、聯(lián)苯胺等進(jìn)入人體可以造成缺氧癥。有機(jī)氮化合物可致癌。有機(jī)磷化合物降低血液中膽堿脂酶的活性，使神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生功能障礙。有機(jī)硫化合物中，低濃度硫醇可引起不適，高濃度可致人死亡。含氧有機(jī)化合物中，吸入高濃度環(huán)氧乙烷可致人死亡；丙烯醛對粘膜有強(qiáng)烈的刺激；戊醇可以引起頭痛、嘔吐、腹瀉等。

3 有機(jī)廢氣處理的方法

對有機(jī)廢氣的治理，人們早就有研究，而且已經(jīng)開發(fā)出一些卓有成效的控制技術(shù)，如廣泛采用并且研究較多的有燃燒法、吸收法、吸附法等，近年來形成的新控制技術(shù)有生物膜法和等離子體分解法等。

3.1 燃燒法

直接火焰燃燒是一種有機(jī)物在氣流中直接燃燒和輔助燃料燃燒的方法。多數(shù)情況下，有機(jī)物濃度較低，不足以在沒有輔助燃料時(shí)燃燒。直接火焰燃燒在適當(dāng)溫度和保留時(shí)間條件下，可以達(dá)到99%的熱處理效率。

催化燃燒是有機(jī)物在氣流中被加熱，在催化床層作用下，加快有機(jī)物化學(xué)反應(yīng)(或破壞效率的方法)，催化劑的存在使有機(jī)物在熱破壞時(shí)比直接燃燒法需要更少的保留時(shí)間和更低的溫度。催化劑在催化燃燒系統(tǒng)中起著重要作用。用于有機(jī)廢氣凈化的催化劑主要是金屬和金屬鹽，金屬包括貴金屬和非貴金屬。目前使用的金屬催化劑主要是Pt、Pd，技術(shù)成熟，而且催化活性高，但價(jià)格比較昂貴而且在處理鹵素有機(jī)物，含 N、S、P等元素時(shí)，有機(jī)物易發(fā)生氧化等作用使催化劑失活。非金屬催化劑有過渡族元素鈷、稀土等。近年來催化劑的研制無論是國內(nèi)還是國外進(jìn)行得較多，而且多集中于非貴金屬催化劑并取能得了很多成果。

3.2 吸收法

利用液體吸收液與有機(jī)廢氣的相似相溶性原理而達(dá)到處理有機(jī)廢氣的目的。通常為強(qiáng)化吸收效果用液體石油類物質(zhì)、表面活性劑和水組成的混合液來作為吸收液。近年來，日本人研究利用了用環(huán)糊精作為有機(jī)鹵化物的吸收材料，根據(jù)環(huán)糊精對有機(jī)鹵化物親合性極強(qiáng)的原理，將環(huán)糊精的水溶液作為吸收劑對有機(jī)鹵化物氣體進(jìn)行吸收。這種吸收劑具有無毒不污染,捕集后解吸率高，回收節(jié)省能源，可反復(fù)使用的優(yōu)點(diǎn)。此外，該處理方法投資費(fèi)用較少，運(yùn)行成本也較低，因而在一些中小型企業(yè)中的應(yīng)用比較廣泛。

3.3 吸附法

吸附法的應(yīng)用廣泛，具有能耗低、工藝成熟、去除率高、凈化徹底、易于推廣的優(yōu)點(diǎn)，有很好的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。缺點(diǎn)是設(shè)備龐大，流程復(fù)雜，當(dāng)廢氣中有膠粒物質(zhì)或其他雜質(zhì)時(shí)，吸附劑易中毒。吸附法主要用于低濃度，高通量可揮法性有機(jī)物 (VOCs)的處理。決定吸附法處理 VOCs的關(guān)鍵是吸附劑，吸附劑應(yīng)具有密集的細(xì)孔結(jié)構(gòu)、內(nèi)表面積大、吸附性能好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、不易破碎、對空氣阻力小等性能，常用的有活性炭、氧化鋁、硅膠、人工沸石等。

目前，多數(shù)采用活性炭，其去除效率高?；钚蕴坑辛詈屠w維狀兩類。顆粒狀活性炭結(jié)構(gòu)氣孔均勻，除小孔外，還有10～100nm的中孔和 1.5～5um的大孔，處理氣體從外向內(nèi)擴(kuò)散，吸附脫附都較慢;而纖維活性炭孔徑分布均勻，孔徑小且絕大多數(shù)是 1.5～3nm的微孔，由于小孔都向外，氣體擴(kuò)散距離短，因而吸附脫附快。經(jīng)過氧化鐵或氫氧化鈉或臭氧處理的活性炭往往具有更好的吸附性能。

3.4 生物法

生物凈化實(shí)質(zhì)上是一種氧化分解過程：附著在多孔、潮濕介質(zhì)上的活性微生物以廢氣中有機(jī)組分作為其生命活動(dòng)的能源或養(yǎng)分，轉(zhuǎn)化為簡單的無機(jī)物 (CO2、H2O)或細(xì)胞組成物質(zhì)。現(xiàn)階段主要工藝包括：生物過濾床、生物滴濾床以及生物洗滌床。廢氣通過生物過濾床后即可被凈化，而濾料層中的微生物在生化降解污染物的過程中不斷生長繁殖，從而使生物濾池的操作得以持續(xù)進(jìn)行。濾料使用一年后一般呈酸性，要定期進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)。

3.5 等離子體分解法

等離子體分解氯氟烴的技術(shù)已到實(shí)用階段，技術(shù)可在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行大量的氯氟烴等氣體的處理。此過程采用二個(gè)系統(tǒng)，一系統(tǒng)利用高頻等離子體急速加熱，使溫度達(dá)10000℃利用等離子體的化學(xué)作用與水蒸汽接觸進(jìn)行分解的超高溫加水系統(tǒng)；第二個(gè)系統(tǒng)是將高溫分解的排氣急冷到80℃下的排氣系統(tǒng)。該系統(tǒng)是由氯氟烴和水蒸汽的供給裝置、等離子體發(fā)生裝置、反應(yīng)爐、冷卻罐以及排水處理裝置等構(gòu)成。

4 結(jié)束語

對于有機(jī)氣體的凈化處理，無論是廣泛采用的傳統(tǒng)處理方法，還是新開發(fā)的處理技術(shù)，都要考慮到應(yīng)用的實(shí)效性。目前，除了推廣傳統(tǒng)工藝外，應(yīng)重點(diǎn)開發(fā)新的技術(shù)，以達(dá)到提高去除效率、降低投資運(yùn)行費(fèi)用，減少二次污染的目的。隨著有機(jī)產(chǎn)品的大量使用，有機(jī)物污染已引起世界各國的高度重視，控制該類污染已成為各國的一項(xiàng)義不容辭且刻不容緩的任務(wù)。我國是一個(gè)發(fā)展中國家，面臨經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的雙重任務(wù)。為促使經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，開發(fā)經(jīng)濟(jì)有效的有機(jī)物的凈化處理技術(shù)已成為我國解決有機(jī)物污染的重要課題。在目前已經(jīng)開發(fā)應(yīng)用的處理技術(shù)中，先進(jìn)氧化方法降解有機(jī)氣體適合我國國情，在國內(nèi)有機(jī)廢氣治理領(lǐng)域更具發(fā)展前途。

［1］陸震維.有機(jī)廢氣凈化技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2011，6.