VOCs 有機(jī)廢氣處理技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀研究

摘要: 針對(duì) VOCs 有機(jī)廢氣治理相對(duì)落后的現(xiàn)狀 ， 提出應(yīng)綜合運(yùn)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(duì) VOCs 有機(jī)廢氣進(jìn)行凈化處理 ， 促進(jìn)大氣污染的綜合處理 ， 實(shí)現(xiàn)環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益的協(xié)調(diào)發(fā)展 。

摘要 ： 針對(duì) VOCs 有機(jī)廢氣治理相對(duì)落后的現(xiàn)狀 ， 提出應(yīng)綜合運(yùn)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(duì) VOCs 有機(jī)廢氣進(jìn)行凈化處理 ， 促進(jìn)大氣污染的綜合處理 ， 實(shí)現(xiàn)環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)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(jī)廢氣基本上都來(lái)自于有機(jī)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(shí)治理 ， 將對(duì)環(huán)境與人們的健康產(chǎn)生威脅 。

 

1 VOCs 有機(jī)廢氣的危害與現(xiàn)狀

 

1.1 VOCs 有機(jī)廢氣排放的危害

 

VOCs 有機(jī)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(guò)程 ， 如果這些廢氣不經(jīng)處理任意排放到空氣中 , 會(huì)對(duì)環(huán)境帶來(lái)很大的危害 ,揮發(fā)物質(zhì)會(huì)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(huì)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(zhǎng)期置于揮發(fā)性有機(jī)廢氣中 ， 甚至?xí)䦟?dǎo)致癌變,對(duì)人體健康產(chǎn)生巨大的威脅 。 對(duì)動(dòng)植物的生長(zhǎng)也會(huì)造成嚴(yán)重的破壞 。

 

1.2 VOCs 有機(jī)廢氣治理現(xiàn)狀

 

目前, VOCs 有機(jī)廢氣的排放越來(lái)越受到人們的關(guān)注,許多國(guó)家相繼出臺(tái)法律法規(guī)來(lái)限制 VOCs 有機(jī)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?yàn)閲?guó)家出臺(tái)的相關(guān)政策才安裝廢氣處理設(shè)備 ， 實(shí)際上并沒(méi)有達(dá)到應(yīng)有的治理效果 。 為了提高經(jīng)濟(jì)效益 ， 減少投入 ， 有些企業(yè)引進(jìn)的治理設(shè)備與技術(shù)也相對(duì)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(jī)廢氣處理技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中有較大限制 ， 它們?cè)诟邼舛扰c中濃度的 VOCs 有機(jī)廢氣治理中效果較好,對(duì)于低濃度的 VOCs 有機(jī)廢氣處理 ， 其效果相對(duì)較差 。 要對(duì) VOCs 有機(jī)廢氣的治理不斷創(chuàng)新 ， 積極引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù) ， 形成切實(shí)有效 、實(shí)用性強(qiáng)的處理技術(shù)與方法理念 ， 以加強(qiáng)對(duì)空氣污染的整治工作 。

 

2 VOCs 有機(jī)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(fù)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(wàn)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(guò)一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng) ， 將有害氣體轉(zhuǎn)為無(wú)害 。 相比其他處理方法,它的優(yōu)勢(shì)在于裝置簡(jiǎn)單 ， 占用空間小 ， 可操作性強(qiáng) , 但其對(duì)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(shí)際應(yīng)用具有一定的不穩(wěn)定性 ， 需要進(jìn)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(jī)廢氣是近年來(lái)新興的處理技術(shù) ， 其基本思路是利用一些以 VOCs 有機(jī)氣體為養(yǎng)分的微生物的新陳代謝將廢氣進(jìn)行降解,轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水等 。

 

生物技術(shù)法的優(yōu)勢(shì)是設(shè)備簡(jiǎn)單 、 投資小 、 運(yùn)行費(fèi)用較低 、 綠色環(huán)保 、 沒(méi)有二次污染 , 對(duì)于處理低濃度有機(jī)廢氣效果良好 。 近年來(lái) ， 該項(xiàng)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(jī)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(duì)有機(jī)物的降解專一 ， 不具有普遍性 。 為了保證處理過(guò)程不產(chǎn)生其他有害氣體,需要將氣態(tài)污染物進(jìn)行液化處理 。目前還沒(méi)有形成生物技術(shù)法處理 VOCs 有機(jī)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(shí)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(jī)廢氣時(shí),使用該項(xiàng)技術(shù)能明顯縮短廢氣的解吸與吸附時(shí)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(jì)實(shí)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(yàn)將其進(jìn)一步完善與改進(jìn) ， 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(jī)廢氣溫度 、 使廢氣中揮發(fā)性有機(jī)化合物氣體量達(dá)到飽和 ， 并依據(jù)其不同的化學(xué)特性將其液化,從而達(dá)到凈化氣體與回收有機(jī)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(guò)程中 ， 它可以降低 VOCs 有機(jī)廢氣的有機(jī)負(fù)荷 ， 使有機(jī)物回收利用的效果更好 。 由于 VOCs 有機(jī)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(chǔ)存到冷凝罐中進(jìn)行降溫處理 , 工業(yè)廢渣因低溫而凝結(jié)從而使有機(jī)物自動(dòng)分離 , 避免了常溫下 VOCs 有機(jī)廢氣的產(chǎn)生 。 對(duì)于工業(yè)企業(yè)來(lái)說(shuō) , 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(jī)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(xì)材料 ， 其粒子表面積大 ， 表面活性強(qiáng) ， 具有很強(qiáng)的吸附能力 。 在光照條件下 ， 納米材料能夠?qū)⒂袡C(jī)物轉(zhuǎn)化成有機(jī)酸 、 二氧化碳和水等 , 在廢氣處理反應(yīng)過(guò)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(lái)不能分解的物質(zhì)進(jìn)行分解 ， 在VOCs 有機(jī)廢氣處理方面具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì) ， 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(jìn)行滲透處理 ， 使有機(jī)物從 VOCs 有機(jī)廢氣中分離 。 當(dāng) VOCs 進(jìn)入膜分離系統(tǒng)后 ， 由于膜的選擇作用 , 將 VOCs 氣體通過(guò) ， 而將其余氣體截留 ，使處理后的氣體達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),并且收集的有機(jī)氣體進(jìn)入冷凝冋收系統(tǒng)進(jìn)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(xiàng)技術(shù)投資較大 ， 但是通過(guò)膜分離系統(tǒng)分離出來(lái)的有機(jī)溶劑回收利用價(jià)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(kāi)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(duì)吸收劑進(jìn)行脫吸操作 , 能吸出吸收劑中的有機(jī)物 ， 一種膜對(duì) VOCs 有機(jī)廢氣進(jìn)行吸收 。由于吸收劑對(duì) VOCs 有機(jī)廢氣具有較高的溶解性 ， 且無(wú)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(yǔ)

 

新興的 VOCs 有機(jī)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(jī)廢氣的復(fù)雜性 ， 單一技術(shù)的處理效果往往不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn) ， 通常需要幾項(xiàng)技術(shù)的混合應(yīng)用 ， 利用不同技術(shù)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行組合處理 ， 以達(dá)到最佳的處理效果 。 當(dāng)前 ， 我國(guó)對(duì)VOCs 有機(jī)廢氣的管控越來(lái)越嚴(yán)格 ， 在大氣污染問(wèn)題日益嚴(yán)重的今天,從源頭上控制 VOCs 的排放勢(shì)在必行 ， 在保證發(fā)展的同時(shí)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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