VOC的危害及回收与处理技术

2017-03-10张小苑

绿色环保建材 2017年9期

关键词：活性炭废气溶剂

张小苑

惠州仲恺高新技术产业开发区环境保护技术中心

VOC的危害及回收与处理技术

张小苑

惠州仲恺高新技术产业开发区环境保护技术中心

在化学技术越来越发达的今天，有机化合物对人们的影响体现在生活的各个方面。但是，有一些化学物质已经对环境产生了不利影响，会损害人类的健康。本文主要介绍VOC这种化学物质的危害，此外还简要地阐述了对应的回收与处理技术。

有机化合物；环境污染；回收利用

1 引言

VOC是一个英文名词的首字母缩写，它的中文含义是挥发性有机化合物，它一般被人们用作溶剂，并且会在使用过程中挥发，传播到大气中。我国的VOC排放量是惊人的，每年有大量的溶剂挥发飘散在大气中，给空气质量带来不利影响。

2 VOC的危害

在我国，常被用作溶剂的化合物有：芳香烃、醇等，这些化合物的分子运动到空气中后，会破坏空气原有结构，进而污染空气，伤及人体。譬如苯，它是一种比较普通的溶剂，当它作为溶剂时我们并没有发现它的特别之处，但是当它挥发到空气中时，情况有了变化，它成了一种有毒有害物质。因为苯在接触人的皮肤时会通过皮肤进入体内，但很少有人犯这样的错误。另一方面，苯在挥发后可以通过呼吸道被人体吸入体内，恰恰是这种无形的“毒药”，使得许多人深受其害[1]。苯中毒会让人神经系统紊乱，肝功能紊乱，并伴有出血症状。当苯挥发物的浓度足够高时，甚至可以夺人性命。这绝不是危言耸听，苯挥发物不仅危害人的健康，还会破坏臭氧层，对于这类物质我国政府应该尽快想出回收和处理的办法。

3 回收及处理技术

3.1 回收方法

（1）冷凝法。冷凝法这种回收方法的工作原理比较简单，就是将溶剂使用时排出的废气经过特殊的冷却装置，最终凝结成液体的过程。整个过程可以用导管和蒸馏瓶来完成，首先是要降温度，将气体的温度降到有机化合物的露点以下，这时，气体会发生液化反应，从而变成液体。沸点的高低将直接影响有机物的回收率，而这两者呈正相关关系。由于这些溶剂属于易燃物，要使回收率提高，那么用来冷却的介质就必须保证温度尽可能的低，以形成强烈的气压差催动液化反应。要获得很低温的介质并不需要太多成本，但是要配备能承受这些反应的器皿就有些困难了，这样一来，成本费用骤然增加，对于实验来说是不划算的。而且，由于能量的守恒，实验过后的废气气压仍较高，按法律规定依旧是不允许排放的，因此，这项回收技术一般不单独操作。

（2）吸附法。吸附法是大家比较熟悉的一种方法，主要的用料为活性炭，我们最常用它来吸附异味和杂质。也可以用它来回收废气，这一方法如今也已经普及。吸附法也可以分为两种。

3.2 固定床吸附法

顾名思义，固定就是指有什么东西是不会变化的。那么这种吸附方法就是指废气的吸附与脱附都是在同一个操作台，这也是为了确保吸附的过程不被打断，这就需要操作台上两个吸附器不间断的连轴工作。一边吸附一边再生，这就是这种吸附方法的奇妙之处。活性炭以其自身突出的优点获得了吸附器的“青睐”，且因为活性炭的相对价格较低，因此应用也最广泛[2]。但是活性炭也有很明显的局限，它吸水力超强，且一吸水就会变“潮”，就会失去原来的作用，因此它也需要在比较低温干燥的环境下才能更好发挥作用。前文所述是颗粒炭，那么还有一种炭纤维，这种纤维外表纤细，但与外界的接触面大，更适合吸附低浓度废气。此外，炭纤维在性能上也要优于颗粒炭，它吸附力强，速度也快，且体积小，节省空间，在很大程度上削减了不必要的成本费用。

3.3 流动床吸附法

流动床吸附法其实和前面所讲的方法并无本质的差别，只不过这个方法是将废气的运动路径做了改变，废气由操作台底部进入吸附器，然后干净的气体便由操作台顶部排出，废气可以进行第一步的液化操作，两种方法结合起来，既省时省力，又方便快捷。

3.4 浓缩轮法

浓缩轮其实就是把一个普通的旋转轮内装满吸附剂，在轮子旋转的过程中，目标物可以均匀地经过轮子一侧，然后就可以把废气均匀地吸附。首先，废气由轮子的一边向另一边释放，废气在经过轮子时，它所含的有毒物质也被吸附出来，然后干净的气体从轮子的另一边送出。同时，还有一小股气体从相反的方向放出，将已被吸附的废气慢慢送出来。如此，就形成了一个井然有序的循环，在同一个操作平台里，可以同时完成吸附和脱附两项程序，这种方法比较节约成本，十分经济可行。

3.5 吸收技术

吸收技术是一种多见于化工方面操作的净化技术，这种技术在处理氧含量适中的气体时，效果会比较好。与前文所提的材料都不同，吸收技术利用的是液态的吸收剂，它将气体直接喷入液体中，使气体和液体充分接触，通过不同形式的吸收方式，气体中的有机化合物会与液体中物质发生反应，进而脱离气体，而被吸附到液体中，成为液体的一部分，这也是回收有机溶剂的一种方法。

3.6 膜分离

很显然，这种回收技术采用的是高分子薄膜。由于废气中不同分子的大小是不一样的，有机化合物的气态分子大小和普通气体的分子大小也是不一样的。因此可以通过施加一定的压力，让气体强行通过高分子渗透膜，这样颗粒较小的气体会停留在膜的表面，而分子较大的气体则可以顺利通过。这部分被拦截下来的气体还可以重复之前回收溶剂的步骤。

使用渗透膜来分离的方法一般适用于氧浓度较高的气体，在气体流动速度较快的情况下，渗透膜容易发生破损，为节约成本，在进行操作前要仔细考量该有机溶剂是否有这么高的回收价值。

膜分离法步骤简单，且操作过程比较干净清洁，费用也比较适中，因此这种方法在不久的未来必将会受到环保界的青睐。

4 回收技术的选择

在选择回收技术时，首先要制定相关的费用成本预算以及回收目的、回收价值明细表，否则，即使耗费再多的时间和金钱，倘若最后回收的东西并没有价值，那么这样的回收过程也是失败的。其次，要充分考虑有机溶剂的各方面性质，废气的浓度也是需要考虑的因素，此外，还要关注一下回收过程的安全性。

由于炭吸附法的费用低，操作简单，可以将它作为首要考虑的对象。如果这种方法不适用，那么也可以考虑用其他技术进行分离，但是要考虑氧含量的问题，不同的氧浓度适用于不同的回收技术，此外，气体的流量也是一个考虑因素，尤其是在使用高分子膜的时候。

炭吸附技术还是适用于气体体积较大，浓度适中的废气。如果气体量太大，那么活性炭可能会不堪负荷，由此带来操作过程的安全隐患。当浓度高于一定的临界值的时候，如果强行要进行活性炭过滤，那么这些气体在操作前需要进行降低浓度的操作。另外，一些有机废气是不适合用活性炭进行吸附的，活性炭纤维等新型改进物的出现，弥补了吸附法在操作时的局限性，使它能够更广泛地被运用[3]。

同时，炭吸附技术必须在湿度和温度都相对低的环境下进行，一旦条件不满足，那么活性炭基本不能发挥作用。

5 废气处理技术

如果排除了回收这一途径，那么只能将废气送去处理。废气主要面临的处理方法其实就是焚烧，即便是焚烧也有两种方法：直接焚烧、间接焚烧。间接焚烧又名催化焚烧，是指对气体施加一定的催化剂，使得气体与氧气反应发生燃烧现象。直接燃烧的话比较简单直接，但是有可能会产生有害气体，对环境造成二次污染。而催化燃烧虽然可以节约燃料，但是在燃烧完后还要对其进行清理，清理不彻底还会影响下次的使用，因此这种方法显得比较麻烦。

直接燃烧法根据燃烧器皿的不同又可分为焚烧炉直接燃烧和火炬直接燃烧。焚烧炉主要是为一些带有特殊气味的气体或是有毒气体准备的，燃烧的整个过程都在炉内进行，不会对大气造成二次污染，从这个角度看还是比较环保的。而火炬直接燃烧，主要是针对一些燃点比较高的气体，因为火炉可能不能承受那么高的温度，但是这种方法很有可能会对大气造成再一次的污染。

废气内含有的元素是复杂的、多样的，操作者在进行回收、处理操作前一定要弄起气体的性质和具体成分，是否无毒无害，是否易燃易爆，只有做好了万全准备，才能够保证操作过程的安全。此外，在操作时也有许多注意事项，特别是在点燃气体，催化气体等操作时，要格外注意自己的人身安全。还有，气体的焚烧可能会给大气带来污染，要谨慎选择处理方式，如果选择了焚烧，就一定要处理干净。