揮發性有機廢氣治理技術進展分析

陳哲銘 夏友超 邵小林

（浙江環科環境咨詢有限公司 浙江杭州 310007）

揮發性有機廢氣治理技術進展分析

陳哲銘 夏友超 邵小林

（浙江環科環境咨詢有限公司 浙江杭州 310007）

文章分析了揮發性有機廢氣治理技術的現狀，探析了揮發性有機廢氣治理技術的進展以及應用，旨在為廣大參與揮發性有機廢氣治理技術研究的工作人員提供一定的參考。

揮發性有機廢氣；治理技術；進展

1 前言

揮發性有機廢氣指的是在沸點在高溫條件下，飽和蒸汽壓高于133.3Pa的容易揮發的有機化合物，成分主要包括硫烴、含氧烴、氮烴、鹵代烴、烴類以及低沸點的多環芳香烴，揮發性有機廢氣在一定程度上能夠威脅人的身體健康，同時還對環境造成一定的危害。因此，必須對揮發性有機廢氣進行治理，由于傳統的揮發性有機廢氣治理技術僅針對高、中濃度的揮發性有機廢氣進行治理，對于低濃度揮發性有機廢氣的治理效果相對較弱。因此，針對揮發性有機廢氣治理技術的創新發展和應用已經成為現代社會廣泛關注的熱點話題。

2 揮發性有機廢氣治理技術的現狀分析

在涂漆、塑料、化工以及其他生產中，會形成許多揮發性的有機廢氣，這些揮發性的有機廢氣如果沒有經過特殊的處理就排放到空氣中，不僅會對環境造成嚴重的危害，還會影響人的鼻、眼、心、肝、肺等器官，甚至會導致人體的器官出現變態反應源，長期吸入這些氣體，會致殘和致癌。由于揮發性有機氣體對人體的危害，其處理技術越來越受到人們的重視，并且為了限制揮發性有機氣體的排放，許多國家都頒布了相應的法令，揮發性有機氣體的處理已經成為治理環境污染的關鍵以及重點。目前，我國對于揮發性有機氣體的處理包括吸收法、吸附法等傳統的治理技術，這些技術在實際應用的過程中存在很大的限制，通常這些方法只適合應用在高、中濃度揮發性有機氣體的治理中，而對于低濃度揮發性有機廢氣的質量方面，其效果相對微弱。因此，針對我國揮發性有機廢氣治理技術的研究以及創新，已經成為現代社會關注的熱點話題，通過不斷的對現有的治理技術進行改革和創新，然后積極的引入國外新建的技術理念以及方法，逐漸的形成具有中國特色的揮發性有機廢氣治理體系，以此消除揮發性有機氣體對環境以及人體造成的影響。

3 揮發性有機廢氣治理技術進展以及應用

3.1 微波催化氧化技術及其在揮發性有機廢氣治理中的應用。微波催化氧化技術有效的集合了傳統的填料吸附技術、空氣凈化技術以及解吸技術等的特點，實現了傳統解吸治理方式向微波解吸治理方式的轉變。治理揮發性有機廢氣過程中微波催化氧化技術的應用，能夠有效的縮短廢氣的解吸和吸附時間，顯著的降低了各種能源的消耗和浪費。同時，微波催化氧化技術在治理揮發性有機廢氣的過程中還具有非常好的經濟性，現在采用的吸附劑的吸附效果非常好，并且至少能夠連續使用二十次，在反復使用的過程中都具有非常好的吸附效果。從技術發展的角度來看，揮發性有機廢氣的治理中微波催化氧化技術的應用，和其在污水治理中的應用原理以及方法相一致，僅需要對一些細節問題進行改進，然后進一步的加強試驗和研究，能夠有效的提高揮發性有機廢氣的處理效率。

3.2 活性炭纖維治理技術及其在揮發性有機廢氣治理中的應用。活性炭纖維治理技術與傳統的碳吸附技術相比，比較新穎以及吸附效果更佳理想的揮發性有機廢氣的治理技術。該種揮發性有機廢氣治理技術的原理表現為：通過應用最先進的高效吸附性、環保材料的活性炭纖維，活性炭纖維的內表面和外表面都分布了許多吸附能力非常強的碳原子，并且由這些碳原子共同組成了一道具有強吸附能力的表面性結構，對于揮發性有機廢氣具有非常好的吸附效果，能夠有效的滿足治理揮發性有機廢氣的實際需求。通過對活性炭纖維和傳統的碳吸附材料進行比較得知，活性炭纖維具有非常特殊的化學結構和物理結構，同時還具有吸附速度快、吸附容量大、再生容易、表面積大、微孔豐富、含碳量高等眾多優點，因此，在治理揮發性有機廢氣的過程中，活性炭纖維治理技術具有非常好的應用效果，值得將活性炭纖維治理技術廣泛的推廣和應用在揮發性有機廢氣的治理中。

3.3 生物治理技術及其在揮發性有機廢氣治理中的應用。生物治理技術在揮發性有機廢氣治理中應用的原理表現為：主要是通過利用一些以發揮性有機廢氣中的有機物為兩份的微生物，通過這些微生物的新陳代謝以及降解之后，將有機物轉化成水、二氧化碳等無機物。但是生物治理技術在揮發性有機廢氣治理中的應用和在廢水處理相比，很難保證在氣相中不產生有害物質，因此在實際應用的過程中應該保證氣態污染物的液化，在液相的狀態下進行各種污染物的生物吸附、新陳代謝以及降解，其效果比氣相治理效果明顯。目前，國內外對于生物治理技術在揮發性有機廢氣治理中應用的研究已經獲得了一定的進展，但是尚未形成完善的技術理論以及方法體系，還需要進行進一步的深入研究。

3.4 納米材料凈化技術及其在揮發性有機廢氣治理中的應用。納米材料指的是晶粒尺寸為納米級的超細材料，納米粒子具有表面活性中心多、表面積大等特點，具有非常好的催化作用，在催化劑采用納米粒子，能夠有效的提高反應速率，甚至納米催化劑的應用能夠將原來不能進行的反應也可以完全進行。納米TiO2是一種粒徑介于1nm～100nm之間的高功能精細無機產品，具有活性高、比表面積大等眾多優點，其在氣態污染物的治理方面具有非常顯著的優勢。納米TiO2的降解激勵表現為：在光照條件下，納米TiO2能夠把有機物質轉化成有機酸、水、二氧化碳等，納米TiO2的光催化劑在揮發性有機廢氣以及室內空寂凈化等方面具有非常廣泛的應用前景。

3.5 膜基吸收凈化技術及其在揮發性有機廢氣治理中的應用。膜基吸收凈化技術和傳統的膜分離技術相比，吸收劑決定了膜基吸收的選擇性，同時膜基只需要在較低的推動力作用下就能夠進行吸收，保證兩相流體進行自動流動，保證了接觸界面的穩定性。膜基吸收凈化技術在揮發性有機廢氣中的應用，主要包括兩種中空纖維膜：其一，對吸收劑進行脫吸操作的膜，在抽真空或者加熱調

價下，能夠吸出吸收劑中的有機物，脫吸膜在揮發性有機廢氣治理中的應用如圖1所示，他對VOCs具有選擇性透過作用，不允許吸收劑通過，以此保證脫吸過程能夠順利的進行；其二，對揮發性有機廢氣進行吸收的膜，揮發性有機廢氣治理中吸收劑具有非常高的溶解性，但是對空氣中的其他成本不溶解，并且吸收劑還是一種不揮發、無毒、惰性的有機溶劑，吸收膜在揮發性有機廢氣中的應用過程如圖2所示，在實際應用的過程中，始終保持液相壓力低于氣相壓力，以此保證膜能夠有效的吸收氣體。

圖1 脫吸膜對VOCs進行脫吸時壓力分布和氣液濃度圖

圖2 吸收膜對VOCs進行脫吸時壓力分布和氣液濃度圖

4 結語

總而言之，我國以及世界范圍內對于揮發性有機廢氣治理技術的研究都投入了非常大的精力，目前已經開發和應用的揮發性有機廢氣治理技術中，微波催化氧化技術、活性炭纖維治理技術、生物治理技術、納米材料凈化技術、膜基吸收凈化技術等在實踐應用中都獲得了非常好的效果，有效的克服了傳統揮發性有機廢氣治理技術的弊端。同時，由于不同的治理技術具有不同的特點，在實踐應用的過程中，應該根據具體的狀況，選擇相應的治理技術，這樣才能夠獲得最好的治理效果。

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表4 不同濕度下PM2.5濃度與能見度的對應值

結合圖6和表4可以得出，能見度與PM2.5的擬合曲線均在PM2.5濃度為50 μg/m3左右出現拐點，即在大于50μg/m3的范圍內，能見度隨著PM2.5濃度下降而提高的趨勢較慢，而當PM2.5濃度小于50 μg/m3時，能見度隨著PM2.5濃度下降呈現顯著上升趨勢。

3 結語

3.1 對杭州市區大氣能見度和PM2.5數據關系分析表明，大氣能見度與PM2.5濃度呈負相關，且大氣濕度對能見度造成的影響不可忽略。

3.2 不同相對濕度下，大氣能見度與PM2.5的關系可以用非線性冪函數進行擬合，且擬合程度較高，說明擬合公式可以較好反映杭州市區能見度與PM2.5的真實情況。

3.3 能見度與PM2.5擬合曲線大概在50μg/m3左右出現拐點，這說明在大于50μg/m3的范圍內，能見度隨PM2.5降低而改善的情況不明顯，只有當PM2.5濃度小于50μg/m3時，能見度隨著PM2.5濃度下降呈現顯著上升趨勢。因此這也說明在杭州市區開展大氣污染治理的過程中，只有將PM2.5濃度控制到一定濃度以下時，才能在大氣能見度方面看到明顯改善。

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