挥发性有机废气治理技术进展

罗俊斌

摘 要：挥发性有机废气（VOCs）是包含多种化学成分的物质，由于活性强，在温度高、强光照射下，极易与氮氧化物发生光化学反应，并对周边环境及人类健康造成不利影响。本文作者结合实际情况，就未来挥发性有机废气治理技术的发展进行综述，并就如何提高挥发性有机废气的治理效率提出相应建议。以供同行借鉴。

关键词：挥发性有机气体;污染;治理技术;发展

近年来，随着我国经济的快速增长，不仅推动了我国的工业化的发展，更加大了对挥发性有机废气的治理。所谓挥发性有机废气（VOCs）就是从某些固体或液体中以气体形式排放在空气中，包含多种化学成分的物质。由于活性强，在温度高、强光照射下，极易与氮氧化物发生光化学反应，让细小粒子污染渐趋严重，是雾霾天气频发的“元凶”之一，其中一些可能对短期和长期的健康产生不利影响。长期接触VOCs可引起慢性中毒，损害肝脏和神经系统、血液系统、引起全身无力、瞌睡、皮肤瘙痒等;有的还可能引起内分泌失调、影响性功能;苯和二甲苯还能引发白血病。

1 挥发性高有机废气（VOCs）的来源

工业生产排放以及现在有机化学物质被广泛的用作家用产品、建筑材料和办公设备等的成分，包括：油漆、清漆、脱漆剂，其他溶剂，木材防腐剂，喷雾剂，清洁剂和消毒剂，防蛀剂，空气清新剂，汽车产品用品，汽车尾气，光化学烟雾，干洗剂，农药、化妆品，除油剂，人造板，泡沫隔热材料，塑料板材，壁纸，其他装饰品，复印机和打印机，涂改液和无碳复写纸，胶水和粘合剂，永久性标记和照相溶液等等产品，燃料也是由有机化学物质组成，所有这些产品在使用时以及存储时都会释放VOCs，都是VOCs的来源途径。

2 挥发性有机废气的治理方法

生物技术被广泛应用于环境治理和废物处理，生物技术进行有机废气的处理是根据生物膜理论的原理，这关于有机废气跟生物膜之间的吸收、吸附、传质基生物降解等过程，流程主要分为四步：

①传质，从液相到固相，有机废气通过气体扩散进入到液膜;②吸附，因为浓度差产生的压力，会将污染物吸附到生物膜的表面，生物膜表覆盖着微生物，可以吸收污染物;③微生物的生命活动可以依靠有机废气作为营养物质，并附着在生物膜表面的微生物在新陈代谢过程中将营养物质即有机废气物质分解成二氧化碳、水、无机物和生物质;④分解形成的生物质和水可以进入液相被重复利用，而二氧化碳会从生物膜表面脱离扩散到大气中。

当前生物处理方法的工艺主要有以下几种：生物过滤器，生物洗涤器，生物滴滤器。几种方法各有优缺点，需要根据实际工况进行合理选择。生物过滤器，能够有效地去除有刺激性气味的气体，适用于单环芳烃、醇、酮等有机废气，并且投资小、成本低、操作简单，同时也存在缺陷，因为生物过滤器体形大，需要占用较大的土地面积，因为微生物的新陈代谢，长时间不进行处理，就会使得填料出现矿化的现象，最终因为微生物的大量繁殖封堵填料，降低传质的效果，所以需要高频率的更换填料。生物洗涤器，一般由洗涤器和生物反应器构成，两者形成活性污泥处理系统，生物洗涤器在运行过程中易于调节，不容易出现堵塞的问题，但是操作要求高，难以处理浓度高和其量波动大的废气，无二次污染。但是这种设备洗涤塔系统压降较大，一次性投资大、维护也需要昂贵的维护费。

3 吸附法

3.1 活性炭吸附

對于吸附法而言，活性炭属于最为常用的吸附剂之一，能够有效吸附VOCs，使得气体能够满足排放标准。活性炭的主要优势为价格低、吸附效果良好。而活性炭纤维则是高新科学技术创新的优良结果，其与传统的活性炭对比，在VOCs的治理上，活性炭纤维的吸附效果更为突出，其原理为：活性炭纤维内外表面都分布着较多碳原子，通过这些碳原子的作用而构成了吸附效果极强的表面性结构。而正因该结构的特殊性，使得活性炭纤维吸附性能有着较大优势，不论是在吸附速度上，还是吸附容量上，抑或是表面积大、再生简单等方面，都表明了活性炭纤维十分适合广泛应用于VOCs的治理工作中。

3.2 分子筛转轮吸附

此种吸附方法比较适合用来处理大风量、浓度低的VOCs，去除率可高达90%以上，具有高效率、运行稳定的优点。其运作原理为现将有机废气从大风量转化为小风量，而在小风量的状态下，VOCs到达旋转转轮的处理区域会被转轮之上的吸附剂吸附，从而使得气体中的VOCs得到有效去除。

3.3 等离子处理方法

等离子法是通过施加外电场使离子放电，形成大量的活化粒子，粒子具有能量与污染物分子剧烈碰撞从而发生哈化学反应，然后污染物分子被分解成为二氧化碳、水等小分子化合物或氧化成低毒或无毒物质。等离子体属于高化学活性粒子，但是它对废气组成没有选择性，它可以与大多数废气中的成分发生反应破坏其化学键，使其断裂，从而分解污染物分子，将常规方法无法处理的污染物分解成简单的化合物，比起其他的化合物，有着流程短、去除率高、能耗低、适用性强、发展空间大等有点。但是其缺点也很明显，需要高电源、利用能量的效率较比低，不能完全降解有害物质导致有二次污染。

4 燃烧处理方法

4.1 直接燃烧法（TO）

直接燃烧法即将VOCs直接通往能够焚烧的锅炉内，当VOCs够高时，能够在炉中充分燃烧;若VOCs浓度不高或是燃烧热不高时，仅仅凭借自身燃烧产生的热量是无法实现持续燃烧的，这是便需要加入辅助燃料，使废气燃烧完全。此种方法的优点在于，投入费用不高、所需设备简单。是应用这种方法处理VOCs需要始终保持较高的燃烧稳定，并且在此种高温下可能会生产氮化物，会对空气造成二次污染。

4.2 催化燃烧法（CO）

催化燃烧方法利用催化剂进行气--固相催化反应，降低废气进行燃烧反应的活化能，使其在250℃左右进行污染燃烧，最后能够将有机物分成无毒、无污染的CO2和H2O。这种方法只能处理气体量小的有毒废气。催化燃烧需要用到催化剂，催化剂的种类比较多，每一种催化剂的活性也不一样，常见的催化剂主要有贵金属催化剂和非贵金属催化剂，一般贵金属催化剂的活性比较高，也有很好的耐高温性，但是这类催化剂价格高，并且其催化效果还会受到介入的第二金属成分、预处理方式的影响，所以很少进行产业化。而非贵金属氧化物催化剂有铜、锰、铈等非贵金属氧化物，比贵金属氧化剂的价格低很多，也有不错的催化活性，所以常常被用作贵金属催化剂的替代品，是这几年来环境催化燃烧的研究热点之一。

4.3 蓄热燃烧法（RTO）

直接燃烧法所产生的热量大部分会被浪费掉，热量利用率不高。为了降低成本，蓄热燃烧法的原理是利用蓄热室将VOCs燃烧产生的热量储存起来，然后再用这些热量对燃烧室的VOCs废气进行预热，对VOCs废气的燃烧起到了辅助作用，减少了辅助燃料的使用，减少了燃烧成本。这种方法有操作简单、设备使用寿命长的优点，能够大量的处理中低浓度的VOCs废气，但是这种设备体积大，一次性投资费用高。

5 组合处理工艺

很多情况下针对有机废气处理单一处理方法不一定能满足处理需要，需要几种处理方法组合使用，特别是针对低浓度有机废气，一般使用“活性炭+燃烧”，“活性炭+冷凝”或“分子筛转轮+燃烧法”进行处理。

6 结语

挥发性有机气体成分复杂，其处理方法也各种各样，每种方法也有不同的优缺点。要使废气处理结果达标，那么对有机废气进行处理时要充分考虑废气含有的成分和净化要求选用适合的处理技术。

参考文献：

[1]刘硕.挥发性有机废气治理技术的研究现状及进展[J].河南建材，2019（2）：39-40.

[2]周亮，付建设，杨旭，邱泽海.汽车维修业有机废气特征分析及治理工艺探究[J].环境保护与循环经济，2019（10）.

[3]黄霞.关于VOCs有机废气处理技术研究[J].环境与发展，2019（12）.

[4]张世全.化工有机废气处理方法略谈[J].中国石油和化工标准与质量，2019（01）.