环境工程中有机废气处理技术研究

2021-11-28仲梅梅

皮革制作与环保科技 2021年18期

关键词：膜分离等离子废气

仲梅梅

（潍坊优特检测服务有限公司，山东潍坊 261032）

随着社会经济发展地持续加快，有机废气的总量越来越高，严重污染了大气环境，破坏了生态系统平衡。因此，为实现绿色可持续发展的目标，有效提升有机废气的处理技术就显得尤为重要。

1 环境工程中的传统有机废气处理技术

1.1 吸收法

吸收法是以特定的吸收剂为核心，将有机废气中的污染物予以有效分离，从而达到净化的目的。通常情况下，其使用的吸收剂以液体为主，是利用液体的自身特性达到预期目标。物理法与化学法是常用的两种方法，二者在具体工艺和效果方面各不相同，在实际使用中应根据具体的情况进行选择。例如，利用喷淋的方式可将水与有机废气进行接触，利用液体的可溶特性将有机废气中的各类污染物予以净化，从而转化为危害性低或无害的有机气体。如果有机废气中的甲醇、丙酮等成分含量较高，其水溶性会大幅降低，此时可用煤油、丙烯碳酸盐等作为吸收溶剂予以使用。目前，吸收法已成为我国治理大气污染的重要手段之一。

1.2 吸附法

吸附法主要是借助特定的吸附介质来实现废气的净化目的，其原理是吸附介质利用自身特性和分子的重力作用将有机废气中的污染物予以有效吸收。吸收法使用的介质都具有明显特性，例如，活性炭作为常用的吸附介质，其具有表面积大且孔隙结构丰富等特点。吸附法的主要优势在于吸附介质具有与有机废气的特点相契合的特性，也就是由于有机废气的浓度低，其使用过程中能够将有机废气中氯乙烯等物质的吸收率提升至90%以上，最后达到良好的净化效果。但是，吸附法拥有较强的可逆性，当活性炭等介质表面吸收到一定程度后便会产生解吸的情况，此时便无法予以重复利用。若该方法能够予以合理使用，则可以作为治理有机废气污染物质的合理回收手段[1]。

1.3 燃烧法

燃烧法是利用高温改变物质特征的原理对有机废气进行处理，从而达到净化废气的目的，主要包括直接燃烧与催化燃烧。直接燃烧是利用燃烧产生的高温促使有机废气中的物质发生变化，最终形成H2O、CO2等无害物质。为了保证直接燃烧的效果，必须在特定耐高温的容器内进行，其温度不低于650 ℃，但不能超过850 ℃。而催化燃烧是借助催化剂推动燃烧效果，促使有机废气发生反应。其使用的催化剂必须具备较强的稳定性和良好的活性特征，这样才能防止经过长时间燃烧后产生的物质会附着于表面，影响催化剂性能。催化剂的类型应以具体情况来确定，例如，在低温情况下要确保催化燃烧效果，金属催化剂是最佳选择。

1.4 生物法

生物法在处理有机废气时，其工作原理是将微生物与有机废气进行充分结合，通过微生物与有机废气中的不同物质产生物理和化学反应来达到吸收有机物进而净化的目的。通常是在微生物处于特定的情况下，利用其与有机废气在相互作用过程中产生的能量来保证微生物可以长时间的发挥作用，直至彻底形成H2O、CO2等无污染的物质。

生物法对设备的要求比较高，这样才能确保该方法能够充分发挥作用，其主要设备包括生物洗涤塔、生物滴滤塔等。在实际工作中，不同设备的组成结构与工作原理存在着较大差异，例如，生物洗涤塔的功能主要由吸收、生物降解组成，具体工作原理是微生物与有机废气接触形成的有机物被喷淋后与接触塔的气相产生反应而形成液相，然后进入再生池，再借助氧化分解进行降解。

生物滴滤塔的工作原理为，当气体进入塔底后，其包含的杂质会在与生物滤料接触后被吸收，从而产生纯净的无害气体。生物法的操作难度低，处理效果优异，但也有较多的缺点，例如，在常温环境下微生物的抗冲击能力不强，严重影响了生物法的应用质量，而且使用的各类设备占地规模较大，制作工艺和精度要求较高。其中，应用该方法前需要培养大量的微生物，资源投入量高，而对于结构复杂，浓度高的有机废气，处理效果并不显著，所以，在微生物的培养和技术研发方面有待提升。

2 环境工程中的新型有机废气处理技术

2.1 低温等离子分离技术

该技术属于新型有机废气处理技术之一，是将等离子作为第四种物质形态，利用其具有导电性的特点，借助电场创造的条件和作用达到降解有机废气的目的。具体工作原理为，有机废气中包含的各类有害物质在电场中会受到持续放电的作用以及带电粒子的冲击，经过特定周期后，有害物质能够从有机废气中分离出去，气体中的毒性因此而降低，从而能够达到降解有机废气的目的[2]。低温等离子分离技术作为等离子分离技术之一，在处理有机废气方面的效果要高于高温等离子分离技术，因其在温度方面要求较低，无需设置专门提升温度的装置，即使处于较低的温度依旧可充分发挥作用，而且操作方法也比较简单。作为应用时间不长的新型有机废气处理技术，其拥有较好的发展前景。但是，由于受到技术水平的影响，低温等离子分离技术在运用过程中也存在缺点，比如，有机废气的降解效果不明显，直接影响净化率，在使用过程中也存在不同程度的安全问题。因此，要充分发挥低温等离子分离技术的作用，需要不断提升其技术水平。

2.2 膜分离技术

该技术是借助膜分离系统的功能与特性来实现，主要工作原理是有机废气中的污染物进入膜分离系统后，在膜的选择性和指定压力的作用下被隔离开来，在达到特定的收集量后经冷凝回收系统的处理再作为可利用的有机溶剂。而分离后的气体因毒性含量较低，已达到排放标准，可在与污染物隔离后立即进行排放。

由于该项技术具备较强的处理能力，期间产生的能耗总量比较少，能避免出现二次污染的问题，所以，备受化工、制药等行业的关注。在实际应用中，膜分离技术对于膜的结构、压力等方面有相应的要求，因此，必须要在使用前做好相应的技术和材料研发。其中，膜结构的合理性与其污染物的隔离能力紧密相关，压力大小会对膜分离系统的渗透率产生影响，因此，应当加大膜分离技术的研发力度，在保证膜分离技术质量的同时，也能增强对污染物的回收力度，以此提升有机废气处理的整体水平。

3 其他处理技术

3.1 膜生物反应器

膜生物反应器是属于结合型的有机废气处理技术，是由膜分离技术与生物法相结合形成的新型有机废气处理技术。膜分离技术在隔离有机废气污染物的含量方面有较好的效果，但由于有机废气的结构复杂，可溶性也各不相同，导致其无法适用于各种类型的有机废气。同时，生物法也因其在设备装置、微生物培养等方面投入较高，导致适用性比较有限。但通过将这两种处理技术进行有机结合形成的膜生物反应器，可将两者缺点予以互补，以此提升对有机废气的处理能力。

3.2 变压吸附技术

变压吸附技术是根据有机废气的组分给予相应的压力，从而提升对有机废气的净化和降解能力。由于有机废气的组分结构各不相同，所以在吸附能力、吸附数量方面也存在较大差异。同时，在吸附过程中由于压力值的变化也会带来一定的影响。为了进一步提升变压吸附技术的实际效果，一般需要与活性炭、硅胶等介质相互结合。这样既能发挥出该项技术的优势，对吸附法等有机废气处理技术的短板予以合理弥补，也能在技术的能耗、资源投入方面进行合理控制，避免增加不必要的成本。

3.3 微波催化氧化技术

传统的催化氧化技术是通过不断提升温度，促使有机废气中的污染物、有机物质与氧气接触以形成氧化反应，或者是利用添加催化剂的方式达到氧化的目的。该方法是通过提升热量来解吸有机废气，不仅用时较长而且会产生大量的能源消耗，极易引发热污染问题。而微波催化氧化技术是从热解吸中不断发展而来的，是通过将热解吸转化为微波解吸，以频率为300 MHz～3 000 GHz的微波为核心对有机废气进行催化氧化处理，因此产生的热量消耗较少，受环境温度的影响也比较小。微波催化氧化技术的主要原理是载体内的催化剂在吸收微波后温度迅速上升至1 400 ℃以上，而有机废气中的污染物、有机物质在高温作用下其反应速度也显著提升。同时，由于微波的热惯性小，催化加热会随着微波的变化而快速改变，所以产生的能耗自然能够得到有效控制[3]。