试论工业有机废气治理

李素芳 王晓乐

【摘要】：随着工业排放的废气对环境造成的影响不断加重，治理工业有机废气日益成为解决环境问题的重要环节。本文介绍了工业有机废气分类，对其危害性进行分析，进而阐述治理废气的新技术。

【关键词】 有机废气 治理

1 有机污染物的种类

有机污染物按照种化学种类可分为醛类（ 甲醛、乙醛） 、芳香族类（苯、二甲苯、乙苯） 、酮类（丙酮） 、酚类（ 苯酚、二氯酚） 、烃类（甲烷、非甲烷烃） 、卤代烃类等。按照在环境中的保留时间可以分为持久性有机物（ Persistent Organic Pollutants，简称POPs） 与非持久性有机物。持久性有机物如二噁英（ PCDDs） 、呋喃 （PCDBs） 、多环芳烃（ PAHs） 可萃取有机溴/氯/碘 （ EOBr /Cl /I） 、多氯联苯（ PCBs） 等。

2 有机污染物的危害

有机污染物的危害具有毒性、持久性、生物累积性。

2.1 毒性

有机污染物的毒性分为急性毒性与慢性毒性。废气中的有机物举具有一定程度的毒性。部分有机污染物具有高毒性。如持久性有机物中的二噁恶英类，能容忍的二噁英摄入量为每人每日每千克体重1pg，比无机物中的氰化钾类物质的毒性高出1000 倍以上。

2.2 持久性

大气中的有机污染物一般具有很长的保留时间。例如持久性有机物POPs 物质具有抗化学分解性、抗光解性和抗生物降解性。研究表明，二噁英系列物质其在气相中的可保留较长时间，半衰期为8～400 天。

2.3 生物累积性

大气中的有机污染物由于具有持久性，经动植物吸收后，会出现生物积累。例如具有亲脂性的有机物多氯联苯，在水鸟体内的浓度是其在水中浓度的50 万至100 万倍。

3 传统有机废气处理技术

一直以来，传统的废气处理方法有吸收法、吸附法、直接燃烧法、催化燃烧法、生物过滤池、生物滴滤塔、生物洗涤塔等。其中吸附法、催化燃烧法已经比较成熟，并且已经有了相应的工程技术规范。但是这些方法都存在着一定程度的不足：吸附法中不同氧化剂改性的吸附剂对有机废气的吸附量不同，而且吸附剂价格较贵；直接燃烧法和催化燃烧法投资与运行费用较高，而且不适用于较常见的低浓度高流量的有机废气的处理；吸收法难以处理化学性质稳定且难溶于水的有机废气；生物法处理有机废气只适于组成相对较简单的有机废气，对组成复杂的工业有机废气处理起来比较困难。基于传统处理方法的不足，新废气的处理技术开始引起了人们的广泛重視，成为研究的新方向。

4有机废气处理新技术

4.1低温等离子体技术

低温等离子体技术是在电场的作用下，高频放电产生瞬间高能，打开有机废气分子的化学键，使之分解为单质原子或无害分子，并且等离子体的高能电子、正负离子、激发态粒子和具有强氧化性的自由基，这些粒子可以氧化有机废气中的分子。有机废气的低温等离子体处理是一门新兴的技术。低温等离子体技术的特点是：等离子体的高能电子、正负离子、激发态粒子可以与碳氢化合物、氮氧化合物、硫化氢、硫醇等污染物反应，生成二氧化碳、水、氮气、二氧化硫等简单无机物质。典型的有机废气如：苯、甲苯、乙硫醇、二氯丙烷等采用电晕放电形式的低温等离子体处理恶臭废气是可行的，停留时间越长、电压越高，脱除效果越好。

4.2变压吸附技术

变压吸附的基本原理是利用气体组分在不同吸附剂上吸附特性的差异，以及吸附量随压力不同而变化的特性，通过压力变换实现气体的分离或提纯。变压吸附由于采用了压力涨落的循环操作，强吸附组分在低分压下脱附，吸附剂得以再生。在加压下进行吸附，减压下进行解吸。由于循环周期短，吸附热来不及散失，可供解吸之用，所以吸附热和解吸热引起的吸附床温度变化一般不大，波动范围仅在几度，可近似看作等温过程。变压吸附常用的吸附剂有硅胶、活性氧化铝、活性炭、分子筛等，另外还有针对某种组分选择性吸附而研制的吸附材料。气体吸附分离成功与否，很大程度上依赖于吸附剂的性能。

CHIHARA等应用两塔工艺的变压吸附技术，吸附剂为高硅沸石，吸附压力为0.2MPa、脱附压力为0.04 MPa，处理二氯甲烷气体。GILLILAND等采用四塔工艺的变压吸附技术，吸附压力为0.195 MPa，脱附压力为常压，从空调的通风气流中回收全氟烷烃等，处理效率大于99%。

变压吸附技术的优点是一次性投资低、能耗小、自动化程度高和可靠性强等优点，可以获得纯度比较高的副产品，实现废气资源化，产生较好的经济效益。

4.3纳米TiO2光催化技术

随着纳米技术的发展，纳米技术也应用到有机废气的处理中。纳米TiO2光催化能有效地将有机废气转化为二氧化碳、水等无机小分子物质，还可以去除氯仿、多氯联苯、有机磷化合物、多环芳烃等难降解或用其他方法难以去除的有机废气。在一定的条件下，纳米TiO2能将用化学法氧化难以分解的“三致”有机物彻底分解为二氧化碳、水和简单的无机酸，且无二次污染。

TiO2光催化技术不仅以其化学活性高、安全无毒、价格低廉、操作简便、以及条件温和无二次污染的突出优点，在废气处理中受到普遍重视。

4.4膜生物反应器

随着新材料的研制开发以及膜生物技术在废水处理中的成功应用，人们开始关注膜技术在有机废气处理中的应用。

膜生物反应器是将传统的微生物废气处理技术与膜技术相结合，不仅具有生物方法环保的优点，而且膜材料作为生物降解的传质界面，可以提供比较大的比表面积，增强降解效果，提高去除效率。

膜生物反应器目前还处于实验室小型研究阶段，而且这种方法的构建和运行成本比较高，因此从实验到运行还需要更多的研究和实践。同时膜生物反应器具有流量低、阻力大、对水溶性差的污染物去除效率低等缺点，在一定程度上限制了膜生物技术在废气处理中的应用。

4.5微波催化氧化技术

有机废气的微波催化氧化技术是由填料吸附/微波解吸技术发展而来，并将一般的热解吸方式转变为微波解吸，降低了能耗、缩短了解吸所需的时间，而且吸附剂反复使用20次，还可以保持原有吸附能力。国外已经有微波催化氧化技术在有机废气处理中的小规模应用，在中国尚处于研究阶段。

与常规加热催化热解技术相比，微波催化氧化技术的优点是催化热解效率高、能耗比较低、吸附剂的损耗小、启动迅速、解吸时间比较短、对环境温度影响小；缺点是对不同的有机废气需要选择不同的吸附剂，而且微波功率、加热时间、载气流量等对微波催化氧化效率都有一定的影响。

4.6膜分离法

膜分离法处理有机废气的原理是在压力驱动下，利用有机废气组分分子大小的不同，在膜结构内的扩散能力、渗透速率的不同来实现有机废气与空气的分离。

采用膜分离技术处理油气，具有流程简单、运行费用低；设备占地面积小、质量轻、便于安装；易放大、和其他技术兼容性好；回收率高、能耗低、无二次污染等优点。

【参考文献】

[1]易灵.有机废气治理技术的研究进展[J].四川环境，2011，30（5）.

[2]我国有机废气治理行业2011 年发展综述[J].中国环保产业，2012（9）.

[3]张正怡.生物法处理工业有机废气的技术探讨[J].科技促进发展，2012（4）.