揮發(fā)性有機(jī)廢氣處理技術(shù)探討

由于VOCs污染對(duì)環(huán)境和人類健康都有巨大危害，所以最近幾年VOCs的控制越來(lái)越受到關(guān)注重視。對(duì)于VOCs排放控制，我國(guó)相繼頒布了《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16297-1996）和《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 14554-93）。我國(guó)VOCs 的治理工作已經(jīng)進(jìn)行了三十多年，但由于標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)體系的不健全，廢氣治理的側(cè)重點(diǎn)主要是除塵、脫硫和脫硝，而 VOCs的治理工作并沒(méi)有太大的進(jìn)展。

1 VOCs介紹

VOCs的定義有很多種，在我國(guó)，是指常溫下飽和蒸氣壓大于133.32Pa、常壓下沸點(diǎn)在50℃--260℃以下的有機(jī)化合物，或在常溫常壓下任何能揮發(fā)的有機(jī)固體或液體。其主要成分有烴類、含鹵烴類、硫烴類、氮烴和氧烴類、低沸點(diǎn)的多環(huán)芳烴類等。VOCs 有多種排放源，從大體上可以分為自然源和人為源。自然源主要來(lái)源于森林火災(zāi)、植物和野生動(dòng)物的排放等，人為源主要來(lái)自人類日常生活、工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排放的廢氣以及油煙排放、垃圾焚燒、家具裝潢等日常生活中排放的污染物。許多VOCs具有毒性、致畸致癌性，如果人類長(zhǎng)時(shí)間接觸，會(huì)對(duì)人類的血液和心血管系統(tǒng)造成損害，同時(shí)還會(huì)引起胃腸道的紊亂，誘發(fā)內(nèi)分泌系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等疾病，而且VOCs對(duì)環(huán)境也有巨大的破壞作用。

2  VOCs的處理技術(shù)

VOCs處理技術(shù)的研究主要分為回收法與消除法?；厥辗òㄓ形椒?、膜分離法、吸收法和冷凝法等；消除法主要包括生物凈化法、燃燒法、等離子體技術(shù)和光催化氧化法?，F(xiàn)在還有一些新技術(shù)，比如臭氧分解法、電化學(xué)氧化法和微波解吸技術(shù)等。

2.1  回收技術(shù)

2.1.1  吸附法

吸附法使用最早的一種處理VOCs的方法，目前已經(jīng)應(yīng)用非常廣泛。其主要原理是利用多孔性固體吸附劑處理VOCs，使VOCs分子吸附于吸附劑表面，從而將氣體得到凈化。此方法的優(yōu)點(diǎn)是去除率很高，操作過(guò)程簡(jiǎn)單、最重要的是沒(méi)有二次污染；但是處理高濃度有機(jī)氣體時(shí)，吸附效果會(huì)很差，而且如果廢氣中有其它雜質(zhì)，吸附劑很容易失效。

2.1.2  吸收法

吸收法的原理是當(dāng)VOCs與吸收液相接觸時(shí)，由于吸收質(zhì)與吸收劑相似相溶的親和性，VOCs從氣相轉(zhuǎn)入液相，最終在氣相和液相之間會(huì)由于彼此的分壓從而達(dá)到一種平衡，然后將吸收液進(jìn)行解吸，一邊分離出其中的VOCs進(jìn)行回收，一邊使溶劑再生。此方法操作簡(jiǎn)單、成本低，適用于處理廢氣流量較大、濃度較高VOCs；但是對(duì)設(shè)備容易受到腐蝕，且吸收劑需要定期更換。

2.1.3  冷凝法

冷凝法利用氣體飽和蒸汽壓隨著環(huán)境的溫度和壓力變化而變化，采用加壓或降溫的方式使污染物冷凝并與廢氣分離。冷凝法處理廢氣要達(dá)到非常高的凈化程度就需要非常低的冷卻溫度，但這種低溫條件一般很難達(dá)到，所以有時(shí)就要靠增大壓力來(lái)達(dá)到目的，但是增大壓力又會(huì)增加凈化的難度和成本，因此，冷凝法一般不會(huì)單獨(dú)被使用，通常情況下，冷凝法先對(duì)濃度非常高的VOCs進(jìn)行預(yù)處理，后續(xù)由吸附法、吸收法、燃燒法等方法對(duì)VOCs進(jìn)行深度處理。

2.1.4  膜分離法

膜分離法相對(duì)于其他回收技術(shù)是一種新的處理方法，由于壓力的推動(dòng)，氣體在膜中會(huì)擴(kuò)散、滲透，不同的氣體透過(guò)膜的速率也不同，冷凝法正是利用這種性質(zhì)使氣體選擇性的透過(guò)，從而將廢氣分離出來(lái)。其過(guò)程有兩步：一是壓縮有機(jī)廢氣使其冷凝，二是進(jìn)行膜分離。此方法在處理有機(jī)物濃度較高的廢氣時(shí)，尤其是體積分?jǐn)?shù)在0.1％以上的廢氣，凈化效率可以達(dá)到97%。膜分離法操作過(guò)程簡(jiǎn)單、凈化效率高、而且不會(huì)產(chǎn)生二次污染；但是膜的成本非常高，而且還會(huì)經(jīng)常造成堵塞，使用壽命也相對(duì)較短。因此，研發(fā)成本低、性能好的膜對(duì)膜分離技術(shù)至關(guān)重要。

2.2  消除技術(shù)

2.2.1  生物凈化法

生物凈化法是使微生物以VOCs為碳源和能源，利用微生物的生理過(guò)程將VOCs轉(zhuǎn)化簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物（如CO2、H2O等），從而達(dá)到氣體凈化的目的。生物凈化法流程和設(shè)備簡(jiǎn)單、處理效果好、運(yùn)行能耗的成本低、不易造成二次污染。但也有一些缺點(diǎn)，例如：采用生物過(guò)濾法時(shí)，設(shè)備提及大，微生物受溫度、濕度影響大，同時(shí)介質(zhì)適宜的pH也很難控制；采用生物洗滌法時(shí)，會(huì)有些惡臭污染物很難凈化，影響處理效果。

2.2.2  燃燒法

燃燒法是指將VOCs燃燒分解為無(wú)害的物質(zhì)或易于進(jìn)一步處理和回收的物質(zhì)，有直接燃燒、熱力燃燒和催化燃燒三種方式 。

直接燃燒是將濃度較高且熱值較高的VOCs作為燃料直接燃燒加以去除。熱力燃燒是通過(guò)添加燃料來(lái)幫助熱值不高且濃度較低的VOCs燃燒的方法。該法可用于可燃有機(jī)物含量較低的廢氣的凈化處理，而且所需溫度較低，在540-820℃即可進(jìn)行。催化燃燒法就是借助催化劑，使VOCs完全氧化為H2O和CO2。催化燃燒由于有催化劑的作用可在較低溫度下進(jìn)行，且不會(huì)造成二次污染，所以應(yīng)用非常廣泛。

燃燒法只適用于處理可燃的污染物，燃燒是放熱反應(yīng)，所以采用燃燒法處理有機(jī)氣體時(shí)可以回收熱量。但也存在一些缺點(diǎn)，比如：燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的物質(zhì)和反應(yīng)后的催化劑不能直接丟棄，一般需要進(jìn)行處理，增加了處理難度。

2.2.3  等離子體技術(shù)

等離子體凈化有機(jī)廢氣的基本原理是通過(guò)高壓脈沖放電，在常溫常壓的條件下得到等離子體，其中含有一些氫氧根離子、氧離子、高能電子等，這些活性粒子可以與有機(jī)物發(fā)生一系列的物理與化學(xué)反應(yīng)，使VOCs轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2和H2O，從而達(dá)到凈化的目的。該法適用于處理各種VOCs氣體，特別是氣體流量大、密度低的有機(jī)廢氣，且工藝流程簡(jiǎn)單、可操作性好、不會(huì)產(chǎn)生二次污染物，特別是在節(jié)能方面有很大的發(fā)展空間。

2.2.4  光催化氧化法

光催化氧化法凈化有機(jī)廢氣就是利用光能將反應(yīng)物激活，活化后的反應(yīng)物分子在光催化劑的作用下將VOCs分解成CO2、H2O和無(wú)機(jī)物無(wú)毒或低毒的產(chǎn)物。目前常用的光催化劑活性組分有Zn、Sn和Ti等金屬氧化物，TiO2因其來(lái)源廣泛、成本較低、對(duì)紫外光吸收率高、無(wú)毒、晶體穩(wěn)定、且抗腐蝕性、化學(xué)穩(wěn)定性和催化活性都很高，因此被利用得較多。此法降解污染物比較完全，反應(yīng)條件溫和，能量利用效率較高，無(wú)二次污染物產(chǎn)生，具有廣闊的應(yīng)用前景。

3  結(jié)語(yǔ)

目前VOCs的處理方法主要有吸附技術(shù)、吸收技術(shù)、冷凝技術(shù)、燃燒法、生物技術(shù)和光催化氧化法等，其中一些方法已經(jīng)投入到商業(yè)應(yīng)用中了，而有些仍處于試驗(yàn)階段。VOCs 催化燃燒技術(shù)則是近幾年發(fā)展非?？斓囊环N全新的處理方法之一，這是因?yàn)榇呋紵芎男?，操作?jiǎn)便，最終的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物通常為H2O及CO2，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，所需設(shè)備體積小等顯著優(yōu)點(diǎn)，也與我國(guó)所倡導(dǎo)建設(shè)和諧社會(huì)相呼應(yīng)，開發(fā)與應(yīng)用前景很廣闊。

本文來(lái)源：《企業(yè)科技與發(fā)展》：http://m.k2057.cn/w/qk/21223.html