VOCs 有機廢氣處理技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀研究

摘要: 針對 VOCs 有機廢氣治理相對落后的現(xiàn)狀 ， 提出應(yīng)綜合運用現(xiàn)代技術(shù) ， 如低溫等離子處理技術(shù) 、 生物技術(shù) 、 微波催化氧化技術(shù) 、 冷凝技術(shù) 、 納米材料凈化技術(shù) 、 膜分離技術(shù)等對 VOCs 有機廢氣進行凈化處理 ， 促進大氣污染的綜合處理 ， 實現(xiàn)環(huán)境效益與經(jīng)濟效益的協(xié)調(diào)發(fā)展 。

摘要 ： 針對 VOCs 有機廢氣治理相對落后的現(xiàn)狀 ， 提出應(yīng)綜合運用現(xiàn)代技術(shù) ， 如低溫等離子處理技術(shù) 、 生物技術(shù) 、 微波催化氧化技術(shù) 、 冷凝技術(shù) 、 納米材料凈化技術(shù) 、 膜分離技術(shù)等對 VOCs 有機廢氣進行凈化處理 ， 促進大氣污染的綜合處理 ， 實現(xiàn)環(huán)境效益與經(jīng)濟效益的協(xié)調(diào)發(fā)展 。

 

 

作為空氣污染物的主要成分 ， VOCs 有機廢氣基本上都來自于有機溶劑的揮發(fā)作用 ， 如噴漆 、 涂料等,其含有如苯類 、 怪類 、 氨 、 硫化物 、 醛類等化學(xué)成分 ， 如果不及時治理 ， 將對環(huán)境與人們的健康產(chǎn)生威脅 。

 

1 VOCs 有機廢氣的危害與現(xiàn)狀

 

1.1 VOCs 有機廢氣排放的危害

 

VOCs 有機廢氣源于煤 、 石油等燃料燃燒以及噴漆 、 涂料 、 塑料等化工品的生產(chǎn)過程 ， 如果這些廢氣不經(jīng)處理任意排放到空氣中 , 會對環(huán)境帶來很大的危害 ,揮發(fā)物質(zhì)會與空氣中的二氧化氮結(jié)合形成臭氧 ， 其產(chǎn)生的光化學(xué)煙霧和刺激性氣味會刺激眼睛與呼吸道,并損傷心肺功能與肝臟等重要人體器官 ， 如果長期置于揮發(fā)性有機廢氣中 ， 甚至?xí)?dǎo)致癌變,對人體健康產(chǎn)生巨大的威脅 。 對動植物的生長也會造成嚴重的破壞 。

 

1.2 VOCs 有機廢氣治理現(xiàn)狀

 

目前, VOCs 有機廢氣的排放越來越受到人們的關(guān)注,許多國家相繼出臺法律法規(guī)來限制 VOCs 有機廢氣的排放 。 由于工業(yè)企業(yè)的廢氣處理技術(shù)比較落后,一些企業(yè)因為國家出臺的相關(guān)政策才安裝廢氣處理設(shè)備 ， 實際上并沒有達到應(yīng)有的治理效果 。 為了提高經(jīng)濟效益 ， 減少投入 ， 有些企業(yè)引進的治理設(shè)備與技術(shù)也相對落后與陳舊 ， 使廢氣處理不徹底 ， 且容易造成二次污染 。 傳統(tǒng)的 VOCs 有機廢氣處理技術(shù)在實際應(yīng)用中有較大限制 ， 它們在高濃度與中濃度的 VOCs 有機廢氣治理中效果較好,對于低濃度的 VOCs 有機廢氣處理 ， 其效果相對較差 。 要對 VOCs 有機廢氣的治理不斷創(chuàng)新 ， 積極引進國外先進技術(shù) ， 形成切實有效 、實用性強的處理技術(shù)與方法理念 ， 以加強對空氣污染的整治工作 。

 

2 VOCs 有機廢氣治理技術(shù)

 

2.1 低溫等離子處理技術(shù)

 

低溫等離子態(tài)是除固態(tài) 、 液態(tài) 、 氣態(tài)以外的第四種物質(zhì)形態(tài) , 它是集結(jié)了大量正負帶電粒子和中性粒子 ，以集體形式存在的一種準(zhǔn)中性氣體 。 低溫等離子處理技術(shù)是將大量的高能電子 、 自由基等活性粒子以每秒鐘 300 -3000 萬次的頻率反復(fù)轟擊異味氣體分子 ， 電離 、 裂解廢氣中的各種成分 ， 經(jīng)過一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng) ， 將有害氣體轉(zhuǎn)為無害 。 相比其他處理方法,它的優(yōu)勢在于裝置簡單 ， 占用空間小 ， 可操作性強 , 但其對二氧化碳的選擇性不高 , 并且容易形成小分子化合物 , 造成二次污染 , 處理效率得不到保障 ， 因而在實際應(yīng)用具有一定的不穩(wěn)定性 ， 需要進一步改善低溫等離子體技術(shù) 。

 

2.2 生物技術(shù)

 

生物技術(shù)法處理 VOCs 有機廢氣是近年來新興的處理技術(shù) ， 其基本思路是利用一些以 VOCs 有機氣體為養(yǎng)分的微生物的新陳代謝將廢氣進行降解,轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水等 。

 

生物技術(shù)法的優(yōu)勢是設(shè)備簡單 、 投資小 、 運行費用較低 、 綠色環(huán)保 、 沒有二次污染 , 對于處理低濃度有機廢氣效果良好 。 近年來 ， 該項技術(shù)的突破較快,各種生物菌種取得了較大發(fā)展 ， 除了在有害氣體除臭領(lǐng)域廣泛應(yīng)用以外 ， 也被逐漸應(yīng)用到酮 、 醛等有機成分的凈化中 ， 并且其應(yīng)用范圍還在不斷拓展 。 但是生物技術(shù)法也有一定的不足 ， 由于需要培養(yǎng)微生物 ， 因此降解效率較低 ， 適合低濃度的廢氣處理 ， 并且生物菌種對有機物的降解專一 ， 不具有普遍性 。 為了保證處理過程不產(chǎn)生其他有害氣體,需要將氣態(tài)污染物進行液化處理 。目前還沒有形成生物技術(shù)法處理 VOCs 有機廢氣的較為完整的技術(shù)理論體系 。

 

2.3 微波催化氧化技術(shù)

 

微波催化氧化技術(shù)結(jié)合了傳統(tǒng)的空氣凈化技術(shù) 、填料吸附技術(shù) 、 解吸技術(shù),實現(xiàn)了傳統(tǒng)解吸治理向微波解吸治理的轉(zhuǎn)變 。 在治理 VOCs 有機廢氣時,使用該項技術(shù)能明顯縮短廢氣的解吸與吸附時間 ， 提高廢氣治理效率,并且有效地降低能源消耗 。 微波催化氧化技術(shù)經(jīng)濟實用 ， 吸附效果明顯并且能重復(fù)使用 20 次以上 ， 而且反復(fù)使用不影響吸附效果 。 從技術(shù)發(fā)展的角度,微波催化氧化處理技術(shù)與污水治理技術(shù)原理相似 ，如結(jié)合污水處理技術(shù)經(jīng)驗將其進一步完善與改進 ， 必將發(fā)揮更大的治理效用 。

 

2.4 冷凝技術(shù)

 

冷凝法是降低 VOCs 有機廢氣溫度 、 使廢氣中揮發(fā)性有機化合物氣體量達到飽和 ， 并依據(jù)其不同的化學(xué)特性將其液化,從而達到凈化氣體與回收有機物的目的 。 該技術(shù)主要應(yīng)用在溫度低 、 濃度高 、 氣體量小的廢氣處理過程中 ， 它可以降低 VOCs 有機廢氣的有機負荷 ， 使有機物回收利用的效果更好 。 由于 VOCs 有機廢氣產(chǎn)生于工業(yè)廢渣 ， 而不是在工業(yè)生產(chǎn)中直接產(chǎn)生 ， 因此常常將工業(yè)廢渣儲存到冷凝罐中進行降溫處理 , 工業(yè)廢渣因低溫而凝結(jié)從而使有機物自動分離 , 避免了常溫下 VOCs 有機廢氣的產(chǎn)生 。 對于工業(yè)企業(yè)來說 , 雖然冷凝技術(shù)成本比較高 , 但卻是必不可少的 。

 

2. 5 納米材料凈化技術(shù)

 

納米材料凈化技術(shù)是近幾年 VOCs 有機廢氣處理采用的新技術(shù) 。 納米材料是一種晶體尺寸在 1 ~ 100 nm的超細材料 ， 其粒子表面積大 ， 表面活性強 ， 具有很強的吸附能力 。 在光照條件下 ， 納米材料能夠?qū)⒂袡C物轉(zhuǎn)化成有機酸 、 二氧化碳和水等 , 在廢氣處理反應(yīng)過程中 ， 具有非常好的催化作用 ， 并能提高廢氣分解的反應(yīng)速度 ， 還可以使原來不能分解的物質(zhì)進行分解 ， 在VOCs 有機廢氣處理方面具有較強的優(yōu)勢 ， 并且常應(yīng)用于室內(nèi)空氣凈化領(lǐng)域 。

 

2. 6 膜分離技術(shù)與膜基吸收凈化技術(shù)

 

膜分離技術(shù)主要是在給定的壓力下 ， 利用高分子膜的特性將廢氣進行滲透處理 ， 使有機物從 VOCs 有機廢氣中分離 。 當(dāng) VOCs 進入膜分離系統(tǒng)后 ， 由于膜的選擇作用 , 將 VOCs 氣體通過 ， 而將其余氣體截留 ，使處理后的氣體達到排放標(biāo)準(zhǔn),并且收集的有機氣體進入冷凝冋收系統(tǒng)進行循環(huán)再利用 。 膜分離技術(shù)在石油化工 、 制藥及食品加工領(lǐng)域應(yīng)用廣泛 。 雖然該項技術(shù)投資較大 ， 但是通過膜分離系統(tǒng)分離出來的有機溶劑回收利用價值較高 , 為企業(yè)降低了成本 , 因此許多企業(yè)致力于高效的膜分離技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用 。

 

在膜分離技術(shù)基礎(chǔ)上 ， 逐步發(fā)展出了膜基吸收凈化技術(shù) 。 與前者相比,膜基吸收具有選擇性 ， 有兩種中空纖維膜 ， 一種膜對吸收劑進行脫吸操作 , 能吸出吸收劑中的有機物 ， 一種膜對 VOCs 有機廢氣進行吸收 。由于吸收劑對 VOCs 有機廢氣具有較高的溶解性 ， 且無毒 ， 不易揮發(fā) ， 保證了膜基的吸收凈化效果 ， 因此膜基吸收凈化技術(shù)比單純的膜分離技術(shù)具有更高的穩(wěn)定性與凈化處理效果 。

 

3 結(jié)語

 

新興的 VOCs 有機廢氣的處理技術(shù)能夠有效克服傳統(tǒng)處理技術(shù)的弊端 。 但由于 VOCs 有機廢氣的復(fù)雜性 ， 單一技術(shù)的處理效果往往不能達到排放標(biāo)準(zhǔn) ， 通常需要幾項技術(shù)的混合應(yīng)用 ， 利用不同技術(shù)的優(yōu)勢進行組合處理 ， 以達到最佳的處理效果 。 當(dāng)前 ， 我國對VOCs 有機廢氣的管控越來越嚴格 ， 在大氣污染問題日益嚴重的今天,從源頭上控制 VOCs 的排放勢在必行 ， 在保證發(fā)展的同時提高廢氣處理技術(shù)與應(yīng)用水平,才能確保工業(yè)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展 。

 

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