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談VOC廢氣的治理現(xiàn)狀與進(jìn)展
儀器：
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近年來隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展， 化工企業(yè)的新起， 再加上環(huán)保投資力度的不夠， 導(dǎo)致了工業(yè)有機(jī)廢氣的排放， 使得大氣環(huán)境質(zhì)量下降， 給人體健康來嚴(yán)重危害，而目前主要的廢氣控制技術(shù)有熱破壞法、冷凝法、吸收法、有害煙霧去除法等。本文主要闡述揮發(fā)性有害廢氣的治理技術(shù)，可供從事相類似工程同行技術(shù)參考使用。
1.VOC廢氣的危害
揮發(fā)性有機(jī)廢氣（Volatile Organic Compounds，簡(jiǎn)稱為VOC廢氣）指的是揮發(fā)性的碳?xì)浠衔锛捌溲苌铮N類、芳烴類、醇類、醛類、酮類、酯類、胺類、有機(jī)酸等[1]。其對(duì)環(huán)境與人類生存處境的危害主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：
（1）在陽(yáng)光照射下，NOX與大氣中的VO C發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，生成臭氧、過氧硝基酰（PAN）、醛類等。光化學(xué)煙霧，造成二次污染，刺激人的眼睛和呼吸系統(tǒng)，危害人的身體健康。
（2）大多數(shù)VO C廢氣有毒、有惡臭，會(huì)使人患積累性的呼吸道疾病。在高濃度突然作用下，有時(shí)會(huì)造成急性中毒，甚至死亡。有些VOC廢氣（如3 ， 4-苯并芘、氯乙烯）能致癌。
（3）大多數(shù)VOC廢氣都易燃易爆，在高濃度排放時(shí)易釀成火災(zāi)和爆炸。近年來由于VO C造成的火災(zāi)和爆炸經(jīng)常發(fā)生。
（4）部分VOC廢氣可以破壞臭氧層。
2.VOC廢氣的治理技術(shù)
2.1傳統(tǒng)VOC廢氣治理技術(shù)
2.1.1回收技術(shù)
一般來說，對(duì)于高濃度（大于5 000 mg/m3）或比較昂貴的VOC廢氣，宜采用回收技術(shù)加以回收利用。常見的回收技術(shù)主要有吸附、冷凝等[2]。
（1）吸附技術(shù)。吸附技術(shù)設(shè)備簡(jiǎn)單，操作靈活，是有效、經(jīng)濟(jì)的回收技術(shù)之一。VOC廢氣去除率的高低取決于吸附劑的種類、VOC廢氣的組分與濃度、操作條件（溫度、壓力、濕度）等。常用的吸附劑有活性炭、沸石、分子篩、柱狀豁土、活性氧化鋁、硅膠等。目前，商業(yè)化的活性炭空氣凈化器的凈化層厚度在715-1126cm， VOC廢氣去除率可達(dá)90%[3]。
（2）冷凝技術(shù)。冷凝技術(shù)的設(shè)備和操作比較簡(jiǎn)單，回收物質(zhì)的純度較高。特別適用于回收氣量小、濃度高的有機(jī)蒸氣。近年來又出現(xiàn)了半導(dǎo)體制冷和液氮冷凝等新型冷卻設(shè)備，它們體積小，無機(jī)械運(yùn)動(dòng)，冷熱轉(zhuǎn)換快，應(yīng)用前景廣闊。
2.1.2催化燃燒技術(shù)
對(duì)于中等濃度或低濃度（小于1 000 mg/m3）的VOC廢氣，常見的銷毀技術(shù)主要有燃燒、等離子體、光催化降解和生物降解等，其他正在開發(fā)的方法有電化學(xué)法、電子床加熱法。
催化燃燒技術(shù)（AOGC）是指在較低溫度下，在催化劑的作用下使廢氣中的可燃組分*氧化分解，從而使氣體得到凈化處理的一種廢氣處理方法。該法適用于處理可燃或在高溫下可分解的有機(jī)氣體。
2.1.3液體吸收處理技術(shù)
在廢氣治理工程中，液體吸收法是常用的方法之一。該法不僅能消除氣態(tài)污染物，還能回收一些有用的物質(zhì)，可用來處理氣體流量一般為3000-15000m3/h、濃度為0.05%- 0.5%（體積分?jǐn)?shù)）的VOC廢氣，去除率可達(dá)到95%-98%。該技術(shù)采用低揮發(fā)或不揮發(fā)液體為吸收劑，通過吸收裝置利用廢氣中各種組分在吸收劑中的溶解度或化學(xué)反應(yīng)特性的差異，使廢氣中的有害組分被吸收劑吸收，從而達(dá)到凈化廢氣的目的。
2.2VOC廢氣新型治理技術(shù)
2.2.1生物法
生物法凈化VOC廢氣是近年來發(fā)展起來的空氣污染控制技術(shù)，它比傳統(tǒng)工藝投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，操作簡(jiǎn)單，應(yīng)用范圍廣，是有希望替代燃燒法和吸附凈化法的新技術(shù)。VOC廢氣的生物法凈化實(shí)質(zhì)上是利用微生物的生命活動(dòng)將廢氣中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變成簡(jiǎn)單的無機(jī)物（如CO2和H2O）及細(xì)胞物質(zhì)等。有機(jī)廢氣生物處理是一項(xiàng)新的技術(shù)，由于反應(yīng)器涉及到氣、液/固相傳質(zhì)及生化降解過程，影響因素多而復(fù)雜，有關(guān)的理論研究及實(shí)際應(yīng)用還不夠深入、廣泛，許多問題需要進(jìn)一步探討和研究，主要包括建立的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模式；填料特性以及如何克服顆粒物在濾床中積累造成的堵塞；動(dòng)態(tài)負(fù)荷（濃度和廢氣流量波動(dòng)較大）的調(diào)控；適工藝參數(shù)的確定；高濃度有機(jī)廢氣的治理；適合于特定有機(jī)物降解的細(xì)菌種類和接種方法等。
2.2.2膜分離法
膜分離法的基本原理是基于氣體中各組分透過膜的速度不同，每種組分透過膜的速度與該氣體的性質(zhì)、膜的特性與膜兩邊的氣體分壓有關(guān)。膜分離法凈化有機(jī)廢氣是根據(jù)有機(jī)蒸氣和空氣透過膜的能力不同，而將二者分開的。常用膜分離工藝有：蒸氣滲透、氣體膜分離和膜基吸收法。膜分離技術(shù)用于氣體凈化上的優(yōu)點(diǎn)是投資費(fèi)用低、分離因子大、分離效果好（即凈化效果好），而且膜法凈化操作簡(jiǎn)單、控制方便、操作彈性大。
2.2.3等離子體分解法
等離子體分解氯氟烴氣體的技術(shù)已到實(shí)用階段，植松信行研究了利用等離子體的化學(xué)作用分解氯氟烴之類難分解氣體為無害物的應(yīng)用。此技術(shù)可在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行的氯氟烴等氣體的處理。此過程采用二個(gè)系統(tǒng)，一系統(tǒng)利用高頻等離子體急速加熱，使溫度達(dá)10000℃利用等離子體的化學(xué)作用與水蒸汽接觸進(jìn)行分解的高溫加水系統(tǒng)；第二個(gè)系統(tǒng)是將高溫分解的排氣急冷到80℃下的排氣系統(tǒng)。該系統(tǒng)是由氯氟烴和水蒸汽的供給裝置、等離子體發(fā)生裝置、反應(yīng)爐、冷卻罐以及排水處理裝置等構(gòu)成。
2.2.4光催化降解技術(shù)
光催化降解可在常溫、常壓下處理多種VOC廢氣，處理成本相對(duì)較低。降解速率受吸附效率和光催化反應(yīng)速率的影響。TiO2是目前常用的光催化劑之一，Dibble等采用溶膠-凝膠法將TiO2固定在硅膠上，得到比表面積為70 m2/g的催化劑，反應(yīng)速率達(dá)每克催化劑催化三氯乙烯0.8μmol/min-1。Yamazaki-Nishida等[4]通過溶膠-凝膠技術(shù)將TiO2固定在玻璃小球上，紫外光照射8 min后即達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，三氯乙烯轉(zhuǎn)化率可達(dá)99.3%。目前光催化降解技術(shù)的研究方向主要集中在設(shè)計(jì)反應(yīng)器、完善催化劑的改性和固定化技術(shù)、光催化反應(yīng)的協(xié)同作用機(jī)理、光催化技術(shù)與其他處理技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用、開發(fā)催化劑等方面。
2.2.5臭氧分解法
臭氧分解法國(guó)內(nèi)未見報(bào)導(dǎo)，國(guó)外對(duì)此技術(shù)的研究也還。有研究表明O3可用于凈化地面廢氣，即能分解土壤中非揮發(fā)性有機(jī)物多環(huán)芳香有機(jī)物、脂肪族有機(jī)物、酚和殺蟲劑，此時(shí)用地面氣作O3載體。另外，研究人員還特別注意了O3處理后土壤的微生物狀態(tài)變化，結(jié)果顯示細(xì)菌減少99%，呼吸性能降低。為此，研究人員通過用純O3和未反應(yīng)的O3的分解控制技術(shù)，減少O3處理對(duì)土壤的生態(tài)系統(tǒng)的影響，從而達(dá)到安全的目的。
3.結(jié)束語
工業(yè)VOC廢氣的成分一般比較復(fù)雜，往往一種治理方法難以達(dá)到的效果，因此根據(jù)VOC廢氣的成分分析選擇適宜的治理方法顯得相當(dāng)有必要。
