VOC廢氣處理要點(diǎn)分析

安徽微明環(huán)境科技有限公司 王懷生

VOC廢氣是一種極具污染性的廢氣，隨意排放不僅會導(dǎo)致自然環(huán)境被嚴(yán)重污染，還會威脅人們的身體健康，因此，在當(dāng)前的社會發(fā)展過程中，提升對VOC廢氣處理工作的重視度，采用合適的方式對其進(jìn)行處理，降低這一氣體所造成的不利影響，成為保障環(huán)境安全與群眾身體健康的重要舉措之一。

一、處理VOC廢氣的意義

揮發(fā)性有機(jī)化合物（簡稱VOC）指的是除了一氧化碳、二氧化碳、碳酸、金屬酸鹽、碳酸銨等物質(zhì)以外，所有能夠參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的化合物，生產(chǎn)過程中生成的含有VOC分子的廢氣可以被稱作VOC廢氣，VOC廢氣在排放時會隨著氣流進(jìn)入到大氣層，直接污染大氣層，進(jìn)而給人們的正常生產(chǎn)、生活造成極為不利的影響。一方面，VOC廢氣隨意排放會對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。具體來說，VOC主要包括鹵代烴、脂肪化合物、芳香化合物等物質(zhì)，在實(shí)際應(yīng)用過程中，這類化合物大多被用作溶劑，經(jīng)過一段時間的使用后，VOC可能會將組分物質(zhì)揮發(fā)到空氣中，并且其中的大部分VOC廢氣會進(jìn)入大氣環(huán)境體系中，導(dǎo)致大氣環(huán)境被污染的同時，大氣系統(tǒng)的部分功能會減弱或喪失，這會給自然環(huán)境造成極為嚴(yán)重的破壞。另一方面，VOC廢氣隨意排放會對人體健康產(chǎn)生嚴(yán)重的威脅。對VOC廢氣進(jìn)行分析后可以發(fā)現(xiàn)，廢氣中的大部分物質(zhì)都可能對人體健康產(chǎn)生危害，比如，VOC廢氣中的苯類化合物不僅會破壞神經(jīng)中樞，還可能損害人體的血液與器官，若人體在短時間內(nèi)吸入過多的苯類化合物，會在短時間內(nèi)死亡?，F(xiàn)階段，為了切實(shí)保障人體健康，明確VOC廢氣的危害性，采用合適的技術(shù)方式對其進(jìn)行處理，減少VOC氣體所造成的污染，成為一項(xiàng)極為必要的工作[1]。

二、常用的VOC廢氣處理技術(shù)

隨著人們對VOC廢氣危害性認(rèn)識的不斷深入以及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，處理VOC廢氣的方法越來越多，對這些VOC廢氣處理技術(shù)進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，常用的VOC廢氣處理技術(shù)主要可以分成回收法與分解法。

（一）回收法

現(xiàn)階段，VOC廢氣的回收處理技術(shù)主要包括吸附法、凝縮法、吸收法。

1.吸附法

吸附法是指通過應(yīng)用含有吸附這一物理性質(zhì)的吸附劑，對VOC廢氣中的VOC化合物進(jìn)行“捕捉”，從而降低VOC廢氣中VOC的排放量。在實(shí)際應(yīng)用過程中，吸附法主要可以分成兩類，第一類是使用普通活性炭、破碎狀碳素纖維蜂窩等活性碳吸附VOC廢氣，第二類是使用沸石、硅石等無機(jī)吸附材料完成VOC廢氣的吸附。在實(shí)際使用過程中，第一類吸附法借助主要成分為碳元素的多孔物質(zhì)，通過升溫、升壓、吹入水蒸氣等方式，使多孔物質(zhì)中的細(xì)孔能夠選擇性地吸附VOC廢氣中比孔隙小的粒狀有機(jī)物，從而達(dá)到減少廢氣中VOC物質(zhì)含量的目的?，F(xiàn)階段，這一VOC廢氣處理方法被廣泛應(yīng)用于清洗化學(xué)成套設(shè)備、大樓空調(diào)等。對這一類VOC廢氣吸附方法進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，在實(shí)際使用過程中，這一方法的優(yōu)點(diǎn)在于可以實(shí)現(xiàn)VOC物質(zhì)的回收再利用，并且在VOC廢氣吸附過程中不需要消耗能源。這一方法的缺點(diǎn)在于在長時間的使用過程中，即便對吸附材料進(jìn)行解吸附處理，仍會有部分VOC殘留在吸附材料中，導(dǎo)致吸附材料逐漸劣質(zhì)化，進(jìn)而導(dǎo)致這一技術(shù)在使用時需要投入再生成本。與第一類VOC廢氣吸附法相似，第二類吸附法在實(shí)際使用過程中也是利用沸石、硅石這類材料的孔隙實(shí)現(xiàn)VOC的吸附，在完成吸附工作后利用升溫、減壓等方式實(shí)現(xiàn)VOC的解吸附。在實(shí)際使用過程中，第二類吸附法在具有第一類吸附法可以實(shí)現(xiàn)VOC物質(zhì)回收再利用、不需要消耗能源等優(yōu)點(diǎn)的同時，還有著不易燃燒的優(yōu)點(diǎn)，但相較于活性炭，沸石、硅石的成本更高。以沸石為例，沸石是一種有著較大孔隙的鋁硅酸鹽結(jié)晶，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們可以依據(jù)自己的實(shí)際需要，通過人工合成的方式，生產(chǎn)各種規(guī)格、品質(zhì)的沸石?，F(xiàn)階段，沸石吸附法被廣泛應(yīng)用于清洗化學(xué)成套設(shè)備、加油站等[2]。

需要注意的是，在應(yīng)用吸附法進(jìn)行VOC廢氣處理時，應(yīng)當(dāng)綜合考量不同吸附法的優(yōu)缺點(diǎn)，并盡量選擇性價比最高的吸附方法，切實(shí)滿足VOC廢氣處理的需要。比如，在對各種吸附材料進(jìn)行比對后可以發(fā)現(xiàn)，普通活性炭的成本相對較低，并且吸附效果不弱，因此被廣泛應(yīng)用于VOC廢氣吸附工作中。但在實(shí)際使用過程中，活性炭的吸水性較強(qiáng)，并且容易燃燒，因此，在環(huán)境溫度較高、濕度較大的環(huán)境下，不應(yīng)當(dāng)使用活性炭進(jìn)行VOC廢氣吸附。同時，由于活性炭在與一些活性較大、容易發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)接觸時，表面容易發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致吸附孔隙發(fā)生堵塞，進(jìn)而降低吸附效果，因此活性炭吸附法不適用于一些活性較大、容易發(fā)生的溶劑吸入工作中，此時可以用破碎狀碳素纖維蜂窩、沸石、硅石等吸附材料進(jìn)行VOC廢氣的吸附。

2.凝縮法

凝縮法是一種利用有機(jī)物在不同溫度下飽和度不同的特性，通過降低或升高系統(tǒng)壓力的方式，將處于蒸氣狀態(tài)的VOC有機(jī)物從廢氣中提取出來的方式。在實(shí)際使用過程中，這一技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于經(jīng)過處理后廢氣中的VOC含量較少，并且不同的VOC可以得到有效的分離，便于后續(xù)再利用工作的開展。缺點(diǎn)在于這一技術(shù)的操作難度較大，并且在常溫狀態(tài)下，人們往往無法只憑借冷卻水完成VOC的分離，還需要對冷凝水進(jìn)行降溫處理，因此，這一技術(shù)的實(shí)際使用成本較高，現(xiàn)階段，這一技術(shù)更多地被應(yīng)用于一些VOC濃度較高并且冷凝溫度不高的VOC廢氣處理[3]。

3.吸收法

吸收法是一種利用有機(jī)物相似相溶原理，通過低揮發(fā)性的有機(jī)無機(jī)溶劑，吸收廢氣中的VOC分子，然后利用吸收劑與VOC分子間理化性質(zhì)的差異將兩者進(jìn)行分離處理的技術(shù)方法?，F(xiàn)階段，按照VOC廢氣的吸收機(jī)理，可以將廢氣吸收法分為物理吸收與化學(xué)吸收兩種。物理吸收主要是指將VOC廢氣通過含有柴油、煤油或者其他溶劑的液體，使可溶的VOC分子從廢氣中轉(zhuǎn)移到液體中，然后通過對液體進(jìn)行處理的方式，降低VOC進(jìn)入大氣系統(tǒng)的可能性。化學(xué)吸收則是VOC廢氣中部分不溶于水或者難溶于有機(jī)溶劑的物質(zhì)，通過能夠與其進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)溶劑，使這部分物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，從而減少這些物質(zhì)對環(huán)境的污染?，F(xiàn)階段，吸收法被廣泛應(yīng)用于濃度中等但排氣量較大的VOC廢氣處理中。對吸收法進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，這一方法的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)在于適用面較廣，并且在物理、化學(xué)吸收法的相互作用下，VOC廢氣中的大部分VOC分子能被吸收，VOC分子的吸收效率也比較高，經(jīng)過物理吸收法處理后的VOC分子可以在某種意義上實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。這一方法的應(yīng)用缺點(diǎn)在于技術(shù)應(yīng)用成本比較高，VOC吸收工序較為繁瑣。

（二）分解法

現(xiàn)階段，VOC廢氣的分解處理技術(shù)分為燃燒法與非燃燒法兩類。

1.燃燒法

VOC廢氣大多數(shù)是由碳、氫、氧等元素共同組成的化合物，燃燒法的應(yīng)用可以將污染較為嚴(yán)重的VOC廢氣轉(zhuǎn)化為對環(huán)境影響相對較小的二氧化碳，從而達(dá)到降低VOC廢氣對環(huán)境造成污染的目的。現(xiàn)階段，較為常見的VOC廢氣燃燒處理技術(shù)包括蓄熱燃燒法、直接燃燒法、催化燃燒法等，并且在實(shí)際使用過程中，燃燒法更適合應(yīng)用于VOC分子含量較低的廢氣處理中，若VOC廢氣中VOC分子的含量較高，則需要使用其他處理方法。

首先，蓄熱燃燒法是一種利用蓄熱體升高溫度使VOC廢氣中的有機(jī)物達(dá)到燃點(diǎn)然后自動燃燒分解的一種技術(shù)，現(xiàn)階段，較為常用的蓄熱體為陶瓷。在實(shí)際應(yīng)用過程中，蓄熱燃燒法有著使用效率高（VOC分子燃燒率處于90%—95%之間），處理后的廢氣中VOC分子含量低等優(yōu)點(diǎn)。需要注意的是，這一燃燒法燃燒裝置成本較高，并且在裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時不能隨時間斷，蓄熱裝置網(wǎng)眼堵塞問題出現(xiàn)的可能性相對較高。

直接燃燒法是一種將VOC廢氣650—800攝氏度的高溫環(huán)境下，利用助燃劑，使VOC廢氣發(fā)生燃燒反應(yīng)，將廢氣中的碳、氫、氧等物質(zhì)轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水等對環(huán)境影響較小的化合物的方式。在實(shí)際使用過程中，直接燃燒法使用的助燃劑主要為煤油、輕油等液體燃料或者天然氣、液化氣等氣體燃料。直接燃燒法有著裝置簡單、維修難度低、不需要對VOC廢氣中化合物進(jìn)行細(xì)致分析等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)主要在于需要使用助燃劑，并且會生成較多的二氧化碳，直接排放同樣會加重溫室效應(yīng)等?，F(xiàn)階段，直接燃燒法被廣泛應(yīng)用于印刷、化學(xué)成套設(shè)備的處理工作中。

催化燃燒法是一種通過在VOC廢氣燃燒過程中加入催化劑，降低廢氣中VOC分子的燃燒溫度，提升VOC分子燃燒充分性，加快物質(zhì)反應(yīng)速度，縮短廢氣處理時間的技術(shù)方法，較為常用的催化劑為金屬或者金屬鹽，現(xiàn)階段，這一技術(shù)方法被廣泛應(yīng)用于印刷、成套化學(xué)設(shè)備處理中。需要注意的是，盡管在催化燃燒法使用時，氧化分解VOC分子的溫度可以降低200—200攝氏度，并且在使用這一方法時，VOC廢氣產(chǎn)生的氮氧化合物相對較少，但催化劑的價格相對較高[4]。

2.非燃燒法

當(dāng)前較為常用的VOC廢氣非燃燒處理方法包括生物處理法、膜分離法、光催化劑法、放電等離子體等。

首先，生物處理法是一種將VOC廢氣通過含有微生物的填充層，利用微生物的生化反應(yīng)，將VOC分子中的碳、氫、氧轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水的技術(shù)方法，在當(dāng)前，這一技術(shù)方法是一種VOC廢氣處理效果較為可觀的方法，更多地被用于濃度較低的VOC廢氣處理工作中。在實(shí)際應(yīng)用過程中，生物處理法主要可以分成三部分內(nèi)容：第一步，建設(shè)蓄水池，將其作為VOC廢氣排放點(diǎn)，并且令VOC廢氣與蓄水池中的水接觸，使VOC廢氣中的部分有機(jī)物溶于水。第二步，將液膜裝置安裝到蓄水池中，令蓄水池中的VOC集中到液膜上，然后借助液膜的滲透性，使VOC逐漸滲透到生物膜上，令生物膜上的微生物吸收VOC物質(zhì)。第三步，在微生物吸收并溶解VOC物質(zhì)后，通過自身生理代謝，將VOC轉(zhuǎn)化為無害有機(jī)物或簡單的無機(jī)化合物。對這一技術(shù)方法的應(yīng)用情況進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，生物處理法的優(yōu)點(diǎn)在于VOC廢氣處理效果較好、操作步驟較為簡便、不需要消耗有用原料、裝置整體運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低、不會產(chǎn)生二次污染等。缺點(diǎn)在于設(shè)備體積大、處理VOC會受溫濕度等因素的影響。

膜分離法是一種利用對VOC有著較高選擇滲透性的高分子膜，在一定壓力環(huán)境下，將VOC廢氣中的VOC分子進(jìn)行分離的方式。在實(shí)際使用過程中，這一技術(shù)方法的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)部分VOC分子的回收再利用，但在部分VOC分子回收工作完成后，還需要應(yīng)用其他方式對未經(jīng)滲透膜處理的VOC廢氣進(jìn)行二次處理，因此，這一技術(shù)方法操作相對復(fù)雜。

光催化劑法是一種令光催化劑在紫外線輻射下產(chǎn)生具有較強(qiáng)氧化性能的空穴，使VOC廢氣中的VOC分子被“奪走”，然后分解為二氧化碳、水等物質(zhì)的一種VOC廢氣氧化處理方法。在實(shí)際應(yīng)用過程中，這一技術(shù)方法可以對大部分VOC分子產(chǎn)生作用，實(shí)現(xiàn)廢氣中這部分VOC分子的徹底凈化，并且反應(yīng)可以發(fā)生在常溫環(huán)境下，不存在飽和問題。但需要注意的是，光催化劑法在應(yīng)用過程中可能會導(dǎo)致臭氧這類物質(zhì)的生成。

放電等離子體法是一種利用高能電子輻射對廢氣中的VOC分子進(jìn)行氧化、還原、分解處理，并將其轉(zhuǎn)化為無害或者更容易回收的物質(zhì)的化學(xué)技術(shù)。在實(shí)際應(yīng)用過程中，這一技術(shù)方法有著分辨率高、能源消耗小、可以在常溫下進(jìn)行反應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，但有著產(chǎn)物中可能存在氮氧化合物、可能生成其他二次產(chǎn)物等缺點(diǎn)。

三、VOC廢氣處理技術(shù)的選擇應(yīng)用原則

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，VOC廢氣處理技術(shù)越來越多?，F(xiàn)階段，為了在保證VOC廢氣處理工作量能夠滿足VOC排放濃度要求的基礎(chǔ)上盡可能提升廢氣處理效率、降低處理成本，工作人員可以依據(jù)生產(chǎn)活動中生成的VOC濃度，選擇合適的VOC廢氣處理技術(shù)。具體來說，首先，若生產(chǎn)過程中VOC廢氣中VOC分子的含量在1—20%之間，那么該VOC廢氣屬于高濃度廢氣，其中的VOC分子可以作為資源進(jìn)行回收再利用，在選擇VOC廢氣處理方法時，就可以選擇吸附、膜分離、冷凝等技術(shù)方法。需要注意的是，一般高濃度VOC廢氣中含有較多的爆炸極限物質(zhì)，因此，在進(jìn)行廢氣處理時，需要盡量避免使用燃燒處理法。若VOC廢氣中VOC分子的含量在數(shù)百至數(shù)千ppm之間，那么該VOC廢氣處于中濃度段，在處理時可以依據(jù)具體的濃度選擇合適的處理方式，舉例來說，若VOC分子的濃度在800ppm以上，那么此時即便助燃劑很少，VOC分子也可以燃燒，所以用燃燒處理法是一種較為便利的VOC廢氣處理方式。若要實(shí)現(xiàn)VOC資源的有效利用，也可以先利用吸附法降低VOC廢氣中的VOC分子濃度，然后再對其進(jìn)行燃燒處理。為了避免燃燒處理法會排放大量二氧化碳的缺點(diǎn)，可以在燃燒過程中使用余熱回收技術(shù)，進(jìn)一步提升資源利用率。最后，若VOC廢氣中VOC分子含量在數(shù)十至一百ppm之間，那么此時VOC廢氣處于低濃度段，為盡量提高工作效率，可以通過吸附法、生物處理法等對廢氣進(jìn)行處理，在保證VOC分子處理質(zhì)量的同時，盡可能降低二次污染物出現(xiàn)的概率，為VOC廢氣處理工作的順利推進(jìn)提供有效的支持[5]。

四、結(jié)論

總而言之，在當(dāng)前社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，VOC廢氣有著較大的危害性，現(xiàn)階段，為切實(shí)減少廢氣排放量，在使用合適的廢氣處理技術(shù)對廢氣進(jìn)行處理的同時，研發(fā)成本更低、效率更高的VOC廢氣處理技術(shù)已經(jīng)成了更好地滿足企業(yè)對于廢氣處理工作需要的重點(diǎn)任務(wù)之一。