揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)進(jìn)展

羅俊斌

摘 要：揮發(fā)性有機(jī)廢氣（VOCs）是包含多種化學(xué)成分的物質(zhì)，由于活性強(qiáng)，在溫度高、強(qiáng)光照射下，極易與氮氧化物發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，并對周邊環(huán)境及人類健康造成不利影響。本文作者結(jié)合實(shí)際情況，就未來揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行綜述，并就如何提高揮發(fā)性有機(jī)廢氣的治理效率提出相應(yīng)建議。以供同行借鑒。

關(guān)鍵詞：揮發(fā)性有機(jī)氣體;污染;治理技術(shù);發(fā)展

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速增長，不僅推動(dòng)了我國的工業(yè)化的發(fā)展，更加大了對揮發(fā)性有機(jī)廢氣的治理。所謂揮發(fā)性有機(jī)廢氣（VOCs）就是從某些固體或液體中以氣體形式排放在空氣中，包含多種化學(xué)成分的物質(zhì)。由于活性強(qiáng)，在溫度高、強(qiáng)光照射下，極易與氮氧化物發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，讓細(xì)小粒子污染漸趨嚴(yán)重，是霧霾天氣頻發(fā)的“元兇”之一，其中一些可能對短期和長期的健康產(chǎn)生不利影響。長期接觸VOCs可引起慢性中毒，損害肝臟和神經(jīng)系統(tǒng)、血液系統(tǒng)、引起全身無力、瞌睡、皮膚瘙癢等;有的還可能引起內(nèi)分泌失調(diào)、影響性功能;苯和二甲苯還能引發(fā)白血病。

1 揮發(fā)性高有機(jī)廢氣（VOCs）的來源

工業(yè)生產(chǎn)排放以及現(xiàn)在有機(jī)化學(xué)物質(zhì)被廣泛的用作家用產(chǎn)品、建筑材料和辦公設(shè)備等的成分，包括：油漆、清漆、脫漆劑，其他溶劑，木材防腐劑，噴霧劑，清潔劑和消毒劑，防蛀劑，空氣清新劑，汽車產(chǎn)品用品，汽車尾氣，光化學(xué)煙霧，干洗劑，農(nóng)藥、化妝品，除油劑，人造板，泡沫隔熱材料，塑料板材，壁紙，其他裝飾品，復(fù)印機(jī)和打印機(jī)，涂改液和無碳復(fù)寫紙，膠水和粘合劑，永久性標(biāo)記和照相溶液等等產(chǎn)品，燃料也是由有機(jī)化學(xué)物質(zhì)組成，所有這些產(chǎn)品在使用時(shí)以及存儲(chǔ)時(shí)都會(huì)釋放VOCs，都是VOCs的來源途徑。

2 揮發(fā)性有機(jī)廢氣的治理方法

生物技術(shù)被廣泛應(yīng)用于環(huán)境治理和廢物處理，生物技術(shù)進(jìn)行有機(jī)廢氣的處理是根據(jù)生物膜理論的原理，這關(guān)于有機(jī)廢氣跟生物膜之間的吸收、吸附、傳質(zhì)基生物降解等過程，流程主要分為四步：

①傳質(zhì)，從液相到固相，有機(jī)廢氣通過氣體擴(kuò)散進(jìn)入到液膜;②吸附，因?yàn)闈舛炔町a(chǎn)生的壓力，會(huì)將污染物吸附到生物膜的表面，生物膜表覆蓋著微生物，可以吸收污染物;③微生物的生命活動(dòng)可以依靠有機(jī)廢氣作為營養(yǎng)物質(zhì)，并附著在生物膜表面的微生物在新陳代謝過程中將營養(yǎng)物質(zhì)即有機(jī)廢氣物質(zhì)分解成二氧化碳、水、無機(jī)物和生物質(zhì);④分解形成的生物質(zhì)和水可以進(jìn)入液相被重復(fù)利用，而二氧化碳會(huì)從生物膜表面脫離擴(kuò)散到大氣中。

當(dāng)前生物處理方法的工藝主要有以下幾種：生物過濾器，生物洗滌器，生物滴濾器。幾種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，需要根據(jù)實(shí)際工況進(jìn)行合理選擇。生物過濾器，能夠有效地去除有刺激性氣味的氣體，適用于單環(huán)芳烴、醇、酮等有機(jī)廢氣，并且投資小、成本低、操作簡單，同時(shí)也存在缺陷，因?yàn)樯镞^濾器體形大，需要占用較大的土地面積，因?yàn)槲⑸锏男玛惔x，長時(shí)間不進(jìn)行處理，就會(huì)使得填料出現(xiàn)礦化的現(xiàn)象，最終因?yàn)槲⑸锏拇罅糠敝撤舛绿盍?，降低傳質(zhì)的效果，所以需要高頻率的更換填料。生物洗滌器，一般由洗滌器和生物反應(yīng)器構(gòu)成，兩者形成活性污泥處理系統(tǒng)，生物洗滌器在運(yùn)行過程中易于調(diào)節(jié)，不容易出現(xiàn)堵塞的問題，但是操作要求高，難以處理濃度高和其量波動(dòng)大的廢氣，無二次污染。但是這種設(shè)備洗滌塔系統(tǒng)壓降較大，一次性投資大、維護(hù)也需要昂貴的維護(hù)費(fèi)。

3 吸附法

3.1 活性炭吸附

對于吸附法而言，活性炭屬于最為常用的吸附劑之一，能夠有效吸附VOCs，使得氣體能夠滿足排放標(biāo)準(zhǔn)?；钚蕴康闹饕獌?yōu)勢為價(jià)格低、吸附效果良好。而活性炭纖維則是高新科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新的優(yōu)良結(jié)果，其與傳統(tǒng)的活性炭對比，在VOCs的治理上，活性炭纖維的吸附效果更為突出，其原理為：活性炭纖維內(nèi)外表面都分布著較多碳原子，通過這些碳原子的作用而構(gòu)成了吸附效果極強(qiáng)的表面性結(jié)構(gòu)。而正因該結(jié)構(gòu)的特殊性，使得活性炭纖維吸附性能有著較大優(yōu)勢，不論是在吸附速度上，還是吸附容量上，抑或是表面積大、再生簡單等方面，都表明了活性炭纖維十分適合廣泛應(yīng)用于VOCs的治理工作中。

3.2 分子篩轉(zhuǎn)輪吸附

此種吸附方法比較適合用來處理大風(fēng)量、濃度低的VOCs，去除率可高達(dá)90%以上，具有高效率、運(yùn)行穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。其運(yùn)作原理為現(xiàn)將有機(jī)廢氣從大風(fēng)量轉(zhuǎn)化為小風(fēng)量，而在小風(fēng)量的狀態(tài)下，VOCs到達(dá)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪的處理區(qū)域會(huì)被轉(zhuǎn)輪之上的吸附劑吸附，從而使得氣體中的VOCs得到有效去除。

3.3 等離子處理方法

等離子法是通過施加外電場使離子放電，形成大量的活化粒子，粒子具有能量與污染物分子劇烈碰撞從而發(fā)生哈化學(xué)反應(yīng)，然后污染物分子被分解成為二氧化碳、水等小分子化合物或氧化成低毒或無毒物質(zhì)。等離子體屬于高化學(xué)活性粒子，但是它對廢氣組成沒有選擇性，它可以與大多數(shù)廢氣中的成分發(fā)生反應(yīng)破壞其化學(xué)鍵，使其斷裂，從而分解污染物分子，將常規(guī)方法無法處理的污染物分解成簡單的化合物，比起其他的化合物，有著流程短、去除率高、能耗低、適用性強(qiáng)、發(fā)展空間大等有點(diǎn)。但是其缺點(diǎn)也很明顯，需要高電源、利用能量的效率較比低，不能完全降解有害物質(zhì)導(dǎo)致有二次污染。

4 燃燒處理方法

4.1 直接燃燒法（TO）

直接燃燒法即將VOCs直接通往能夠焚燒的鍋爐內(nèi)，當(dāng)VOCs夠高時(shí)，能夠在爐中充分燃燒;若VOCs濃度不高或是燃燒熱不高時(shí)，僅僅憑借自身燃燒產(chǎn)生的熱量是無法實(shí)現(xiàn)持續(xù)燃燒的，這是便需要加入輔助燃料，使廢氣燃燒完全。此種方法的優(yōu)點(diǎn)在于，投入費(fèi)用不高、所需設(shè)備簡單。是應(yīng)用這種方法處理VOCs需要始終保持較高的燃燒穩(wěn)定，并且在此種高溫下可能會(huì)生產(chǎn)氮化物，會(huì)對空氣造成二次污染。

4.2 催化燃燒法（CO）

催化燃燒方法利用催化劑進(jìn)行氣--固相催化反應(yīng)，降低廢氣進(jìn)行燃燒反應(yīng)的活化能，使其在250℃左右進(jìn)行污染燃燒，最后能夠?qū)⒂袡C(jī)物分成無毒、無污染的CO2和H2O。這種方法只能處理氣體量小的有毒廢氣。催化燃燒需要用到催化劑，催化劑的種類比較多，每一種催化劑的活性也不一樣，常見的催化劑主要有貴金屬催化劑和非貴金屬催化劑，一般貴金屬催化劑的活性比較高，也有很好的耐高溫性，但是這類催化劑價(jià)格高，并且其催化效果還會(huì)受到介入的第二金屬成分、預(yù)處理方式的影響，所以很少進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化。而非貴金屬氧化物催化劑有銅、錳、鈰等非貴金屬氧化物，比貴金屬氧化劑的價(jià)格低很多，也有不錯(cuò)的催化活性，所以常常被用作貴金屬催化劑的替代品，是這幾年來環(huán)境催化燃燒的研究熱點(diǎn)之一。

4.3 蓄熱燃燒法（RTO）

直接燃燒法所產(chǎn)生的熱量大部分會(huì)被浪費(fèi)掉，熱量利用率不高。為了降低成本，蓄熱燃燒法的原理是利用蓄熱室將VOCs燃燒產(chǎn)生的熱量儲(chǔ)存起來，然后再用這些熱量對燃燒室的VOCs廢氣進(jìn)行預(yù)熱，對VOCs廢氣的燃燒起到了輔助作用，減少了輔助燃料的使用，減少了燃燒成本。這種方法有操作簡單、設(shè)備使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)，能夠大量的處理中低濃度的VOCs廢氣，但是這種設(shè)備體積大，一次性投資費(fèi)用高。

5 組合處理工藝

很多情況下針對有機(jī)廢氣處理單一處理方法不一定能滿足處理需要，需要幾種處理方法組合使用，特別是針對低濃度有機(jī)廢氣，一般使用“活性炭+燃燒”，“活性炭+冷凝”或“分子篩轉(zhuǎn)輪+燃燒法”進(jìn)行處理。

6 結(jié)語

揮發(fā)性有機(jī)氣體成分復(fù)雜，其處理方法也各種各樣，每種方法也有不同的優(yōu)缺點(diǎn)。要使廢氣處理結(jié)果達(dá)標(biāo)，那么對有機(jī)廢氣進(jìn)行處理時(shí)要充分考慮廢氣含有的成分和凈化要求選用適合的處理技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉碩.揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展[J].河南建材，2019（2）：39-40.

[2]周亮，付建設(shè)，楊旭，邱澤海.汽車維修業(yè)有機(jī)廢氣特征分析及治理工藝探究[J].環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2019（10）.

[3]黃霞.關(guān)于VOCs有機(jī)廢氣處理技術(shù)研究[J].環(huán)境與發(fā)展，2019（12）.

[4]張世全.化工有機(jī)廢氣處理方法略談[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2019（01）.