揮發(fā)性有機廢氣治理進(jìn)展分析

河北筑能工程技術(shù)有限公司 王敬欣

對于揮發(fā)性有機廢氣來說，在特定沸點之下，很容易生成具有揮發(fā)性的有機化合物，具體包括硫烴、含氧烴、鹵代烴等，當(dāng)這些揮發(fā)性有機廢氣被人體吸入之后，對人們身體健康產(chǎn)生嚴(yán)重威脅，還會影響自然界動植物正常生長。因此，我國應(yīng)該加大對廢氣治理技術(shù)研究的力度，不斷優(yōu)化廢氣治理技術(shù)體系。從當(dāng)前我國有機廢氣治理工作開展情況來看，運用的治理方法往往僅限于中高濃度的有機廢氣，在實際應(yīng)用過程中能起到一定治理作用，而對于低濃度廢氣來說，治理難度依然較大，常規(guī)處理方法在實際應(yīng)用過程中很難發(fā)揮出理想效果。今后，應(yīng)該加大對揮發(fā)性有機廢氣治理技術(shù)的研究力度。

一、揮發(fā)性有機廢氣治理技術(shù)現(xiàn)狀分析

從當(dāng)前我國大氣污染情況來看，揮發(fā)性有機廢氣屬于最難治理的廢氣之一，同時，對大氣環(huán)境污染嚴(yán)重，尤其對于塑料、油漆等一些化工類制品來說，在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量有機廢氣，這些有機廢氣一旦排放到空氣中，可能會對人的眼部、呼吸道、肝臟等臟器功能產(chǎn)生嚴(yán)重影響，還會導(dǎo)致癌癥并發(fā)。目前來看，我國已經(jīng)制定了禁止揮發(fā)性有機廢氣排放的政策，開始強制性治理揮發(fā)性有機廢氣，相關(guān)技術(shù)研究也不斷深入。整體來看，清潔生產(chǎn)的治理技術(shù)在實際應(yīng)用中發(fā)揮了較為理想的效果，可以有效抑制低濃度揮發(fā)性有機廢氣擴散，但是對于我國石油化工等一些污染嚴(yán)重的行業(yè)來說，清潔生產(chǎn)指標(biāo)體系有待進(jìn)一步完善，相關(guān)設(shè)備裝置完善程度不高，這也使得生產(chǎn)工作在實際開展過程中很難保證整體清潔性[1]。我國還有一部分石油化工企業(yè)，為了可以獲得更為理想的利潤，雖然也制定了揮發(fā)性有機廢氣治理制度，并開展了相應(yīng)的治理工作，但往往流于形式，有機廢氣治理技術(shù)及相關(guān)知識成為擺設(shè)，沒有在企業(yè)實際生產(chǎn)過程中發(fā)揮實質(zhì)性作用。從當(dāng)前我國揮發(fā)性有機廢氣治理技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用情況來看，最常應(yīng)用的治理技術(shù)主要包括吸附法、催化燃燒法、冷凝法等，但是具體來看，技術(shù)方法在實際應(yīng)用過程中往往表現(xiàn)出明顯的局限性，尤其對于當(dāng)前我國工業(yè)生產(chǎn)中常見的低濃度揮發(fā)性有機廢氣來說，在應(yīng)用過程中所發(fā)揮出的效果微乎其微。因此今后應(yīng)該進(jìn)一步加大對揮發(fā)性有機廢氣治理技術(shù)的研究力度，從而構(gòu)建起更為完善的治理技術(shù)體系[2]。

二、當(dāng)前我國常用的低濃度揮發(fā)性有機廢氣治理技術(shù)具體類別及作用原理

（一）直接燃燒法

應(yīng)用直接燃燒法來對揮發(fā)性有機廢氣進(jìn)行處理時，主要是將VOCs接到焚燒鍋爐中，如果待處理的有機廢氣濃度較高時，可以在鍋爐中充分燃燒，從而生成H2O和CO2，但如果接入焚燒鍋爐中的有機廢氣濃度較低，則焚燒效果會受到較為嚴(yán)重的影響，勢必出現(xiàn)焚燒不充分的現(xiàn)象，這時候需要在鍋爐中加入相應(yīng)的燃料，從而保證VOCs能夠完全燃燒。目前來看，直接燃燒法處理揮發(fā)性有機廢氣有自身較為獨特的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)為成本投入低、設(shè)備操作簡單等幾個方面[3]。但與此同時，此種廢氣治理方法的劣勢也較為明顯，主要體現(xiàn)為在廢氣處理過程中，需要始終保持爐內(nèi)有很高的燃燒溫度，并且在這樣的溫度條件下還會產(chǎn)生一定量的NOX，這些化合物勢必對周圍空氣產(chǎn)生二次污染，從而使得后續(xù)廢氣治理難度有所提升。

（二）催化燃燒法

應(yīng)用催化燃燒法在對有機廢氣進(jìn)行處理時，主要是指在有機廢氣燃燒過程中加入某種特定的催化劑，通過這種方式來降低活化能，加快反應(yīng)速度，從而促進(jìn)VOCs充分燃燒，最終實現(xiàn)治理有機廢氣的目標(biāo)。目前我國市場上的燃燒催化劑種類繁多，可以將其大致劃分為貴金屬及非貴金屬兩大類[4]。其中貴金屬催化劑應(yīng)用最為廣泛，對于貴金屬催化劑來說，其與VOCs接觸時，會發(fā)生反應(yīng)，這一過程致使貴金屬與碳?xì)浠衔锶诤系揭黄?，提升其活性，進(jìn)而發(fā)生催化分解反應(yīng)。將催化燃燒法與上述直接燃燒法進(jìn)行比較之后，可以發(fā)現(xiàn)，二者優(yōu)勢不同，催化燃燒時對燃燒溫度要求不高，通常只需要溫度保持在200℃-400℃，便可以達(dá)到較為理想的燃燒效果，并且催化燃燒方法可以在溫度較低的條件下進(jìn)行，這也明顯降低了二次污染物的產(chǎn)生量，其環(huán)保性要優(yōu)于直接燃燒法。但是從現(xiàn)階段我國催化應(yīng)用情況來看，所使用的大多數(shù)催化劑自身穩(wěn)定性不高，尤其在特定條件下被含有P、S等的物質(zhì)破壞，這也使得催化劑自身活性受到影響，從而導(dǎo)致催化性能明顯降低。因此很多時候想要使催化劑的催化效果得到持續(xù)性發(fā)揮，需要不斷更換新的催化劑，這也使得催化成本明顯提升[5]。由此可以看出，催化燃燒法在實際應(yīng)用過程中也存在一定局限性，需要根據(jù)生產(chǎn)規(guī)?？紤]是否應(yīng)用此方法，一般來說，催化燃燒法只適合應(yīng)用于一些規(guī)模較大的工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，主要由于此種方法投資較大，并且只有活性炭脫附廢氣才能進(jìn)行催化燃燒。

（三）吸附處理法

吸附處理法也是我國在過去很長一段時間中常用的揮發(fā)性有機廢氣處理技術(shù)，其在實際應(yīng)用過程中主要是利用具有微孔結(jié)構(gòu)的吸附劑來吸附廢氣中的有害物質(zhì)，從而使這些有害有機物可以從主體上分離開來。在吸附法處理過程中，利用風(fēng)機的吹拂作用，這樣可以使吸附效果得到進(jìn)一步優(yōu)化，如果時間控制合理，可以實現(xiàn)連續(xù)處理揮發(fā)性有機廢氣，這樣也有利于對廢氣處理成本進(jìn)行控制，從而優(yōu)化吸附處理方法的效果。但整體來看，我國在VOCs處理方面的研究還不夠深入，無論是吸附法還是其他傳統(tǒng)處理方法，在將其應(yīng)用到VOCs處理中時，往往對低濃度的VOCs處理效果很難達(dá)到我國現(xiàn)行環(huán)保政策要求，需要控制環(huán)境溫度、借助催化劑等多種輔助方式才能勉強滿足低濃度廢氣處理標(biāo)準(zhǔn)[6]。因此，今后在對VOCs治理技術(shù)進(jìn)行研究時，應(yīng)該充分發(fā)揮吸附處理法的優(yōu)勢，從而實現(xiàn)對VOCs的高效處理，進(jìn)而保證工業(yè)生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的有機廢氣不會對周圍生態(tài)環(huán)境及人們身體健康產(chǎn)生負(fù)面影響。

（四）生物處理法

生物處理法也是現(xiàn)階段我國較為常用的有機廢氣治理技術(shù)，應(yīng)用此種方法開展有機廢氣治理工作時，主要是通過生物過濾的方式來處理其中的VOCs，一般情況下，此種方法主要被應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域、市政環(huán)境治理領(lǐng)域等。生物處理法在實際應(yīng)用的過程中，可以通過生物過濾的方式來對濃度較低的VOCs進(jìn)行處置，從而將其中的有害物質(zhì)過濾出去[7]。VOCs與生物濾床中的生物膜填料發(fā)生反應(yīng)，從而致使其被生物膜上的填料吸附，進(jìn)而產(chǎn)生CO2和H2O，可以實現(xiàn)對低濃度有機廢氣的有效治理。

三、揮發(fā)性有機廢氣治理技術(shù)進(jìn)展及應(yīng)用分析

（一）微波催化氧化技術(shù)進(jìn)展及應(yīng)用

隨著我國科技水平不斷提升，揮發(fā)性有機廢氣治理技術(shù)也在不斷創(chuàng)新，在當(dāng)前時代背景及行業(yè)背景之下，微波催化氧化技術(shù)開始逐漸應(yīng)用到有機廢氣治理中，是當(dāng)前我國科技含量最高的有機廢氣治理技術(shù)，此項技術(shù)結(jié)合了傳統(tǒng)的填料吸附技術(shù)優(yōu)勢，并且進(jìn)一步提高了對VOCs的綜合治理能力，有機廢氣治理效果更為理想[8]。同時，微波催化氧化技術(shù)的應(yīng)用也使得傳統(tǒng)吸附治理方式開始逐漸向微波解吸方向轉(zhuǎn)變，這也是我國揮發(fā)性有機廢氣治理技術(shù)發(fā)展的重要變革之一，通過此項技術(shù)的應(yīng)用，明顯提高了廢氣治理效率。此外，在應(yīng)用微波催化氧化技術(shù)時，還發(fā)現(xiàn)其可以明顯縮短有機廢氣的解析及吸附時間，并且減少了多種資源浪費，使得有機廢氣治理技術(shù)綜合成本得到有效控制。目前來看，此項技術(shù)已經(jīng)在我國部分大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)中應(yīng)用，并且此項技術(shù)可以連續(xù)應(yīng)用幾十次依然保證處理效果達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，今后我國應(yīng)該進(jìn)一步提升對此項技術(shù)研發(fā)的重視度，從而在工業(yè)生產(chǎn)中有效提高揮發(fā)性有機廢氣治理效率。

（二）活性炭纖維技術(shù)進(jìn)展及應(yīng)用

當(dāng)前來看，活性炭纖維吸附技術(shù)逐漸在我國揮發(fā)性有機廢氣治理中推廣應(yīng)用，其與傳統(tǒng)的碳吸附技術(shù)存在較大區(qū)別，主要體現(xiàn)為活性炭纖維技術(shù)更具新穎性，并且其中和、吸附效果更為理想。在應(yīng)用活性炭開展有機廢氣治理工作時，其技術(shù)原理體現(xiàn)為活性炭具有吸附性強的特點，并且在吸附過程中不會對周圍環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響，這也使得此項技術(shù)在應(yīng)用過程中體現(xiàn)出了較為理想的清潔效果。同時由于活性炭表面布滿了具有吸附性的碳原子，這也使得其結(jié)構(gòu)更為密實，可以滿足有機廢氣治理的各項標(biāo)準(zhǔn)要求，從而使得有機廢氣治理效果得到優(yōu)化。將活性炭纖維技術(shù)與傳統(tǒng)的碳吸附技術(shù)進(jìn)行比較，活性炭的化學(xué)結(jié)構(gòu)及物理結(jié)構(gòu)都較為特殊，因此其在吸附速度及吸附容量方面都要明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的碳吸附方式。并且，活性炭纖維技術(shù)的優(yōu)勢還體現(xiàn)在可以反復(fù)應(yīng)用，這也使得治理成本得到了有效控制，今后應(yīng)該加大對此項技術(shù)的研究及推廣力度，從而促使此項技術(shù)可以逐漸替代傳統(tǒng)的碳吸附技術(shù)。

（三）納米凈化技術(shù)進(jìn)展及應(yīng)用

對于當(dāng)前的納米材料凈化技術(shù)來說，主要是指應(yīng)用納米材料來實現(xiàn)對有機廢氣的有效治理。納米材料是一種有極高精細(xì)度的材料，粒徑尺寸通?？梢赃_(dá)到納米級別，并且其表面積較大，因此其活性中心面積也要比一般材料大很多，可以看出，應(yīng)用納米材料開展有機廢氣治理工作時，其廢氣轉(zhuǎn)化效率明顯提升，這也使得納米凈化技術(shù)在我國受重視程度不斷提高，我國相關(guān)領(lǐng)域在此方面的資金投入力度也在不斷加大[11]。此外，通過對納米催化劑的科學(xué)應(yīng)用，可以將那些原本不具備反應(yīng)能力的物質(zhì)轉(zhuǎn)換為反應(yīng)能力較強的物質(zhì)，通過這種轉(zhuǎn)換，可以使有機廢氣治理效果得到進(jìn)一步優(yōu)化，同時也明顯縮短了廢氣治理時間。尤其對于TiO2來說，其粒徑通常在1-100nm之間，因此在將其應(yīng)用到揮發(fā)性有機廢氣治理中之后，其對廢氣治理的效果更為明顯，超過傳統(tǒng)的廢氣治理方法。并且，此種方法在室內(nèi)環(huán)境凈化、大氣凈化、汽車尾氣處理中的應(yīng)用都體現(xiàn)出了良好的效果，其應(yīng)用前景廣闊。

（四）脈沖電暈技術(shù)進(jìn)展及應(yīng)用

隨著現(xiàn)階段我國科技水平不斷提升，對于揮發(fā)性有機廢氣治理技術(shù)的研究也越來越深入，在這樣的背景下，脈沖電暈法逐漸受到重視。對于此種方法來說，可以去除有機廢氣中的有害有機物，主要作用原理是通過脈寬窄的高壓脈沖電源放電，不過這一過程可以獲得非平衡等離子體，并且會產(chǎn)生大量電子及活性粒子，其對有機廢氣中的有害物質(zhì)有較強的氧化降解作用。最近幾年來看，國內(nèi)外對此項技術(shù)的研究逐漸深入，經(jīng)過初步應(yīng)用證實，此項技術(shù)在實際應(yīng)用過程中可以發(fā)揮出較為理想的有機物去除效果。早在幾年前，美國環(huán)保局便對揮發(fā)性有機物及與之相關(guān)的有毒氣體電暈破壞進(jìn)行了研究，模擬了表面反應(yīng)器進(jìn)行電子電源破壞的全過程，可以看出，其分解有毒氣體及相關(guān)有機化合物的能力較強。目前來看，可以看出，電暈破壞法有廣闊的研發(fā)及應(yīng)用前景。

（五）等離子體分解技術(shù)進(jìn)展及應(yīng)用

對于等離子體分解的技術(shù)來說，在實際應(yīng)用過程中可以實現(xiàn)對氯氟烴等物質(zhì)的有效分解，具體來看，此項技術(shù)在我國處于初步試用階段。有關(guān)學(xué)者利用等離子體化學(xué)作用分解氯氟烴等有機氣體的效果，這也使得此項技術(shù)在國際上受重視程度逐漸提升，到目前為止，已經(jīng)有多個國家開始參與此項技術(shù)研發(fā)及推廣。等離子體分解技術(shù)的應(yīng)用可以實現(xiàn)在短時間內(nèi)對有機廢氣的有效治理，主要是在小型裝置內(nèi)進(jìn)行大體量的廢氣處理，處理效率較高，并且在實際開展處理工作過程中會應(yīng)用到兩個系統(tǒng)。第一個系統(tǒng)是指利用高頻等離子體的化學(xué)作用來與水蒸氣接觸，或者達(dá)到分解效果；第二個系統(tǒng)主要是為了防止二噁英再生，從而將高溫分解之后的排放氣體快速冷卻到80℃以下。對于等離子體分解法整個運營過程來說，其可控性較強，會使系統(tǒng)中的氯氟烴與水蒸氣反應(yīng)，然后進(jìn)入到等離子體發(fā)生裝置、反應(yīng)爐及冷卻罐中，最后會經(jīng)過排水裝置，通過上述幾個裝置構(gòu)成了等離子體分解的全過程。我國在此項技術(shù)方面的研究尚且不夠深入，應(yīng)該不斷完善我國等離子體分解技術(shù)體系。

四、結(jié)束語

綜上所述，揮發(fā)性有機廢氣治理技術(shù)已經(jīng)成為我國當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會應(yīng)用到的技術(shù)體系，尤其對于大型工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)來說，其在日常生產(chǎn)時會產(chǎn)生大量的揮發(fā)性有機廢氣，想要實現(xiàn)對這些有機廢氣的全面治理存在一定難度。當(dāng)前來看，我國揮發(fā)性有機廢氣治理技術(shù)呈現(xiàn)出多樣性特點，在實際應(yīng)用過程中，大多數(shù)有機廢氣治理技術(shù)往往存在一定局限性，只能處理中、高濃度的有機廢氣，而對低濃度有機廢氣的治理效果則不明顯，也使得現(xiàn)階段我國工業(yè)生產(chǎn)過程中低濃度有機廢氣治理工作在實際開展過程中面臨諸多挑戰(zhàn)。今后我國應(yīng)該提升對脈沖電暈技術(shù)、等離子體分解技術(shù)、納米材料凈化技術(shù)等高精尖有機廢氣治理技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用的重視程度，從而更好地促進(jìn)我國工業(yè)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展，這也是保證我國社會經(jīng)濟結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的關(guān)鍵路徑之一。