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談VOC廢氣的治理現(xiàn)狀與進展
儀器：
N6000-5D VOCs在線連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)分析儀
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近年來隨著經(jīng)濟的發(fā)展， 化工企業(yè)的新起， 再加上環(huán)保投資力度的不夠， 導致了工業(yè)有機廢氣的排放， 使得大氣環(huán)境質(zhì)量下降， 給人體健康來嚴重危害，而目前主要的廢氣控制技術有熱破壞法、冷凝法、吸收法、有害煙霧去除法等。本文主要闡述揮發(fā)性有害廢氣的治理技術，可供從事相類似工程同行技術參考使用。
1.VOC廢氣的危害
揮發(fā)性有機廢氣（Volatile Organic Compounds，簡稱為VOC廢氣）指的是揮發(fā)性的碳氫化合物及其衍生物，它包括烴類、芳烴類、醇類、醛類、酮類、酯類、胺類、有機酸等[1]。其對環(huán)境與人類生存處境的危害主要體現(xiàn)在如下幾個方面：
（1）在陽光照射下，NOX與大氣中的VO C發(fā)生光化學反應，生成臭氧、過氧硝基酰（PAN）、醛類等。光化學煙霧，造成二次污染，刺激人的眼睛和呼吸系統(tǒng)，危害人的身體健康。
（2）大多數(shù)VO C廢氣有毒、有惡臭，會使人患積累性的呼吸道疾病。在高濃度突然作用下，有時會造成急性中毒，甚至死亡。有些VOC廢氣（如3 ， 4-苯并芘、氯乙烯）能致癌。
（3）大多數(shù)VOC廢氣都易燃易爆，在高濃度排放時易釀成火災和爆炸。近年來由于VO C造成的火災和爆炸經(jīng)常發(fā)生。
（4）部分VOC廢氣可以破壞臭氧層。
2.VOC廢氣的治理技術
2.1傳統(tǒng)VOC廢氣治理技術
2.1.1回收技術
一般來說，對于高濃度（大于5 000 mg/m3）或比較昂貴的VOC廢氣，宜采用回收技術加以回收利用。常見的回收技術主要有吸附、冷凝等[2]。
（1）吸附技術。吸附技術設備簡單，操作靈活，是有效、經(jīng)濟的回收技術之一。VOC廢氣去除率的高低取決于吸附劑的種類、VOC廢氣的組分與濃度、操作條件（溫度、壓力、濕度）等。常用的吸附劑有活性炭、沸石、分子篩、柱狀豁土、活性氧化鋁、硅膠等。目前，商業(yè)化的活性炭空氣凈化器的凈化層厚度在715-1126cm， VOC廢氣去除率可達90%[3]。
（2）冷凝技術。冷凝技術的設備和操作比較簡單，回收物質(zhì)的純度較高。特別適用于回收氣量小、濃度高的有機蒸氣。近年來又出現(xiàn)了半導體制冷和液氮冷凝等新型冷卻設備，它們體積小，無機械運動，冷熱轉(zhuǎn)換快，應用前景廣闊。
2.1.2催化燃燒技術
對于中等濃度或低濃度（小于1 000 mg/m3）的VOC廢氣，常見的銷毀技術主要有燃燒、等離子體、光催化降解和生物降解等，其他正在開發(fā)的方法有電化學法、電子床加熱法。
催化燃燒技術（AOGC）是指在較低溫度下，在催化劑的作用下使廢氣中的可燃組分*氧化分解，從而使氣體得到凈化處理的一種廢氣處理方法。該法適用于處理可燃或在高溫下可分解的有機氣體。
2.1.3液體吸收處理技術
在廢氣治理工程中，液體吸收法是常用的方法之一。該法不僅能消除氣態(tài)污染物，還能回收一些有用的物質(zhì)，可用來處理氣體流量一般為3000-15000m3/h、濃度為0.05%- 0.5%（體積分數(shù)）的VOC廢氣，去除率可達到95%-98%。該技術采用低揮發(fā)或不揮發(fā)液體為吸收劑，通過吸收裝置利用廢氣中各種組分在吸收劑中的溶解度或化學反應特性的差異，使廢氣中的有害組分被吸收劑吸收，從而達到凈化廢氣的目的。
2.2VOC廢氣新型治理技術
2.2.1生物法
生物法凈化VOC廢氣是近年來發(fā)展起來的空氣污染控制技術，它比傳統(tǒng)工藝投資少，運行費用低，操作簡單，應用范圍廣，是有希望替代燃燒法和吸附凈化法的新技術。VOC廢氣的生物法凈化實質(zhì)上是利用微生物的生命活動將廢氣中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變成簡單的無機物（如CO2和H2O）及細胞物質(zhì)等。有機廢氣生物處理是一項新的技術，由于反應器涉及到氣、液/固相傳質(zhì)及生化降解過程，影響因素多而復雜，有關的理論研究及實際應用還不夠深入、廣泛，許多問題需要進一步探討和研究，主要包括建立的反應動力學模式；填料特性以及如何克服顆粒物在濾床中積累造成的堵塞；動態(tài)負荷（濃度和廢氣流量波動較大）的調(diào)控；適工藝參數(shù)的確定；高濃度有機廢氣的治理；適合于特定有機物降解的細菌種類和接種方法等。
2.2.2膜分離法
膜分離法的基本原理是基于氣體中各組分透過膜的速度不同，每種組分透過膜的速度與該氣體的性質(zhì)、膜的特性與膜兩邊的氣體分壓有關。膜分離法凈化有機廢氣是根據(jù)有機蒸氣和空氣透過膜的能力不同，而將二者分開的。常用膜分離工藝有：蒸氣滲透、氣體膜分離和膜基吸收法。膜分離技術用于氣體凈化上的優(yōu)點是投資費用低、分離因子大、分離效果好（即凈化效果好），而且膜法凈化操作簡單、控制方便、操作彈性大。
2.2.3等離子體分解法
等離子體分解氯氟烴氣體的技術已到實用階段，植松信行研究了利用等離子體的化學作用分解氯氟烴之類難分解氣體為無害物的應用。此技術可在短時間內(nèi)進行的氯氟烴等氣體的處理。此過程采用二個系統(tǒng)，一系統(tǒng)利用高頻等離子體急速加熱，使溫度達10000℃利用等離子體的化學作用與水蒸汽接觸進行分解的高溫加水系統(tǒng)；第二個系統(tǒng)是將高溫分解的排氣急冷到80℃下的排氣系統(tǒng)。該系統(tǒng)是由氯氟烴和水蒸汽的供給裝置、等離子體發(fā)生裝置、反應爐、冷卻罐以及排水處理裝置等構(gòu)成。
2.2.4光催化降解技術
光催化降解可在常溫、常壓下處理多種VOC廢氣，處理成本相對較低。降解速率受吸附效率和光催化反應速率的影響。TiO2是目前常用的光催化劑之一，Dibble等采用溶膠-凝膠法將TiO2固定在硅膠上，得到比表面積為70 m2/g的催化劑，反應速率達每克催化劑催化三氯乙烯0.8μmol/min-1。Yamazaki-Nishida等[4]通過溶膠-凝膠技術將TiO2固定在玻璃小球上，紫外光照射8 min后即達到穩(wěn)定狀態(tài)，三氯乙烯轉(zhuǎn)化率可達99.3%。目前光催化降解技術的研究方向主要集中在設計反應器、完善催化劑的改性和固定化技術、光催化反應的協(xié)同作用機理、光催化技術與其他處理技術的聯(lián)合應用、開發(fā)催化劑等方面。
2.2.5臭氧分解法
臭氧分解法國內(nèi)未見報導，國外對此技術的研究也還。有研究表明O3可用于凈化地面廢氣，即能分解土壤中非揮發(fā)性有機物多環(huán)芳香有機物、脂肪族有機物、酚和殺蟲劑，此時用地面氣作O3載體。另外，研究人員還特別注意了O3處理后土壤的微生物狀態(tài)變化，結(jié)果顯示細菌減少99%，呼吸性能降低。為此，研究人員通過用純O3和未反應的O3的分解控制技術，減少O3處理對土壤的生態(tài)系統(tǒng)的影響，從而達到安全的目的。
3.結(jié)束語
工業(yè)VOC廢氣的成分一般比較復雜，往往一種治理方法難以達到的效果，因此根據(jù)VOC廢氣的成分分析選擇適宜的治理方法顯得相當有必要。
