針對有機廢氣進(jìn)行膜分離處理的方法探究

摘 要：當(dāng)前，全世界的環(huán)境都處在不斷持續(xù)惡化的過程中，有機廢氣的排放是造成大氣污染的主要來源，對環(huán)境和人體健康有嚴(yán)重危害。針對有機廢氣的排放，有多種治理技術(shù)，目前使用較為廣泛的一種技術(shù)就是膜分離處理技術(shù)，這種技術(shù)可以有效處理有機廢氣。文章將簡要分析有機廢氣的主要治理技術(shù)及膜分離處理方法的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：有機廢氣；膜分離處理；應(yīng)用探究

有機廢氣是當(dāng)前環(huán)境污染中最主要的一種污染物質(zhì)，存在于各個行業(yè)之中，如化工行業(yè)、機械制造行業(yè)、印染行業(yè)等。有機廢氣內(nèi)部存在一種有毒的物質(zhì)，被稱作VOCs，這種有毒物質(zhì)不僅會污染環(huán)境，還會對人體健康造成很大威脅，嚴(yán)重時會誘發(fā)癌變。因此，對有機廢氣進(jìn)行處理成為經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護(hù)工作中的重要方面，膜分離處理方法可以很好地解決這一問題。

1 有機廢氣的主要治理方法

一般來說，目前對于有機廢氣的處理，主要使用兩種技術(shù)方法，即消除技術(shù)與回收技術(shù)。消除技術(shù)主要指的是針對有機廢氣內(nèi)部所含的有機物質(zhì)，利用一定手段讓其產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，有機物質(zhì)在反應(yīng)的過程中就會成為二氧化碳?xì)怏w，從而被合理消除?；厥占夹g(shù)的應(yīng)用與消除技術(shù)不同，主要采用的是物理手段，對有機廢氣內(nèi)部的有機物質(zhì)進(jìn)行一定程度的吸附，通過回收使其最終分解。

在回收技術(shù)當(dāng)中，最常見的就是冷卻凝固技術(shù)。這種技術(shù)主要應(yīng)用的設(shè)備就是冷凝器，通過相應(yīng)的導(dǎo)氣裝置將有機廢氣導(dǎo)入冷凝器內(nèi)部，冷凝器就會對有機廢氣進(jìn)行相應(yīng)的冷卻。有機廢氣被冷卻以后，溫度就會隨之降低，在受冷情況下會凝結(jié)成相應(yīng)的液滴，操作人員將液滴進(jìn)行回收，就可以完成對有機廢氣的合理回收。

回收技術(shù)中還有一種主要的操作方法，就是吸附法。吸附法在應(yīng)用過程中最常使用的就是活性炭，活性炭一般自身呈不規(guī)則的顆粒狀或為粉末狀，活性炭在具體的分離技術(shù)中不能直接發(fā)揮功效，通常需要操作人員對其進(jìn)行一定程度的操作才可進(jìn)行?；钚蕴孔陨斫Y(jié)構(gòu)中具有很多肉眼看不到的微小氣孔，這些氣孔彼此之間具有一定的分子擴張力，這種擴張力在彼此作用的過程中會產(chǎn)生很強的吸力，可以有效吸附有機廢氣中存在的有害物質(zhì)，達(dá)到預(yù)想的處理目標(biāo)?；钚蕴课郊夹g(shù)在目前的有機廢氣處理中應(yīng)用較為廣泛，但是在具體使用中暴露出一定的缺陷?；钚蕴吭诟邷鼗蛘咻^為潮濕的環(huán)境下無法起到很好的吸附作用，并且有時會發(fā)生易燃現(xiàn)象，在使用時要格外注意。

在處理有機廢氣的過程中，如果有機廢氣的總量很大，并且濃度不高的時候，可以采用燃燒法進(jìn)行處理。采用燃燒法處理有機廢氣，要將有機廢氣導(dǎo)入到一個超低溫環(huán)境，之后加入一定劑量的催化劑，有機廢氣在催化劑的外力作用下會被逐步分解，并不斷散發(fā)熱量。燃燒法的好處就在于，在整個燃燒的過程中，溫度要比一般的氣體焚燒至少低350℃，而且在燃燒過程中不會產(chǎn)生新的污染性氣體，不會產(chǎn)生二次污染。

除了上面提到的幾種技術(shù)方法，對有機廢氣進(jìn)行處理，還可以采用分解法、催化法、氧化法等，這些技術(shù)都具有各自的應(yīng)用特點，對于有機廢氣處理有一定的積極作用，但也具備一定的局限性。在具體的使用中，要考慮到各種技術(shù)的優(yōu)缺點，進(jìn)行合理選擇，必要時可以將幾種主要的技術(shù)方法進(jìn)行結(jié)合使用。這樣，不僅會發(fā)揮主要技術(shù)的實際功效，還可以讓有機廢氣的分解工作更高效、更科學(xué)。

2 膜分離技術(shù)處理有機廢氣的主要工藝與相關(guān)設(shè)計

2.1 膜分離處理方法概述

膜分離處理技術(shù)最早出現(xiàn)在上個世紀(jì)60年代，此后迅速發(fā)展壯大，成為了使用率較高的一門新興技術(shù)。膜分離技術(shù)自身具有很強的分離功能，同時還兼具提純、濃縮等主要功能，在應(yīng)用的過程中可以保護(hù)環(huán)境，降低資源消耗，因此得到了廣泛的認(rèn)可。膜分離處理技術(shù)除了可以用來分解有機廢氣，還在很多領(lǐng)域中充分發(fā)揮了自身的功效。目前來看，制藥、生物科學(xué)技術(shù)、化學(xué)化工、礦產(chǎn)冶金、水污染處理、電子科技等多個主要領(lǐng)域都在應(yīng)用膜分離處理技術(shù)，并且取得了一定的實績，帶動了行業(yè)自身的發(fā)展及相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新。

與上文提到幾種有機廢氣處理方法相比，膜分離處理方法相對較為新穎，目前應(yīng)用也比較廣泛。膜分離處理方法與傳統(tǒng)的技術(shù)方法相比，處理效果更加明顯、效率較高、使用起來簡便易掌握、在應(yīng)用過程中可以保護(hù)環(huán)境，并且可以節(jié)約能源，這些優(yōu)點也成為了膜分離處理方法被廣泛使用的主要原因。

膜分離處理技術(shù)在具體應(yīng)用中主要選用的是復(fù)合性質(zhì)較強的薄膜，這種膜可以使有機廢氣進(jìn)行更好的滲透，當(dāng)有機廢氣接觸到這種薄膜的表層時，可以利用薄膜內(nèi)在強大的滲透力進(jìn)行有機分離。操作者為了加強處理過程的高效性與分離效率，還會借助相應(yīng)的工具，如壓力泵和空氣壓縮機。使用這兩種工具的主要目的就在于增強薄膜的附近的壓力，與有機廢氣本身形成一定的壓力差，這樣可以使薄膜在使用過程中具備強大的推進(jìn)力，增強有機廢氣的通過速率。

2.2 膜分離處理方法的相關(guān)設(shè)計與主要工藝

2.2.1 膜分離處理方法的系統(tǒng)構(gòu)成

膜分離處理技術(shù)主要應(yīng)用兩種操作系統(tǒng)，分別為單一系統(tǒng)與集成化系統(tǒng)。單一系統(tǒng)主要是通過薄膜對有機廢氣進(jìn)行直接過濾壓縮，在有機廢氣被逐步壓縮的過程中來對其內(nèi)在有機物質(zhì)進(jìn)行合理分解。單一系統(tǒng)雖然操作起來較為簡單，容易掌握，但是在具體的操作過程中對于有機廢氣的分離效果并不好，具體的分離程度達(dá)不到相關(guān)要求。

集成化系統(tǒng)除了在具體操作中應(yīng)用了膜分離處理方法，還在此基礎(chǔ)上將冷卻凝固技術(shù)融合進(jìn)來，形成一個高效的處理系統(tǒng)。集成化膜處理系統(tǒng)在具體操作中會加大壓力，將有機廢氣吸入冷凝器，有機廢氣在冷凝器內(nèi)部的低溫環(huán)境下被冷卻和凝固，一部分有機物質(zhì)就會進(jìn)入到儲存容器中。還有一部分有機廢氣在冷凝器沒有得到分解，從冷凝器中泄漏出去，此時就要利用薄膜進(jìn)行有機分解。冷凝器外泄的有機廢氣內(nèi)部仍然含有一定數(shù)量比的有機物質(zhì)，在與薄膜的表層進(jìn)行接觸的時候，就會被薄膜分解成蒸汽，之后系統(tǒng)會將蒸汽吸入到壓縮機中。壓縮機會將吸入的蒸汽再次進(jìn)行有機分解，使最終排出的氣體不含有有毒物質(zhì)，達(dá)到廢氣排放規(guī)定。

2.2.2 膜分離處理方法的主要工藝

膜分離處理方法當(dāng)中最重要的一環(huán)就是薄膜，在具體的處理方法中，按照外部形態(tài)可以分為纖維膜、平板膜及卷曲膜。如果按照分離對象來區(qū)分，則可以分為液體膜和氣體膜。在膜處理方法中，相關(guān)的工藝流程及環(huán)節(jié)也是重要的組成部分。以下是幾種主要的工藝方法：

第一，氣體分離方法。氣體分離方法在應(yīng)用過程中的一個基本操作原理就是，將有機廢氣的內(nèi)在組成部分進(jìn)行分類甄別，之后施加一定程度的壓力。由于有機廢氣內(nèi)部的組成部分具有不盡相同的密度，因此在通過薄膜的時候，速度會不一樣，薄膜通過這種內(nèi)在物質(zhì)的先后順序就可以達(dá)到逐層分離的最終目的。目前很多行業(yè)在分離有機廢氣的時候，如果氣體內(nèi)部含有高濃度的氮元素，就可以利用氣體分離方法，將有機廢氣進(jìn)行合理分解。此外，目前很多工程公司與加油站等，都在實際應(yīng)用中采用氣體分離法，對于有機廢氣的分解比例最高可以達(dá)到99%，收到了很好的實際效果。

第二，蒸汽分離方法。蒸汽分離方法在膜分離處理中是較為傳統(tǒng)的工藝環(huán)節(jié)，早在上世紀(jì)80年代就已出現(xiàn)，從某一層面上說，蒸汽分離方法也是一種氣相分離。蒸汽分離方法在具體的應(yīng)用中主要利用了一定的滲透原理，依靠薄膜進(jìn)行分解，但是與滲透分離法相比，蒸汽分離方法的效率更高，也更加節(jié)約資源。蒸汽分離方法在具體應(yīng)用中沒有應(yīng)用高溫系統(tǒng)，因此不會發(fā)生相變，所分解及回收的有機廢氣還可以進(jìn)行二次利用。

第三，吸收分離方法。在利用膜處理方法分離有機廢氣的時候，不可避免地會出現(xiàn)氣體與液體接觸或兩種不同液體接觸的情況，這種情況的發(fā)生，通常會伴隨乳化現(xiàn)象，嚴(yán)重時會發(fā)生相應(yīng)的泄漏現(xiàn)象。吸收分離方法主要指的就是，利用薄膜對即將要接觸的兩種物質(zhì)進(jìn)行有效分離，使其在薄膜的周圍進(jìn)行運動，這樣就可以有效避免發(fā)生乳化等不良現(xiàn)象。吸收分離方法在膜處理方法的基礎(chǔ)之上，還要選用合適的吸收劑來加強吸收效果，這種方法在壓力選擇方面只需要低壓進(jìn)行操作，相對來說具有很強的穩(wěn)定性，還能有效降低能源消耗。

3 膜分離技術(shù)處理有機廢氣的具體應(yīng)用

由于膜分離技術(shù)處理有機廢氣與傳統(tǒng)的處理技術(shù)相比具有一定的特點及主要優(yōu)勢。因此，隨著相關(guān)技術(shù)的不斷完善，膜分離處理技術(shù)在有機廢氣的分解工作中有了廣闊的發(fā)展前景，具體應(yīng)用變得越來越廣泛。

3.1 石油領(lǐng)域

石油領(lǐng)域在全球范圍內(nèi)都是促進(jìn)經(jīng)濟發(fā)展的重要領(lǐng)域，對于經(jīng)濟發(fā)展有很大的影響作用。在石油化工的具體生產(chǎn)中，會排放出大量的有機廢氣，這些廢氣自身的有機物質(zhì)含量大概在10%左右，利用膜分離處理技術(shù)，可以很好地分解這種高濃度的有機廢氣。某市的石油化工行業(yè)，過去沒有應(yīng)用膜分離處理技術(shù)，所排出的廢氣直接排放到了大氣環(huán)境中，不僅污染了環(huán)境，危害當(dāng)?shù)厝嗣竦纳眢w健康，還消耗了大量的資源。后來，該市相關(guān)部門引用了膜分離處理技術(shù)，在石油行業(yè)內(nèi)部進(jìn)行大范圍的推廣和普及，成功在石油生產(chǎn)過程中分離和處理了有機廢氣。與此同時，膜分離處理技術(shù)在對石油生產(chǎn)排出的有機廢氣進(jìn)行分解的時候，還將分解之后的無毒氣體進(jìn)行合理回收和再利用。這樣，不僅保護(hù)了當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境，也保證了當(dāng)?shù)厝嗣竦纳瞽h(huán)境和身體健康，有效降低了生產(chǎn)過程中的能源消耗，保證了最終的經(jīng)濟效益。

3.2 環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域

膜分離處理技術(shù)對于有機廢氣的分解，最主要的功效就體現(xiàn)在環(huán)境保護(hù)工作當(dāng)中。某市是一座以工業(yè)生產(chǎn)作為經(jīng)濟支柱的重工業(yè)城市，在長期的工業(yè)發(fā)展中，當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境污染情況得不到有效改善，給人們的生活帶來了嚴(yán)重影響。該市的環(huán)保部門在對大氣環(huán)境進(jìn)行檢測的過程中，發(fā)現(xiàn)了VCM物質(zhì)，這種物質(zhì)具有很強的毒性，是一種很強的致癌物，而且在大氣環(huán)境中十分容易揮發(fā)。該市有關(guān)部門立即采用膜分離處理方法對環(huán)境進(jìn)行合理改善，膜處理分離技術(shù)在對當(dāng)?shù)卮髿庵械挠袡C廢氣進(jìn)行合理分解之后，有效改善了空氣環(huán)境，在具體分解過程中也沒有產(chǎn)生相應(yīng)的二次污染。該市在應(yīng)用膜分離處理技術(shù)之后，有效提高了當(dāng)?shù)丨h(huán)保工作的實效性，合理改善了大氣環(huán)境，保證了人民的日常生活和工業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟效益。

3.3 提取有機溶劑

應(yīng)用膜分離處理技術(shù)，可以將有機廢氣內(nèi)部的易揮發(fā)物質(zhì)進(jìn)行再次分解，提取出相應(yīng)的有機溶劑，用作工業(yè)領(lǐng)域之中。這個提取過程不僅不會產(chǎn)生有毒物質(zhì)，還能很好地降低能源消耗，實現(xiàn)能源循環(huán)再生的過程。利用膜分離處理技術(shù)提取有機溶劑，主要是將冷卻凝固技術(shù)與膜分離技術(shù)進(jìn)行一個有機結(jié)合，利用這兩種技術(shù)各自的優(yōu)勢和特點來完成提取。在具體的提取過程中，膜分離處理技術(shù)可以將有機廢氣內(nèi)部的滲透物質(zhì)進(jìn)行分解，達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)后排放到環(huán)境中，這種滲透物質(zhì)在這個過程中會轉(zhuǎn)化為蒸汽。蒸汽在排出了內(nèi)部的VOCs之后，就可以被作為無毒的有機溶劑進(jìn)行提取和相關(guān)使用。

在應(yīng)用膜處理技術(shù)分解的過程中，主要應(yīng)當(dāng)注意的就是對膜的合理選擇，在選擇之前，要將薄膜自身的選擇性質(zhì)納入考量。薄膜的選擇性主要指的就是自身的移動性和凝結(jié)性，一般來說，目前應(yīng)用膜分離處理技術(shù)主要選擇的就是橡膠材質(zhì)的聚合薄膜。這種薄膜在使用過程中，自身的尺寸大小會隨著滲透物的內(nèi)在大小而發(fā)生相應(yīng)變化。只有選擇恰當(dāng)?shù)谋∧?，才能真正發(fā)揮膜分離處理技術(shù)的實際功效，加強技術(shù)的實踐性和現(xiàn)實意義。

4 結(jié)束語

有機廢氣的產(chǎn)生與排放會對環(huán)境和人類造成嚴(yán)重危害，在具體的生產(chǎn)工作中一定要應(yīng)用多種有效技術(shù)對有機廢氣進(jìn)行合理處理。膜分離技術(shù)采用的技術(shù)較為先進(jìn)，在處理有機廢氣方面具有一定的優(yōu)勢和特點，相關(guān)行業(yè)及部門一定要科學(xué)合理地應(yīng)用膜分離技術(shù)，讓其應(yīng)用范圍變得更加廣泛。只有應(yīng)用好膜分離技術(shù)，才能真正做好有機廢氣的處理工作。

參考文獻(xiàn)

[1]唐志雄，岑超平，方平，等.污泥含炭吸附劑對揮發(fā)性有機廢氣吸附實驗研究[J].環(huán)境工程學(xué)報，2010（4）.

[2]蔣廉穎，黃立維.揮發(fā)性苯類廢氣凈化處理研究進(jìn)展[J].廣西輕工業(yè)，2010（6）.

[3]劉曉敏，鄧先倫，朱光真.活性炭吸附揮發(fā)性有機物的影響因素研究進(jìn)展[J].生物質(zhì)化學(xué)工程，2010（6）.

[4]黃建洪，寧平，許振成，等.揮發(fā)性有機廢氣治理技術(shù)進(jìn)展[J].環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊，2011（5）.

[5]易靈.有機廢氣治理技術(shù)的研究進(jìn)展[J].四川環(huán)境，2011（5）.

[6]我國有機廢氣治理行業(yè)2013年發(fā)展綜述[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2014（10）.

[7]李煜，安永峰，喬紅剛.膜分離技術(shù)回收揮發(fā)性有機物的應(yīng)用探析[J].地下水，2015（1）.

[8]王洪艷，黃鑫宗，李紹森.有機廢氣處理技術(shù)新進(jìn)展[J].廣東化工，2014（12）.

作者簡介：李彥春（1984-），蒙古赤峰市人，湘潭大學(xué)，中級職稱，從事環(huán)保工程工作。