半導(dǎo)體制程有機(jī)廢氣處理技術(shù)研究

嚴(yán)斌 朱曉靜

摘要：隨著我國(guó)工業(yè)化的發(fā)展，有機(jī)廢氣對(duì)大氣環(huán)境的污染也是越來越嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了人類的生存和動(dòng)植物的健康成長(zhǎng)。廢臭氣物質(zhì)種類繁多，來源廣泛，對(duì)人體呼吸、消化、心血管、內(nèi)分泌及神經(jīng)系統(tǒng)都會(huì)造成不同程度的毒害，其中芳香族化合物如苯、甲苯、苯乙烯等還能使人體產(chǎn)生畸變、癌變。因此，必須要加大對(duì)有機(jī)廢氣的處理力度，提高有機(jī)廢氣的處理技術(shù)。目前來說，在有機(jī)廢氣的處理方面來說，已經(jīng)形成了一些比較成熟的工藝的技術(shù)，并且取得了一定的效果。本文主要對(duì)傳統(tǒng)的控制技術(shù)如熱破壞法、冷凝法、吸收法等，還有新控制技術(shù)如生物法、電暈法、等離子分解法等作了較為詳細(xì)的介紹。

關(guān)鍵詞：有機(jī)廢氣；處理技術(shù)；研究進(jìn)展

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)廢氣排放量的增大導(dǎo)致環(huán)境質(zhì)量越來越差，尤其是近兩年霧霾天氣嚴(yán)重影響了人們的身體健康，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展造成了阻礙。這就需要加大對(duì)有機(jī)廢氣的處理力度，開發(fā)應(yīng)用一些有成效的控制技術(shù)，來應(yīng)對(duì)當(dāng)前嚴(yán)峻的形勢(shì)。本文通過對(duì)一些傳統(tǒng)的有機(jī)廢氣處理方法進(jìn)行介紹，同時(shí)也一些正在研究的新方法進(jìn)行闡釋，以期能夠使它們迅速推廣。

1 傳統(tǒng)有機(jī)廢氣處理技術(shù)

1.1 熱破壞法

熱破壞法是傳統(tǒng)的廢氣處理技術(shù)之一，也是應(yīng)用比較廣泛的方法。這種方法主要用于低濃度有機(jī)廢氣，分為直接火焰燃燒和催化燃燒兩種。一種有機(jī)物在氣流中直接燃燒和輔助燃料燃燒的方法是直接火焰燃燒。由于有機(jī)物濃度較低，多數(shù)情況下，都需要輔助燃料，在適當(dāng)溫度和保留時(shí)間條件下，直接火焰燃燒的熱處理效率可以達(dá)到99%。

催化燃燒是在催化劑的作用下，加快有機(jī)物化學(xué)反應(yīng)。催化劑在其中起著重要作用，它可以使有機(jī)物在熱破壞時(shí)需要更低的溫度和更少的保留時(shí)間。用于有機(jī)廢氣凈化的催化劑主要是金屬和金屬鹽，金屬包括貴金屬和非貴金屬。雖然催化劑的使用可以使有機(jī)廢氣的處理達(dá)到事半功倍的效果，但是由于有機(jī)廢氣中常出現(xiàn)雜質(zhì)，很容易導(dǎo)致催化劑中毒。催化劑載體的應(yīng)用可以有效得解決這個(gè)問題，它可以增大催化劑的有效面積，提高催化劑的活性和穩(wěn)定性。因此，在催化燃燒方面，探索高效高活性的催化劑及載體是今后研究的重點(diǎn)。

1.2 冷凝法

物質(zhì)都有在不同溫度下具有不同飽和蒸汽壓的特性，利用這一性質(zhì)采用降低系統(tǒng)溫度或提高系統(tǒng)壓力的方法，使處于蒸汽狀態(tài)的污染物冷凝并從廢氣中分離出來的過程是冷凝法。在恒定溫度狀態(tài)下提高壓力或者在恒定壓力的狀態(tài)下降低溫度這兩種方法都可以實(shí)現(xiàn)冷凝過程，但在實(shí)際應(yīng)用過程中一般采用第二種。雖然冷凝法可以使廢氣得到高程度的凈化，但凈化程度越高，冷凝溫度就要越低，必要時(shí)還要增大壓力，處理的難度和費(fèi)用就會(huì)相應(yīng)的增高。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，吸附、燃燒等凈化手段與冷凝法一起使用，既回收有價(jià)值的產(chǎn)品又不會(huì)增加處理的費(fèi)用。

1.3 吸收法和吸附法

利用液體吸收液和有機(jī)廢氣相似相溶性的原理來處理有機(jī)廢氣的方法就是液體吸收法。吸收液通常由液體石油類物質(zhì)、表面活性劑和水組成。比如環(huán)糊精的水溶液何以對(duì)有機(jī)鹵化物氣體進(jìn)行吸收，它就利用了環(huán)糊精對(duì)有機(jī)鹵化物親和性極強(qiáng)的原理。這種方法的優(yōu)點(diǎn)有：無毒無污染、回收率高、解吸率高、可反復(fù)使用等。

吸附法是利用吸附劑的密集細(xì)孔結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、吸附能力好等特點(diǎn)對(duì)低濃度、高通量可揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行處理的方法。常用的吸附劑有活性炭、氧化鋁、硅膠等。這種方法是目前應(yīng)用廣泛的方法之一，它具有工藝成熟、凈化徹底、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，也有流程復(fù)雜，如廢氣中含有雜質(zhì)時(shí)吸附劑容易中毒的缺點(diǎn)。

2 新型有機(jī)廢氣處理技術(shù)

2.1 生物法

生物凈化的實(shí)質(zhì)是一種氧化分解過程，即附著在多孔、潮濕介質(zhì)上的活性微生物以廢氣中的有機(jī)組分為能源或養(yǎng)分，轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的無機(jī)物或細(xì)胞組成物質(zhì)。生物過濾床、生物滴濾床和生物洗滌床是現(xiàn)階段的主要工藝。

在其中填入泥炭、活性炭等吸附性濾料的凈化裝置是生物過濾床。其工作原理為：在過濾床中加入N、P、K等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和酸堿緩沖劑，然后掛上生物膜。當(dāng)廢氣進(jìn)入生物過濾床后，濾料中的微生物通過捕獲廢氣中的有機(jī)物來作為自身生長(zhǎng)的養(yǎng)料，然后對(duì)污染物進(jìn)行降解和繁殖，這樣生物濾池的操作可以持續(xù)進(jìn)行。由于使用時(shí)間長(zhǎng)了之后，濾料會(huì)呈酸性，要定期進(jìn)行維護(hù)。這種方法主要適用于氣量大、濃度低的廢氣。

除頂部有噴淋裝置外，生物滴濾床與生物過濾床結(jié)構(gòu)相似。不同于生物過濾床使用的具有吸附性的濾料，生物滴濾床采用樹皮、粗碎石、陶瓷、活性炭纖維等不具吸附性的物質(zhì)作填料。填料的表面是由微生物形成的生物膜。生物滴濾池可以承受更大的污染負(fù)荷，在營(yíng)養(yǎng)供給和微生物生長(zhǎng)環(huán)境調(diào)節(jié)方面有優(yōu)勢(shì)。對(duì)填料酸堿性的維護(hù)可通過加入硝酸銨等物質(zhì)調(diào)節(jié)循環(huán)液的PH來實(shí)現(xiàn)。這種方法主要適用于降解后形成酸性物質(zhì)以及負(fù)荷較高的廢氣。

生物洗滌塔的裝置更為復(fù)雜，它由裝有填料的洗滌器和具有活性污泥的生物反應(yīng)器構(gòu)成。洗滌器的作用是利用噴淋裝置使廢氣中的污染物與填料表面的水接觸，然后以液體形式轉(zhuǎn)入液相。這種洗滌液再在生物反應(yīng)器中充分反應(yīng)，最后被活性污泥懸浮液從液相中除去。其中流動(dòng)的液相給控制反應(yīng)條件提供了便利。這種方法適用于處理凈化氣量較小、濃度大、生物代謝率較低且易溶性廢氣。

2.2 電暈法

脈沖電暈法的基本原理是利用脈寬窄、前沿陡峭的高壓脈沖電暈放電，產(chǎn)生大量高能電子和活性粒子，將有害分子氧化降解為無害分子，從而實(shí)現(xiàn)污染物的處理。這種方法在常溫常壓下就可達(dá)到比較好的效率。

2.3 等離子體分解法

等離子體分解法采用兩個(gè)系統(tǒng)完成，一個(gè)是利用高頻等離子體急速加熱，利用高頻等離子體的化學(xué)作用與水蒸氣接觸進(jìn)行分解的超高溫加水系統(tǒng)，另一個(gè)是將高溫分解的排氣急速冷到80攝氏度以下的排氣系統(tǒng)。利用等離子體分解氯氟烴的技術(shù)已經(jīng)比較成熟，這個(gè)過程由氯氟烴和水蒸氣的供給裝置、等離子體發(fā)生裝置、反應(yīng)爐、冷卻罐及排水處理裝置組成。這種方法反應(yīng)速度快，效果好是有機(jī)廢氣處理技術(shù)研究的重要方向之一。

3 結(jié)語

對(duì)于有機(jī)廢氣處理技術(shù)的研究應(yīng)該從兩方面進(jìn)行，一是加快對(duì)傳統(tǒng)治理方法的工藝改進(jìn)，以提高其處理效率并且節(jié)約成本；二是加緊對(duì)新型有機(jī)廢氣處理技術(shù)的研究，并逐漸在工業(yè)上推廣應(yīng)用。隨著工業(yè)的發(fā)展，有機(jī)污染已經(jīng)引起世界各國(guó)人民的關(guān)注，控制這類污染已經(jīng)成為我們刻不容緩的任務(wù)，尤其在經(jīng)濟(jì)全球化的今天，我國(guó)面臨經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的雙重任務(wù)。為了促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，為了人民的身體健康，改進(jìn)傳統(tǒng)工藝，研究新興技術(shù)已經(jīng)成為我國(guó)解決有機(jī)氣體污染的重要課題。

參考文獻(xiàn)

[1]劉美儀.探討有機(jī)廢氣處理技術(shù)及前景展望[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2013，（6）：134.

[2]王端鑫.有機(jī)廢氣處理技術(shù)及前景展望[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2014，（1）：101.

[3]陳丹.有機(jī)廢氣處理技術(shù)探析[J].房地產(chǎn)導(dǎo)刊，2014，（7）：124-124.

（作者單位：貴州金誠(chéng)環(huán)?？萍加邢薰荆?/p>