VOCs有機(jī)廢氣處理技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀研究

王彥麗

(山東海岳環(huán)境科技股份有限公司，山東 煙臺(tái) 264006)

作為空氣污染物的主要成分，VOCs有機(jī)廢氣基本上都來(lái)自于有機(jī)溶劑的揮發(fā)作用，如噴漆、涂料等，其含有如苯類、烴類、氨、硫化物、醛類等化學(xué)成分，如果不及時(shí)治理，將對(duì)環(huán)境與人們的健康產(chǎn)生威脅。

1 VOCs有機(jī)廢氣的危害與現(xiàn)狀

1.1 VOCs有機(jī)廢氣排放的危害

VOCs有機(jī)廢氣源于煤、石油等燃料燃燒以及噴漆、涂料、塑料等化工品的生產(chǎn)過(guò)程，如果這些廢氣不經(jīng)處理任意排放到空氣中，會(huì)對(duì)環(huán)境帶來(lái)很大的危害，揮發(fā)物質(zhì)會(huì)與空氣中的二氧化氮結(jié)合形成臭氧，其產(chǎn)生的光化學(xué)煙霧和刺激性氣味會(huì)刺激眼睛與呼吸道，并損傷心肺功能與肝臟等重要人體器官，如果長(zhǎng)期置于揮發(fā)性有機(jī)廢氣中，甚至?xí)?dǎo)致癌變，對(duì)人體健康產(chǎn)生巨大的威脅。對(duì)動(dòng)植物的生長(zhǎng)也會(huì)造成嚴(yán)重的破壞。

1.2 VOCs有機(jī)廢氣治理現(xiàn)狀

目前，VOCs有機(jī)廢氣的排放越來(lái)越受到人們的關(guān)注，許多國(guó)家相繼出臺(tái)法律法規(guī)來(lái)限制VOCs有機(jī)廢氣的排放。由于工業(yè)企業(yè)的廢氣處理技術(shù)比較落后，一些企業(yè)因?yàn)閲?guó)家出臺(tái)的相關(guān)政策才安裝廢氣處理設(shè)備，實(shí)際上并沒(méi)有達(dá)到應(yīng)有的治理效果。為了提高經(jīng)濟(jì)效益，減少投入，有些企業(yè)引進(jìn)的治理設(shè)備與技術(shù)也相對(duì)落后與陳舊，使廢氣處理不徹底，且容易造成二次污染。傳統(tǒng)的VOCs有機(jī)廢氣處理技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中有較大限制，它們?cè)诟邼舛扰c中濃度的VOCs有機(jī)廢氣治理中效果較好，對(duì)于低濃度的VOCs有機(jī)廢氣處理，其效果相對(duì)較差。要對(duì)VOCs有機(jī)廢氣的治理不斷創(chuàng)新，積極引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，形成切實(shí)有效、實(shí)用性強(qiáng)的處理技術(shù)與方法理念，以加強(qiáng)對(duì)空氣污染的整治工作。

2 VOCs有機(jī)廢氣治理技術(shù)

2.1 低溫等離子處理技術(shù)

低溫等離子態(tài)是除固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)以外的第四種物質(zhì)形態(tài)，它是集結(jié)了大量正負(fù)帶電粒子和中性粒子，以集體形式存在的一種準(zhǔn)中性氣體。低溫等離子處理技術(shù)是將大量的高能電子、自由基等活性粒子以每秒鐘300～3 000萬(wàn)次的頻率反復(fù)轟擊異味氣體分子，電離、裂解廢氣中的各種成分，經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，將有害氣體轉(zhuǎn)為無(wú)害。相比其他處理方法，它的優(yōu)勢(shì)在于裝置簡(jiǎn)單，占用空間小，可操作性強(qiáng)，但其對(duì)二氧化碳的選擇性不高，并且容易形成小分子化合物，造成二次污染，處理效率得不到保障,因而在實(shí)際應(yīng)用具有一定的不穩(wěn)定性，需要進(jìn)一步改善低溫等離子體技術(shù)。

2.2 生物技術(shù)

生物技術(shù)法處理VOCs有機(jī)廢氣是近年來(lái)新興的處理技術(shù)，其基本思路是利用一些以VOCs有機(jī)氣體為養(yǎng)分的微生物的新陳代謝將廢氣進(jìn)行降解，轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水等。

生物技術(shù)法的優(yōu)勢(shì)是設(shè)備簡(jiǎn)單、投資小、運(yùn)行費(fèi)用較低、綠色環(huán)保、沒(méi)有二次污染，對(duì)于處理低濃度有機(jī)廢氣效果良好。近年來(lái)，該項(xiàng)技術(shù)的突破較快，各種生物菌種取得了較大發(fā)展，除了在有害氣體除臭領(lǐng)域廣泛應(yīng)用以外，也被逐漸應(yīng)用到酮、醛等有機(jī)成分的凈化中，并且其應(yīng)用范圍還在不斷拓展。但是生物技術(shù)法也有一定的不足，由于需要培養(yǎng)微生物，因此降解效率較低，適合低濃度的廢氣處理，并且生物菌種對(duì)有機(jī)物的降解專一，不具有普遍性。為了保證處理過(guò)程不產(chǎn)生其他有害氣體，需要將氣態(tài)污染物進(jìn)行液化處理。目前還沒(méi)有形成生物技術(shù)法處理VOCs有機(jī)廢氣的較為完整的技術(shù)理論體系。

2.3 微波催化氧化技術(shù)

微波催化氧化技術(shù)結(jié)合了傳統(tǒng)的空氣凈化技術(shù)、填料吸附技術(shù)、解吸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)解吸治理向微波解吸治理的轉(zhuǎn)變。在治理VOCs有機(jī)廢氣時(shí)，使用該項(xiàng)技術(shù)能明顯縮短廢氣的解吸與吸附時(shí)間，提高廢氣治理效率，并且有效地降低能源消耗。微波催化氧化技術(shù)經(jīng)濟(jì)實(shí)用，吸附效果明顯并且能重復(fù)使用20次以上，而且反復(fù)使用不影響吸附效果。從技術(shù)發(fā)展的角度，微波催化氧化處理技術(shù)與污水治理技術(shù)原理相似，如結(jié)合污水處理技術(shù)經(jīng)驗(yàn)將其進(jìn)一步完善與改進(jìn)，必將發(fā)揮更大的治理效用。

2.4 冷凝技術(shù)

冷凝法是降低VOCs有機(jī)廢氣溫度、使廢氣中揮發(fā)性有機(jī)化合物氣體量達(dá)到飽和，并依據(jù)其不同的化學(xué)特性將其液化，從而達(dá)到凈化氣體與回收有機(jī)物的目的。該技術(shù)主要應(yīng)用在溫度低、濃度高、氣體量小的廢氣處理過(guò)程中，它可以降低VOCs有機(jī)廢氣的有機(jī)負(fù)荷，使有機(jī)物回收利用的效果更好。由于VOCs有機(jī)廢氣產(chǎn)生于工業(yè)廢渣，而不是在工業(yè)生產(chǎn)中直接產(chǎn)生，因此常常將工業(yè)廢渣儲(chǔ)存到冷凝罐中進(jìn)行降溫處理，工業(yè)廢渣因低溫而凝結(jié)從而使有機(jī)物自動(dòng)分離，避免了常溫下VOCs有機(jī)廢氣的產(chǎn)生。對(duì)于工業(yè)企業(yè)來(lái)說(shuō)，雖然冷凝技術(shù)成本比較高，但卻是必不可少的。

2.5 納米材料凈化技術(shù)

納米材料凈化技術(shù)是近幾年VOCs有機(jī)廢氣處理采用的新技術(shù)。納米材料是一種晶體尺寸在1～100 nm 的超細(xì)材料，其粒子表面積大，表面活性強(qiáng)，具有很強(qiáng)的吸附能力。在光照條件下，納米材料能夠?qū)⒂袡C(jī)物轉(zhuǎn)化成有機(jī)酸、二氧化碳和水等，在廢氣處理反應(yīng)過(guò)程中，具有非常好的催化作用，并能提高廢氣分解的反應(yīng)速度，還可以使原來(lái)不能分解的物質(zhì)進(jìn)行分解，在VOCs有機(jī)廢氣處理方面具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，并且常應(yīng)用于室內(nèi)空氣凈化領(lǐng)域。

2.6 膜分離技術(shù)與膜基吸收凈化技術(shù)

膜分離技術(shù)主要是在給定的壓力下，利用高分子膜的特性將廢氣進(jìn)行滲透處理，使有機(jī)物從VOCs有機(jī)廢氣中分離。當(dāng)VOCs進(jìn)入膜分離系統(tǒng)后，由于膜的選擇作用，將VOCs氣體通過(guò)，而將其余氣體截留，使處理后的氣體達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，并且收集的有機(jī)氣體進(jìn)入冷凝回收系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)再利用。膜分離技術(shù)在石油化工、制藥及食品加工領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。雖然該項(xiàng)技術(shù)投資較大，但是通過(guò)膜分離系統(tǒng)分離出來(lái)的有機(jī)溶劑回收利用價(jià)值較高，為企業(yè)降低了成本，因此許多企業(yè)致力于高效的膜分離技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。

在膜分離技術(shù)基礎(chǔ)上，逐步發(fā)展出了膜基吸收凈化技術(shù)。與前者相比，膜基吸收具有選擇性，有兩種中空纖維膜，一種膜對(duì)吸收劑進(jìn)行脫吸操作，能吸出吸收劑中的有機(jī)物，一種膜對(duì)VOCs有機(jī)廢氣進(jìn)行吸收。由于吸收劑對(duì)VOCs有機(jī)廢氣具有較高的溶解性，且無(wú)毒，不易揮發(fā)，保證了膜基的吸收凈化效果，因此膜基吸收凈化技術(shù)比單純的膜分離技術(shù)具有更高的穩(wěn)定性與凈化處理效果。

3 結(jié)語(yǔ)

新興的VOCs有機(jī)廢氣的處理技術(shù)能夠有效克服傳統(tǒng)處理技術(shù)的弊端。但由于VOCs有機(jī)廢氣的復(fù)雜性，單一技術(shù)的處理效果往往不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，通常需要幾項(xiàng)技術(shù)的混合應(yīng)用，利用不同技術(shù)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行組合處理，以達(dá)到最佳的處理效果。當(dāng)前，我國(guó)對(duì)VOCs有機(jī)廢氣的管控越來(lái)越嚴(yán)格，在大氣污染問(wèn)題日益嚴(yán)重的今天，從源頭上控制VOCs的排放勢(shì)在必行，在保證發(fā)展的同時(shí)提高廢氣處理技術(shù)與應(yīng)用水平，才能確保工業(yè)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。