论挥发性有机废气治理技术张琳

论挥发性有机废气治理技术张琳

张琳

深圳市宝安东江环保技术有限公司518104

摘要：在大气中，挥发性有机气体是一种废气，属于有害物质，其沸点和水类似，在高温下，挥发性有机气体和蒸气压都会升高，并逐渐演化成挥发性有机化合物，一旦暴露在空气中，不仅会危害大气，破坏环境，被吸进人体，也会对身体产生影响。因此，在信息时代的背景下，必须要利用先进的化学处理技术，对这些有害物质和气体进行分解和处理，在有效保护环境的同时，为人类的生存提供健康环境。本文简要阐述了挥发性有机物及其危害，主要分析了挥发性有机废气治理技术的现状，探析了挥发性有机废气治理技术的进展以及应用。

关键词：挥发性有机废气；治理技术；发展探讨

前言：对挥发性有机废气的处理技术，相关单位已经提出了较为先进的研究成果，其中包括燃烧处理法、生物处理法以及依附处理法等。这些方法的应用，可以大大降低挥发性有机废气对大气和人体的危害，但是由于挥发性有机物中的成分太多，再加上它们的性质类似，因此在处理过程中还需要针对不同的情况，酌情采取不同的处理方法，开发出纳米材料净化技术，提升治理废气的有效性。

1挥发性有机物及其危害

1.1挥发性有机物概述

挥发性有机物（VolatileOrganicCompounds，VOCs）是对一大类物质的统称，通常是指沸点在50℃至260℃之间、室温下饱和蒸气压超过71Pa的有机物。由于VOCs种类繁多，导致挥发性有机废气的类型也多种多样、组成复杂。有机废气中经常碰到的VOCs有烃类（烷烃、烯烃和芳烃）、酮类、酯类、醇类、酚类、醛类、胺类、腈（氰）类等。

1.2VOCs对环境的危害

VOCs对环境的危害较大，它们主要包括以下方面，由于大多数VOCs具有毒性，可以使人畜昏迷，导致死亡，有些VOCs本身具有恶臭，还有一部分VOCs具有致癌性，容易使人类患有癌细胞，如氯乙烯、苯、多环芳烃、甲醛等，都能够导致人体患有癌细胞；同时，对于空气中多数的VOCs，它们还具有易燃易爆的性能，这种易燃易爆的性能，都会对生产企业带来严重的不安全性；因为这些VOCs，在阳光照射下，就会和阳光发生化学反应，如大气中的氮氧化合物、碳氢化合物与氧化剂可以发生光化学反应，这些物质就生成光化学烟雾，它们可以产生二次污染，这些二次污染产物，对人类的健康影响很大，由于这些二次污染物的存在，可以对人类的健康，带来更大的危害；还有一些VOCs物质，也对人类的健康影响很大，如卤烃类的VOCs，由于这些物质可以破坏臭氧层，就给地球的生存带来严重的威胁；同时，由于空气中对于挥发性有机化合物中的芳香烃（如：二甲苯、甲苯等）及含氧碳氢化合物（如：乙醇、酮、酯等），也对大气带来威胁，这主要是由于这些物质的挥发性较大，如果扩散在大气中，它们就很容易扩散，如果这些有机物扩散在大气中，这些挥发性有机物质，就会严重的污染大气，严重的污染环境和影响人体健康。

2挥发性有机废气治理技术的现状

在所有的大气污染中，挥发性有机废气属于最难治理的顽疾之一，同时也是污染比较严重的，特别是在涂漆、塑料及一些化工类的产品中，一旦未经处理排放到空气中，就会给人类的健康造成威胁。因此，对挥发性有机废气的治理技术受到人们的重视，国家在这方面也制定了相关的限制或者禁止排放的法令，强制性治理挥发性有机废气，各类技术研究和联合应用也在火热进行。目前来看，清洁生产的治理技术最为经济实用，能够有效降低挥发性有机废气的扩散。但在石油及化工等挥发严重的行业，并没有建立完善的清洁生产技术设备，有待进一步升级改造。

挥发性有机废气的治理方法有很多，总的分为销毁技术和回收技术。销毁技术又可分为燃烧法和生物法，回收技术又可分为吸附法、冷凝法、膜分离法等，在实际应用中通常是上述方法中两种或两种以上的方法的组合。

2.1销毁技术

（1）燃烧法

燃烧法主要是利用挥发性有机物具有可燃的特性，人们将这些有机物采集到一定量之后，在确定的温度下，将它们导入到焚烧炉中。燃烧过后，这些有机物就会变成一氧化碳或其他化学分子，并将它们排放到空气中。但是由于挥发性有机物成分不同，有些能够在高温中分解，有些则无法排放到空气中，这就要在选择燃烧方法的时候，根据具体情况，选择接力燃烧法、直接燃烧法或催化燃烧法，以便将这些有机物彻底排尽。

（2）生物法

生物法是一种经济有效、环境友好的VOCs治理方法，主要适合于低浓度、大气量且宜生物降解的有机废气治理。其是利用微生物生命体的新陈代谢作用将污染物转化成无害简单的无机物和细胞质。由于具有处理成本低、无二次污染、绿色环保等诸多优点，近年来，在国内外得到了迅速发展。随着生物菌落和各种填料开发不断取得突破，生物法在今后将会成为有机废气治理的主要技术之一。

2.2回收技术

（1）吸附技术

吸附法是利用各种固体吸附剂（如活性炭、活性碳纤维、分子筛等）对排放废气中的污染物进行吸附净化的方法。吸附法设备简单、适用范围广、净化效率高，是一种传统的废气治理技术，也是目前应用最广的治理技术。与其它方法相比，该方法具有处理效率高、吸附物质可回收、能耗低、工艺成熟、易于推广使用的优点，具有很好的环境和经济效益。缺点是处理设备庞大、流程复杂，当废气中有胶类物质或其它杂质时，吸附剂易失效，且失效后的吸附剂会造成一定的环境污染。

（2）冷凝技术

冷凝技术是利用不同物质组分的露点温度不同，通过改变体系的温度或者压力等方式将VOCs中的某些组分部分或者全部从体系中冷凝液化并分离出来的过程。冷凝装置与制冷剂是冷凝技术的关键技术。冷凝设备主要包括表面冷凝器和触冷凝器两大类。国际上制冷剂的研究主要分为以美日为代表的支持开发HFCs类替代物和以北欧一些国家为代表的主张采用的天然工质类替代物两大类。制冷剂的选择要满足环保、安全以及经济等性能，在现有研究基础上，应该根据VOCs气体浓度、组分的不同及工程应用中的匹配问题，选择合适的制冷剂。冷凝法回收VOCs具有设备要求低、操作方便、安全性高、回收物纯度高、无二次污染等优点，适用于处理高浓度、中流量的VOCs气体。

（3）膜分离技术

膜分离技术是利用天然或人工合成的膜材料来分离污染物的过程，是一种新型高效的分离方法，具有流程简单、能耗小、无二次污染等特点。20世纪80年代后，膜分离技术广泛应用于海水淡化、食品工业、生物化工及化学化工等领域的液相分离和VOCs的回收，还用于石油化工中乙烷蒸气、甲苯、二氯甲烷、氯乙烯等的分离与回收。可以回收的VOCs包括脂肪类和芳香族碳氢化合物、含氯溶剂、酮、醛、腈、醇、胺、酸等。

3挥发性有机废气治理技术进展以及应用

3.1微波催化氧化技术

微波催化氧化技术有效的集合了传统的填料吸附技术、空气净化技术以及解吸技术等的特点，实现了传统解吸治理方式向微波解吸治理方式的转变。治理挥发性有机废气过程中微波催化氧化技术的应用，能够有效的缩短废气的解吸和吸附时间，显著的降低了各种能源的消耗和浪费。同时，微波催化氧化技术在治理挥发性有机废气的过程中还具有非常好的经济性，现在采用的吸附剂的吸附效果非常好，并且至少能够连续使用20次，在反复使用的过程中都具有非常好的吸附效果。从技术发展的角度来看，挥发性有机废气的治理中微波催化氧化技术的应用，和其在污水治理中的应用原理以及方法相一致，仅需要对一些细节问题进行改进，然后进一步的加强试验和研究，能够有效的提高挥发性有机废气的处理效率。

3.2活性炭纤维治理技术

活性炭处理技术是在高科技技术基础上的创新研究，在使用性能和成本消耗上要比依附处理技术更加合理。主要原理就是在挥发性有机物中加入活性炭，使其表面依附大量的碳原子，在碳原子的化学反应下，能够分解挥发性有机物的表面结构，吸附优势更大。同时，在比较碳纤维处理技术和依附技术的过程中发现，使用活性炭纤维还可以实现资源的重复利用，因为碳纤维能够不断滋生，这对于减少挥发性有机废气治理成本具有重要意义。

3.3生物治理技术

生物治理技术在挥发性有机废气治理中应用的原理表现为：主要是通过利用一些以发挥性有机废气中的有机物为两份的微生物，通过这些微生物的新陈代谢以及降解之后，将有机物转化成H2O、CO2等无机物。但是生物治理技术在挥发性有机废气治理中的应用和在废水处理相比，很难保证在气相中不产生有害物质，因此在实际应用的过程中应该保证气态污染物的液化，在液相的状态下进行各种污染物的生物吸附、新陈代谢以及降解，其效果比气相治理效果明显。目前，国内外对于生物治理技术在挥发性有机废气治理中应用的研究已经获得了一定的进展，但是尚未形成完善的技术理论以及方法体系，还需要进行进一步的深入研究。

3.4纳米材料净化技术

纳米材料属于超纤细材料，其自身的表面积就很大，因此吸附力超强。在处理废气的过程中，该材料能够发挥自身的催化性能，提升挥发性有机物的分解效率，提升废气处理的优势。甚至挥发性有机物中很多无法用其他方法分解的物质也能用该方法实现分离，大大提升了挥发性有机物的处理效率。具体处理方法为通过激活纳米材料，和有机物接触之后就能将有机物分解为水、二氧化碳和有机酸等成分，将它们直接排放到空气中。此外，纳米材料净化技术还可以有效净化空气，对于提升人们生活质量具有重要意义。

4结语

经济发展不能以环境为代价，挥发性有机废气成为环境污染的一大顽疾，在国内甚至国际上都受到重视，也都有相应的政策支持，相关的研究人员也投入了很大的精力，上述介绍的几种挥发性有机废气治理技术也都取得了很好的运用效果。此外，在石油、化工行业的生产发展中，特别要注意对挥发性有机原材料的使用，适当加以限制，尽可能避免后期对环境造成的污染，即使排放也要符合国家的标准。

参考文献：

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