淺析VOCs廢氣危害及處理技術(shù)

杜健

景德鎮(zhèn)黑貓集團(tuán)有限責(zé)任公司 江西 景德鎮(zhèn) 333000

引言

空氣污染是目前最嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題之一，對(duì)社會(huì)造成了巨大的危害，并在一定程度上對(duì)人類(lèi)造成了較大的危害。因此，對(duì)VOCs廢氣的處理已成為當(dāng)前社會(huì)發(fā)展中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。為了提高該技術(shù)的處理效果，相關(guān)企業(yè)和人員需要掌握揮發(fā)性有機(jī)物廢氣的來(lái)源和危害，選擇最科學(xué)的處理技術(shù)，結(jié)合科學(xué)的處理規(guī)范和要求，以提高整個(gè)環(huán)保工作的有效性。具體分析如下：

1 VOCs廢氣產(chǎn)生的原因分析

具體來(lái)說(shuō)，VOCs廢氣是揮發(fā)性有機(jī)化合物（Volatile Organic Compounds）的簡(jiǎn)稱(chēng)，是目前污染大氣的主要污染物質(zhì)，并且這一廢氣還有著不同的類(lèi)型，主要是由于其產(chǎn)生的原因不同。綜合實(shí)際的分析能夠發(fā)現(xiàn)，該廢氣的來(lái)源主要分為人為和自然兩個(gè)層面，其中自然層面為植物釋放、火山噴發(fā)、森林和草原火災(zāi)等；人為層面是主要排放源，影響最大，工業(yè)生產(chǎn)和交通運(yùn)輸中揮發(fā)性有機(jī)物廢氣較大，溶劑使用也是揮發(fā)性有機(jī)物廢氣的第二大來(lái)源[1]。具體來(lái)說(shuō)，VOCs廢氣產(chǎn)生的來(lái)源較為廣泛，社會(huì)發(fā)展中的各個(gè)行業(yè)都會(huì)存在VOCs廢氣，舉個(gè)例子，煙草企業(yè)發(fā)展中會(huì)利用大量的不可降解的復(fù)合鋁箔紙、鏡面卡紙、溶劑型油墨、膠黏劑，以及清洗設(shè)備采用的高溶劑含量清潔劑，而且煙標(biāo)印刷作為主要的環(huán)節(jié)，在其中涉及原材料選取、印刷工藝及印刷成品過(guò)程中，這些環(huán)節(jié)都會(huì)存在VOCs廢氣大量排放的現(xiàn)象。除此以外，在汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展中也存在著大量的VOCs廢氣排放，如在以往的汽車(chē)生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)涉及涂裝工藝，其中在噴涂過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生大量的廢氣。還有建筑裝修中使用到的人造板材、家具、壁紙以及化纖地毯、地板蠟等相關(guān)的建設(shè)材料也含有大量的VOCs廢氣。綜合社會(huì)的生產(chǎn)發(fā)展 發(fā)現(xiàn)，除了上述提到的排放源外，在生活中的許多產(chǎn)品中也都有這一氣體，也正是如此，VOCs廢氣的處理工作開(kāi)展面臨著較大的發(fā)展困境[2]。

2 VOCs廢氣的危害分析

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，這一氣體中的主要成分包括烴類(lèi)、鹵代烴、氮烴、含氧烴、硫烴以及低沸點(diǎn)的多環(huán)芳烴等，其具體的特征為沸點(diǎn)較低，并且分子量較小，在常溫狀態(tài)下很容易揮發(fā)，并且結(jié)合上述觀點(diǎn)的分析能夠發(fā)現(xiàn)，這一廢氣產(chǎn)生的原因較多，涉及社會(huì)生產(chǎn)的方方面面，對(duì)社會(huì)的發(fā)展以及人民的健康會(huì)產(chǎn)生較大的影響[3]。具體來(lái)說(shuō)，工業(yè)生產(chǎn)和交通運(yùn)輸是產(chǎn)生這一氣體的主要方面，尤其是部分石油、化工等行業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢氣量更是驚人，其中有機(jī)物的含量波動(dòng)幅度較大，并且還具備可燃燒、有毒性、環(huán)境破壞影響大等負(fù)面影響，尤其是其中的氯氟烴的排放會(huì)嚴(yán)重破壞臭氧層，對(duì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展進(jìn)步產(chǎn)生了較大的影響。具體的危害分析如下：

其一，醇類(lèi)、醛類(lèi)、酸類(lèi)、酮類(lèi)以及氨類(lèi)等物質(zhì)。工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的此類(lèi)廢氣會(huì)通過(guò)呼吸道、皮膚侵入人體，會(huì)對(duì)人體的呼吸功能、免疫功能以及其他相關(guān)的器官等造成不可逆的損傷，并且該廢氣中存在的部分物質(zhì)還會(huì)誘發(fā)人體產(chǎn)生腫瘤，對(duì)人體有著極大的威脅。

其二，苯酸類(lèi)有機(jī)物。這類(lèi)物質(zhì)會(huì)對(duì)人體中的細(xì)胞產(chǎn)生一定的影響，如在這一物質(zhì)的影響下，細(xì)胞蛋白質(zhì)會(huì)出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象，并且還會(huì)產(chǎn)生中毒等現(xiàn)象，對(duì)人體的健康有著非常不利的影響[4]。

其三，腈類(lèi)有機(jī)物。腈類(lèi)有機(jī)物也會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生較大的影響，如一旦發(fā)生此類(lèi)有機(jī)物中毒，會(huì)導(dǎo)致人體出現(xiàn)難以呼吸等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成窒息、生理功能減弱甚至死亡等現(xiàn)象。

其四，苯類(lèi)有機(jī)物。這類(lèi)物質(zhì)會(huì)對(duì)人體的中樞神經(jīng)造成損傷，導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)出現(xiàn)障礙，而且此類(lèi)物質(zhì)達(dá)到一定程度時(shí)還會(huì)造成致死性急性中毒。

其五，有機(jī)物硝基苯。此類(lèi)物質(zhì)會(huì)對(duì)人體的神經(jīng)系統(tǒng)造成較大的影響，并且血液、肝臟、脾等器官的功能也會(huì)因此受到損傷。

其六，二苯胺與聯(lián)苯胺。這些物質(zhì)進(jìn)入人體后會(huì)導(dǎo)致人體出現(xiàn)缺氧等癥狀。

其七，有機(jī)氮化合物。這類(lèi)物質(zhì)也會(huì)致癌。

其八，有機(jī)磷類(lèi)化合物。這類(lèi)物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致血液中的膽堿酯酶的活性降低，神經(jīng)系統(tǒng)也會(huì)因此發(fā)生障礙。

其九，有機(jī)硫類(lèi)化合物。這類(lèi)物質(zhì)則會(huì)由于低濃度硫醇而讓人產(chǎn)生不適感，濃度較高時(shí)也會(huì)造成人體死亡。

其十，含氧有機(jī)化合物及其他。若是吸入高濃度的環(huán)氧乙烷會(huì)導(dǎo)致人體死亡；丙烯醛對(duì)人體的黏膜組織有著極強(qiáng)的刺激性；戊醇會(huì)形成頭痛、嘔吐以及腹瀉等癥狀。

3 VOCs廢氣處理技術(shù)分析

3.1 催化氧化法

這一方法主要是借助催化劑進(jìn)行處理，旨在借助催化劑的作用實(shí)現(xiàn)降低VOCs氧化所需要的溫度條件，保障反應(yīng)能夠在常溫、常壓下進(jìn)行，并且在此過(guò)程中還能夠重復(fù)利用反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量，實(shí)現(xiàn)熱能重復(fù)、循環(huán)利用的目標(biāo)。綜合實(shí)際的應(yīng)用能夠發(fā)現(xiàn)，這一處理方法具有處理效率高，產(chǎn)生的能量消耗較低以及不會(huì)二次污染等優(yōu)勢(shì)。目前較為常用的為臭氧催化氧化技術(shù)，并且已經(jīng)取得了一定的成效，在目前的廢氣處理中較為常用，并且在該項(xiàng)技術(shù)的作用下，臭氧會(huì)轉(zhuǎn)化為氧氣，與其他的處理技術(shù)進(jìn)行比較能夠發(fā)現(xiàn)，不會(huì)對(duì)環(huán)境生態(tài)造成影響，因此其社會(huì)效益顯著[5]。

3.2 生物法

這一處理方法的應(yīng)用時(shí)間較長(zhǎng)，并且應(yīng)用中有著顯著的優(yōu)勢(shì)，即環(huán)保效果顯著、不會(huì)產(chǎn)生二次污染，并且操作較為簡(jiǎn)便。目前較為常見(jiàn)的生物法主要包括生物濾池、生物洗滌塔和生物濾滴塔，其中生物濾池主要適用于濃度較低，并且難溶于水的惡臭氣體，整體的運(yùn)行成本較低，但是這一處理技術(shù)也存在著一定的缺陷，即對(duì)填料濕度以及pH的要求較高，實(shí)際的控制水平難以滿(mǎn)足具體需要。生物洗滌塔的反應(yīng)條件的優(yōu)點(diǎn)是易于控制，污染物的轉(zhuǎn)移快，運(yùn)行狀態(tài)相對(duì)穩(wěn)定，其缺點(diǎn)是操作成本高，只能夠處理部分容易溶于水的揮發(fā)性有機(jī)物氣體，并且在此處理過(guò)程中，相關(guān)人員還要注重觀察，需要將一定數(shù)量的氧氣通入反應(yīng)器中，由此增加能源消耗。生物過(guò)濾塔適用于處理低濃度的廢氣，過(guò)濾塔的處理可以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立篩選細(xì)菌，也可以在這個(gè)過(guò)程中進(jìn)行微生物營(yíng)養(yǎng)液的獨(dú)立配置，在保證環(huán)境條件控制精度的同時(shí)整個(gè)廢氣處理降解率相對(duì)較高，但該處理技術(shù)也存在一些缺陷，如液相造成的微生物損失、傳質(zhì)表面積低、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)過(guò)多等會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)床出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，反而會(huì)對(duì)整個(gè)處理技術(shù)的深入產(chǎn)生不利的影響[6]。

3.3 吸附法

此處理方法主要會(huì)利用到吸附劑，適合濃度高、高通量的氣體。在此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用中，吸附劑的質(zhì)量會(huì)直接影響整個(gè)降解的效率，因此在使用過(guò)程中應(yīng)當(dāng)選擇化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)、吸附容量大以及比表面積大的吸附劑。目前較為常用的有活性炭，并且經(jīng)過(guò)氧化鐵或者臭氧處理后的活性炭處理效果更加顯著。但是此方法不適應(yīng)濕度大、溫度高以及容易發(fā)生反應(yīng)和活性大的氣體中。

3.4 吸收法

這一方法是實(shí)際降解處理中較為常用的技術(shù)。應(yīng)用較為普遍的有物理和化學(xué)兩種方法，其中物理吸收主要是通過(guò)相似相溶原理和溶解度原理，能夠?qū)怏w溶于液體；化學(xué)途徑則是借助有機(jī)廢氣和溶劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而去除其中危害物質(zhì)。兩種處理方法的性質(zhì)存在一定的差異，但是具體的處理目的都是相同的，并且這一處理方法的效果較顯著，能夠滿(mǎn)足處理的具體標(biāo)準(zhǔn)。這一處理方法的質(zhì)量與吸收劑的選擇有著直接的關(guān)系，較為常用的吸收劑有礦物油、高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑、水型復(fù)合劑等，不同的吸收劑其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)都存在一定的差異性[7]。

3.5 燃燒法

該方法主要包括非催化燃燒法和催化燃燒法。前者適應(yīng)高濃度、高熱值、無(wú)循環(huán)值，并且在處理過(guò)程中不會(huì)再次產(chǎn)生污染物，環(huán)境保護(hù)效果顯著；后者利用催化劑降低反應(yīng)所需的活化能，能夠在此過(guò)程中避免高溫燃燒而產(chǎn)生二次污染，并能夠減少輔助熱量，處理效果顯著。

4 廢氣處理實(shí)際項(xiàng)目分析

本次項(xiàng)目是以VOCs廢氣處理為立足點(diǎn)，主要是對(duì)其中的苯胺物質(zhì)進(jìn)行過(guò)分析，在此物質(zhì)的處理中主要是利用預(yù)處理——催化氧處理進(jìn)行，另外在此處理過(guò)程中可以借助貴金屬催化劑進(jìn)行處理優(yōu)化，其中的處理環(huán)節(jié)包括兩個(gè)方面，即真空泵尾氣循環(huán)水冷卻和除霧。結(jié)合上述觀點(diǎn)會(huì)發(fā)現(xiàn)，苯胺類(lèi)物質(zhì)會(huì)對(duì)人體以及周?chē)h(huán)境造成極大的影響，因此在實(shí)際的處理過(guò)程中應(yīng)對(duì)具體的物質(zhì)進(jìn)行分析，了解其危害并結(jié)合實(shí)際的處理標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行優(yōu)化，規(guī)避其產(chǎn)生不好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)影響。

我國(guó)對(duì)VOCs廢氣處理進(jìn)行了相關(guān)政策以及法律條例的規(guī)范，在法律管理不斷完善的背景下，很多大型化工企業(yè)對(duì)這一廢氣的處理進(jìn)行了建設(shè)和完善，改變了以往的處理模式，如部分企業(yè)在廢氣的處理中依據(jù)規(guī)范進(jìn)行了分種類(lèi)、分區(qū)域的處理，旨在借此實(shí)現(xiàn)規(guī)范、科學(xué)以及集中、高效的處理目標(biāo)。其中某石化公司建設(shè)了一套20dam3/h苯胺裝置和原料罐區(qū)的廢氣處理設(shè)備，在此過(guò)程中主要應(yīng)用了WSH-2N型Pt.ce催化劑，這一類(lèi)型的催化劑有著顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，即具備高烴基氧化活性和高選擇性（有機(jī)氮95%以上轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓Ｍㄟ^(guò)分析該裝置72h后的具體處理實(shí)效會(huì)發(fā)現(xiàn)，凈化的效果顯著。即VOCs廢氣中的NMHC、NOX的質(zhì)量濃度為4.36、6.6mg/m3，其他物質(zhì)的具體濃度均低于標(biāo)準(zhǔn)，即各項(xiàng)指標(biāo)顯著優(yōu)于國(guó)家的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和具體要求。

工程實(shí)例：某企業(yè)的生產(chǎn)主要是以苯為原料，生產(chǎn)的化工產(chǎn)品主要包括硝基苯、苯胺，以及橡膠防老劑等產(chǎn)品，在生產(chǎn)過(guò)程中受到多種因素的影響，其VOCs廢氣的處理效果不顯著，對(duì)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益產(chǎn)生了非常不利的影響。企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的廢氣，為降低廢氣中的有害物質(zhì)，設(shè)置了相應(yīng)的排氣出口和有機(jī)液體儲(chǔ)存罐。綜合實(shí)際的生產(chǎn)會(huì)發(fā)現(xiàn)，在此過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣主要是苯胺以及含苯、丙酮等物質(zhì)，其中部分廢氣物質(zhì)具有含氮和揮發(fā)性特征，在處理后進(jìn)行物質(zhì)濃度分析發(fā)現(xiàn)，工藝排氣口總烴質(zhì)量濃度大約在1000～28000mg/m3，苯的質(zhì)量濃度為600～16000mg/m3、硝基苯為400～800mg/m3、苯胺為1000～2000mg/m3、環(huán)乙烷為4000～28000mg/m3、丙酮為1000～18000mg/m3，大多數(shù)排放口廢氣中含有兩種以上的有機(jī)污染物?？偟膩?lái)說(shuō)，在對(duì)VOCs廢氣進(jìn)行處理后，整個(gè)過(guò)程的廢氣排放實(shí)際數(shù)值遠(yuǎn)優(yōu)于國(guó)家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，因此在企業(yè)的發(fā)展中應(yīng)當(dāng)注重借助先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)對(duì)這一廢氣進(jìn)行處理，規(guī)避其中的不良影響，由此促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益提升。希望通過(guò)這一案例，為相關(guān)企業(yè)治理VOCs廢氣提供助益。

5 結(jié)束語(yǔ)

由此可見(jiàn)，VOCs廢氣對(duì)整個(gè)社會(huì)的生產(chǎn)以及發(fā)展產(chǎn)生了較大的影響，因此注重和加強(qiáng)這一廢氣的處理是目前社會(huì)發(fā)展中重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。鑒于此，在實(shí)際的處理中，相關(guān)企業(yè)應(yīng)當(dāng)注重這一廢氣產(chǎn)生原因以及危害的分析，結(jié)合其具體的性質(zhì)選擇適宜的處理技術(shù)，從而強(qiáng)化環(huán)境保護(hù)工作的實(shí)效。