有機(jī)廢氣的凈化治理與回收探究

周春何 彭飛燕

（1麗水市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站 浙江麗水 323000 2安徽省化工研究院 安徽合肥 230000）

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的快速發(fā)展，人們生活水平不斷提高的同時(shí)，對(duì)我們生存的環(huán)境條件也提出了更高的要求，在保護(hù)生態(tài)環(huán)境方面，也做出了很大的努力。然而，目前國(guó)內(nèi)生態(tài)環(huán)境形勢(shì)依然非常的嚴(yán)峻，環(huán)境問(wèn)題非常突出，如果不及時(shí)采取有效的措施，則可能會(huì)造成更為嚴(yán)重的后果。在此過(guò)程中，筆者認(rèn)為應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)有機(jī)廢氣的有效治理與科學(xué)回收應(yīng)用。

1 有機(jī)廢氣治理與回收必要性分析

工業(yè)化建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，使得石油、涂料以及化工等行業(yè)產(chǎn)生了大量的有機(jī)廢氣，其中的烴類(lèi)、醛類(lèi)以及酮類(lèi)物質(zhì)，可能會(huì)通過(guò)呼吸道或者是皮膚進(jìn)入到體內(nèi)，對(duì)人體的呼吸系統(tǒng)、血液循環(huán)系統(tǒng)以及肝臟器官造嚴(yán)重的侵害，特別是苯并芘類(lèi)多環(huán)芳烴可以對(duì)人體直接致癌。從對(duì)人體健康造成的影響層面來(lái)講，及時(shí)采取有效的措施來(lái)治理有機(jī)廢氣、對(duì)其進(jìn)行回收利用，可謂勢(shì)在必行[1]。

2 加強(qiáng)有機(jī)廢氣治理的有效措施

在對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行治理過(guò)程中，可采用的處理方法主要有兩種，即消除法和回收法[2]。其中，回收治理法屬于物理方法，利用該種方法對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行治理，在一定的溫度和壓力條件下，可采用選擇滲透膜對(duì)揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行處理。在此過(guò)程中，主要有冷凝法、活性炭吸附以及生物膜法等。消除法則是利用化學(xué)方法或者生物方法分解有機(jī)廢氣。通過(guò)光、催化劑、微生物以及一定的熱量把有機(jī)廢氣轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水，通常包括催化燃燒、熱氧化以及生物氧化等方法。

2.1 活性炭吸附法

活性炭通常為顆粒狀或者粉末狀，有較強(qiáng)的吸附能力?；钚蕴恳话悴荒苤苯討?yīng)用在凈化設(shè)備中，必須經(jīng)過(guò)特殊的加工才能使用。加工后，活性炭能夠生成很多的微孔結(jié)構(gòu)，然后吸附其中的有機(jī)分子，從而起到有效的凈化環(huán)境作用。對(duì)于活性炭而言，其吸附過(guò)程主要有兩個(gè)層面，即吸附凈化和熱脫再生[3]。其中，吸附凈化，即利用排氣風(fēng)機(jī)把收集到的有機(jī)廢氣送到吸附床，吸附床的吸附劑有凈化有機(jī)廢氣的作用，有害氣體被吸附后排放出無(wú)害的氣體，完成有機(jī)廢氣的凈化。熱脫再生是指當(dāng)吸附床吸收到一定量的有機(jī)廢氣后就不能再進(jìn)行吸附工作了，然后把廢氣轉(zhuǎn)到脫附再生，由熱氣催化吸附劑。實(shí)踐中可以看到，活性炭吸附法應(yīng)用已經(jīng)比較成熟，吸附效果也比較好，所以目前已被廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，用來(lái)治理排放的有機(jī)廢氣。

2.2 燃燒法

燃燒法是將有機(jī)廢氣收集起來(lái)，直接通過(guò)燃燒裝置加強(qiáng)進(jìn)行然后，然后利用燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的熱量。該方法應(yīng)用簡(jiǎn)單，燃燒熱可以有效的得以利用。催化燃燒法[4]也是一種有效的處理有機(jī)廢氣的方法，該方法是通過(guò)催化燃燒替代了傳統(tǒng)的火焰燃燒，所以可以有效降低溫度，大大提高熱量有效利用率。在此過(guò)程中，催化燃燒法比較容易操作，而且節(jié)能、凈化能力強(qiáng)、占地少。通過(guò)使用催化劑，把有害氣體分解成無(wú)害的氣體并且釋放出大量的熱量，使工廠(chǎng)可以回收熱量，節(jié)約資源。此外，由于燃點(diǎn)不同，在進(jìn)行催化燃燒的過(guò)程中，不會(huì)產(chǎn)生新的有毒氣體，只是在一定的溫度下轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，排放在大氣中。不過(guò)，有的氣體燃燒要求較高，需要高溫、高壓，使得投資費(fèi)用增多。同時(shí)，還存在著催化劑中毒現(xiàn)象，即催化劑在活性較為穩(wěn)定的情況下，會(huì)因接觸少量雜質(zhì)而導(dǎo)致其活性顯著下降。在中毒因素消除以后，活性仍能恢復(fù)，稱(chēng)為是暫時(shí)中毒，除此之外即為永久性中毒。對(duì)于部分催化劑而言，其在反應(yīng)過(guò)程中被視為“毒物”一般具有暫時(shí)性，有些則表現(xiàn)出永久性。比如，合成氨過(guò)程中用到的鐵系催化劑，其毒物為水和氧；當(dāng)發(fā)生中毒事故后，可以用還原、或者加熱法處理，以確保催化劑能夠重新活化；硫、磷等化合物也是毒物，當(dāng)發(fā)生中毒時(shí)，催化劑難以重新活化。

2.3 冷凝法

不同的物質(zhì)在不同的溫度下的飽和度不同，冷凝法就是根據(jù)物質(zhì)的這一特點(diǎn)通過(guò)降低溫度的方法，把有害的物質(zhì)從有機(jī)廢氣中分離出來(lái)。冷凝法可以有效地凈化有機(jī)廢氣，但是冷凝法不易操作，對(duì)溫度的要求較高，室溫下的冷卻水根本無(wú)法有效地凈化有機(jī)廢氣[5]，無(wú)法把有害物質(zhì)從有機(jī)廢氣中分離出來(lái)。所以，工業(yè)單位一般會(huì)把冷凝法和有機(jī)廢氣的其他凈化回收方法結(jié)合使用。冷凝法比較適用于凈化濃度較高、風(fēng)量較小、溫度較低的有機(jī)廢氣。而且必須附屬制冷設(shè)備，一般應(yīng)用于制藥行業(yè)。

2.4 生物氧化

生物氧化是指通過(guò)一系列的酶促反應(yīng)和氧化生成水并且釋放熱量的過(guò)程，通過(guò)微生物將有害物質(zhì)降解、轉(zhuǎn)化為無(wú)害的物質(zhì)。利用生物技術(shù)凈化有機(jī)廢氣是最近幾年才興起的。和傳統(tǒng)的凈化方法相比，生物氧化更加的有效、投資費(fèi)用較低、安全性強(qiáng)，而且更易于操作，甚至不需要有專(zhuān)門(mén)的設(shè)備，簡(jiǎn)化了工藝流程，所以生物氧化得到了快速的發(fā)展和廣泛的推廣。生物技術(shù)的應(yīng)用，主要是基于對(duì)有機(jī)廢氣成分的考慮，并且將其作為能源用動(dòng)力，同時(shí)還可以將有機(jī)物分解成二氧化碳、水等物質(zhì)，并且將有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氣、硝酸，然后再將硫化物有效地轉(zhuǎn)變成硫化氫，最終使其轉(zhuǎn)變成硫酸，這樣就可以有效減少環(huán)境污染，而且還可以有效的應(yīng)用。

2.5 放電等離子體

在環(huán)境中的有機(jī)廢氣治理和二次應(yīng)用過(guò)程中，采用高壓放電方式可對(duì)其有效的處理，同時(shí)這也是一種有效的技術(shù)購(gòu)衣；在實(shí)際操作過(guò)程中，通常會(huì)產(chǎn)生較多的高能電子，比如O、N活性離子等，從而構(gòu)成等離子體。在該種作用下，C-C、C-H鍵會(huì)發(fā)生斷裂，此時(shí)有機(jī)廢氣體中含有的大量F、H和Cl原子，通過(guò)置換反應(yīng)，得到二氧化碳和水等物質(zhì)。就等離子體來(lái)說(shuō)，其形成過(guò)程中需引入適量的金屬氧化物，同時(shí)還可將其視為催化體系，從而降低副產(chǎn)物的形成；該種方式和技術(shù)手段的應(yīng)用，對(duì)于有效增強(qiáng)去污效率，具有非常有效的作用。較之于其他方法和方式而言，放電等離子體技術(shù)的應(yīng)用，可謂有過(guò)之而無(wú)不及。

2.6 PSA 技術(shù)的應(yīng)用

有機(jī)廢氣治理和回收過(guò)程中的PSA技術(shù)手段，實(shí)際上是基于吸附技術(shù)、凈化技術(shù)形成的，其應(yīng)用基本原理是區(qū)別有機(jī)廢氣成分、吸附特性，通過(guò)不斷變化周期壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)廢氣成分的凈化。從該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果層面來(lái)講，PSA技術(shù)手段的應(yīng)用自動(dòng)化程度特別高，投資也非常的少，具有能耗低等特點(diǎn)；該種技術(shù)手段在有機(jī)廢氣治理以及有效回收利用中應(yīng)用效果非常顯著，較之于其他廢氣技術(shù)而言，該技術(shù)工藝的應(yīng)用前景非常的廣闊。

3 有機(jī)廢氣凈化治理與回收的前景

近年來(lái)，人們已經(jīng)意識(shí)到了環(huán)境對(duì)人類(lèi)生存的重要性，因此越來(lái)越重視環(huán)境保護(hù)[6]工作。大氣污染是環(huán)境保護(hù)工作中的重要組成部分，未來(lái)，相關(guān)部門(mén)必將繼續(xù)加大對(duì)大氣的治理工作，必將加強(qiáng)對(duì)有機(jī)廢氣凈化治理與回收的研究。在研究的過(guò)程中，工作人員也會(huì)適當(dāng)?shù)募尤胍恍┛茖W(xué)的方法和技術(shù)，為有機(jī)廢氣的治理提供更加有效的方法。

目前來(lái)看，在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，在光照條件下，部分半導(dǎo)體材料會(huì)出現(xiàn)自由基活性的物質(zhì)，比如氧化鋅等物質(zhì)，由于這些物質(zhì)的氧化性特別強(qiáng)，因此可以使收集到的有機(jī)廢氣在常壓、常溫條件下進(jìn)行無(wú)毒反應(yīng)；對(duì)于不受溶劑分子而言，其影響反應(yīng)速度非常的快，而且應(yīng)用效率也非常的高，表現(xiàn)出易回收特性，對(duì)含氯化合物、苯系物降解，具有非常好的應(yīng)用效果。實(shí)踐中可以看到，光催化氧化技術(shù)手段是近年來(lái)新興技術(shù)工藝，以?xún)?nèi)存在機(jī)械設(shè)備應(yīng)用成本高、應(yīng)用對(duì)象相對(duì)單一等特點(diǎn)，目前還在實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段。然而，通過(guò)不斷的努力和技術(shù)創(chuàng)新，相信該技術(shù)手段一定會(huì)成為有機(jī)廢氣治理和回收應(yīng)用的有效途徑行。

目前該技術(shù)正以研制新型催化劑，如何防止催化劑因非VOCs物質(zhì)造成的失活和重金屬造成的中毒作為研究方向。生物處理技術(shù)因其耗能低、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用便宜，較少形成二次污染，適用于不同規(guī)模的各類(lèi)中、低濃度有機(jī)廢氣的處理，目前正受到各國(guó)的重視，工業(yè)應(yīng)用實(shí)例和應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷地?cái)U(kuò)大，是一種很有應(yīng)用前景的技術(shù)。膜吸收凈化技術(shù)有它的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，但在優(yōu)勢(shì)膜和吸收液的選擇上還要進(jìn)行潛心研究，而且操作壓力的控制也是此技術(shù)的關(guān)鍵所在，目前該技術(shù)的研究也僅限于實(shí)驗(yàn)室階段。工業(yè)廢氣的成分一般都比較復(fù)雜，往往一種方法很難達(dá)到處理效果，因此需要加快聯(lián)合工藝的研究，重點(diǎn)開(kāi)發(fā)不同單元處理工藝的組合技術(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。如吸附一氧化法、生物一吸附法、吸收一吸附一氧化法等?？傊瑢?shí)際中采用何種技術(shù)來(lái)處理有機(jī)廢氣，主要考慮諸多因素，如VOCs的濃度、氣體流量以及排放要求、回收的可能性、各種危險(xiǎn)等。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行凈化治理與回收，可以有效地降低我國(guó)有機(jī)廢氣的總排量，可以節(jié)約我國(guó)的資源，保護(hù)大氣環(huán)境不被破壞，從根本上治理環(huán)境污染。不過(guò)，我國(guó)的有機(jī)廢氣凈化處理與回收工作目前仍處于發(fā)展階段，各方面還很不成熟，雖然取得了一定的成果但仍需要不斷地完善，因此，環(huán)境管理部門(mén)應(yīng)該加強(qiáng)研究開(kāi)發(fā)治理有機(jī)廢氣凈化處理與回收的力度，研究出更加有效的方法，這樣才能提高我國(guó)的環(huán)境質(zhì)量。

[1]我國(guó)有機(jī)廢氣治理行業(yè)2010年發(fā)展綜述[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè),2011,08:208-215.

[2]張青云.淺談?dòng)袡C(jī)廢氣的凈化治理與回收[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2011,31:148-150.

[3]廢氣處理技術(shù):讓地球更潔凈[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2012,06:185-189.

[4]李守信,宋劍飛,李立清,唐琳,朱正雙,尤生全.揮發(fā)性有機(jī)化合物處理技術(shù)的研究進(jìn)展[J].化工環(huán)保,2010,01:201-207.

[5]汪涵,郭桂悅,周玉瑩,梁忠越.揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)的現(xiàn)狀與進(jìn)展[J].化工進(jìn)展,2013,10:1833-1841.

[6]唐運(yùn)雪.有機(jī)廢氣處理技術(shù)及前景展望[J].湖南有色金屬,2014,05:331-335.