有機(jī)廢氣處理技術(shù)及前景展望研究

王開(kāi)旵 劉飛

摘要：大氣污染一直都是人們關(guān)注的熱點(diǎn)話題，也是我國(guó)環(huán)境污染中最突出的問(wèn)題之一。如何有效處理有機(jī)廢氣，是我們當(dāng)前需要迫切解決的問(wèn)題。本文主要闡述了有機(jī)廢氣的處理方法及存在的問(wèn)題，希望今后工作中可以借鑒。

關(guān)鍵詞：有機(jī)廢氣;處理技術(shù);前景展望

中圖分類號(hào)：X701 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）12-00-01

Abstract：Air pollution has always been a topic of high concern and one of the most prominent problems in Chinas environmental pollution. How to deal with organic waste gas is an urgent need for us to solve at present.

Key words：Organic waste gas;Processing technology;Outlook

1 國(guó)內(nèi)外有機(jī)廢氣處理技術(shù)的概述

1.1 活性炭吸附法

吸附法，就是一種物質(zhì)附著在另一種物質(zhì)上，通過(guò)吸附來(lái)處理有害物質(zhì)。吸附法和物體表面張力、表面能等因素相關(guān)，要達(dá)到吸附的條件就必須有能引起吸附的動(dòng)力。這種動(dòng)力一個(gè)是溶劑水對(duì)疏水物質(zhì)的排斥力，另一個(gè)則是固體物質(zhì)對(duì)溶質(zhì)的親和力。吸附的材料分為物理吸附材料和化學(xué)吸附材料，兩種材料的不同，在吸附上就有所差別。化學(xué)材料吸附法就用疏水鍵來(lái)將有機(jī)廢氣中的有害污染物吸附掉。由于化學(xué)材料吸附法的疏水鍵這一特性，通常都是對(duì)水相的物質(zhì)去除，而有機(jī)廢氣中的水分少，故在廢氣方面應(yīng)用相對(duì)較少。有機(jī)廢氣通常用具有較強(qiáng)吸附能力的活性炭、沸石分子篩等，這種方法還有個(gè)優(yōu)點(diǎn)是這些吸附劑是可以循環(huán)利用的。大量的實(shí)驗(yàn)研究表明，纖維狀材料的比蜂窩狀或者是細(xì)小的顆粒狀材料有更好的吸附凈化作用。

1.2 液體吸收法

在工業(yè)有機(jī)廢氣的處理上，液體吸收法也是最常見(jiàn)的方法之一。這種方法既能吸收氣態(tài)中的污染物，又能回收部分可重復(fù)利用的物質(zhì)。液體吸收法一般處理的氣體流量在3000～15000m3/h、濃度控制在0.05%～0.5%的VOCs，清除的效率能達(dá)到95%。液體吸收法原理采用了揮發(fā)或者是不揮發(fā)的吸收劑，在通過(guò)吸收裝置時(shí)，讓廢氣中的有害成分被吸收，從而達(dá)到處理有機(jī)廢氣的要求。VOCs的吸收一般是物理吸收，根據(jù)有機(jī)物的相似相溶性，采用沸點(diǎn)高、蒸汽壓低的物質(zhì)作為溶劑，讓VOCs從氣態(tài)轉(zhuǎn)換到液態(tài)，再對(duì)吸收液進(jìn)行吸收處理。吸收法有很多的優(yōu)點(diǎn)，一是吸收劑的價(jià)格較低，對(duì)它的投資就能相應(yīng)減少，這樣可以節(jié)省成本;二是其運(yùn)行的費(fèi)用也低，這種方法適用于廢氣流量大，濃度高的有機(jī)廢氣處理。但吸收法也有缺點(diǎn)，一是要定期更換吸收劑，同時(shí)設(shè)備會(huì)因腐蝕而被破壞;其次是使用這種方法存在著二次污染，在選擇時(shí)需要謹(jǐn)慎。除此之外，對(duì)于廢氣量大、凈化要求高的有機(jī)廢氣來(lái)說(shuō)，物理吸收法就有一定的局限性。化學(xué)吸收法是通過(guò)溶劑中的某些化學(xué)物質(zhì)與有機(jī)廢氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最終將有害物質(zhì)去除。化學(xué)吸收法和物理吸收法相比而言，化學(xué)吸收法效率更高，它通常適用于無(wú)機(jī)廢氣的處理。

1.3 催化氧氣燃燒法

催化氧氣燃燒法對(duì)溫度的要求比較低，因此它更能節(jié)約資源，基本上不會(huì)造成二次污染。這種方法是通過(guò)讓易揮發(fā)的有機(jī)物和空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)，進(jìn)而生成二氧化碳和水。在燃燒過(guò)程中因揮發(fā)性有機(jī)物的濃度低，在化學(xué)反應(yīng)中不會(huì)產(chǎn)生可見(jiàn)的火焰。氧化法的進(jìn)行一是加熱讓揮發(fā)性有機(jī)物的廢氣達(dá)到能氧化的條件，二是采用催化劑來(lái)氧化。催化氧化的前提條件是在有壓力和常溫的環(huán)境下進(jìn)行的，通常是把金屬材料作為原料，以金屬材料作為原料，比如像鉑、鈀、鎳等，使廢氣中的有機(jī)污染物和空氣發(fā)生氧化反應(yīng)。

催化氧化反應(yīng)離不開(kāi)高效的催化劑，可以說(shuō)催化劑是整個(gè)催化過(guò)程中必不可少的物質(zhì)。隨著科技的進(jìn)步，整體式催化劑成了研究的重要方向，和粒狀催化劑相比，整體式催化劑在傳熱和降壓性能方面的優(yōu)勢(shì)就被凸顯出來(lái)，它的活性成分物質(zhì)，如鉑、鎳、銅等輔助催化劑，能大大提高催化劑反應(yīng)的活性，提高整體的反應(yīng)效率，因此在工廠廢氣的處理上被廣泛應(yīng)用。

1.4 生物氧化處理法

生物氧化處理法是在20世紀(jì)70年代開(kāi)創(chuàng)出來(lái)的一種技術(shù)。生物氧化處理法原理是利用有機(jī)廢氣作為原料，把有機(jī)物分解為二氧化碳、水和無(wú)機(jī)鹽。生物氧化處理技術(shù)分為兩部分，一種是生物吸收法，就是將微生物和有機(jī)營(yíng)養(yǎng)等組成的配料存在于液體中，有機(jī)廢氣中的氣體有機(jī)物在充分和懸濁物接觸后轉(zhuǎn)移到配好的液體配料中，微生物對(duì)有害物質(zhì)降解吸收。另一種生物濾過(guò)法，通過(guò)讓微生物附著在介質(zhì)上，有機(jī)廢氣中的物質(zhì)通過(guò)介質(zhì)傳導(dǎo)讓微生物對(duì)有害物質(zhì)進(jìn)行降解。生物氧化處理法技術(shù)的所需設(shè)備簡(jiǎn)單易操作，相對(duì)投入的各項(xiàng)費(fèi)用少，且不會(huì)造成二次污染，但在實(shí)用性方面還是有一定的缺陷，我國(guó)的這種方法還有待進(jìn)一步提高和完善。

2 幾種主要有機(jī)廢氣處理技術(shù)比較與總結(jié)

2.1 適用范圍的比較

活性炭吸附法適用于污染物濃度低于2000mg/m3的有機(jī)廢氣處理，在酸性和堿性的環(huán)境中，酸性環(huán)境吸附效果是高于堿性環(huán)境的，創(chuàng)造的氣溫環(huán)境一般都為常溫，如果溫度過(guò)高，就可通過(guò)裝置冷氣設(shè)備達(dá)到降低氣溫的目的，讓吸附效果發(fā)揮到最好，溶劑吸收法適用于高濃度的有機(jī)廢氣污染或者是大風(fēng)環(huán)境下的低濃度有機(jī)廢氣處理。

催化燃燒法適用于污染物濃度在2000～6000mg/m3的有機(jī)廢氣處理，如果廢氣的溫度大于180℃，或廢氣的濃度低于2000mg/m3和廢氣中含有硫這種化學(xué)成分的，此技術(shù)是不可用的。

生物氧化處理技術(shù)適用于處理總有機(jī)碳在1000mg/m3以下的，廢氣流量小于50000m3/h，廢氣溫度小于40℃以下廢氣。

2.2 存在問(wèn)題的比較

2.2.1 活性炭吸附和再生處理

活性炭吸附只是將污染的物質(zhì)吸附到了自身上，并沒(méi)有從根本上徹底清除掉，當(dāng)多種氣態(tài)污染物同時(shí)存在時(shí)，活性炭的吸附能力就會(huì)大大減弱，完全低于只吸附一種氣體物質(zhì)的吸附效率。在處理吸附趨近飽和狀態(tài)的活性炭時(shí)，一種是采用直接燃燒掉和深坑填埋，但這樣處理會(huì)造成資源的浪費(fèi)。另一種方法是將活性炭重復(fù)利用，這種方法也是有缺陷的，比如再生過(guò)程中活性炭會(huì)損失一部分，且再生的活性炭吸附能力也會(huì)下降，也易造成二次污染。

2.2.2 吸收液吸收效率低

液態(tài)的吸收法是讓污染物從氣態(tài)轉(zhuǎn)化到液體的物理變化。氣態(tài)的污染物處理只能針對(duì)于在大風(fēng)量和低濃度有機(jī)物處理，對(duì)于這種條件人為的控制是有一定難度的，因此這種方法有待進(jìn)一步的提高。

2.2.3 催化劑選擇苛刻

在使用到催化氧化燃燒處理法來(lái)處理有機(jī)廢氣時(shí)，必須應(yīng)對(duì)外界高溫、高濕等惡劣條件，因此選擇的催化劑就要具備高活性、高熱穩(wěn)定性以及一些抗毒力。催化劑一般選擇的都是鉑、鈀等貴金屬，這就大大增加了催化氧化處理的難度和成本，因此這種方法對(duì)催化劑的要求相當(dāng)苛刻。

2.2.4 生物處理法的選擇

微生物對(duì)鄰苯二甲酸酯類等有機(jī)物的降解溶解速度很慢，這種方法主要由聚合物和復(fù)合物的分子能抵抗生物性降解，微生物不能破壞化合物內(nèi)部的一些敏感反應(yīng)鍵，從而限制了生物技術(shù)在這方面的應(yīng)用。

3 新技術(shù)的展望

經(jīng)過(guò)科研人員的反復(fù)試驗(yàn)，研究出了幾種新型廢氣處理技術(shù)，例如膜分離技術(shù)，膜分離技術(shù)根據(jù)有機(jī)廢氣的組分不同，通過(guò)半透膜不同，將有機(jī)廢氣分離出來(lái)進(jìn)行處理達(dá)到凈化的目的。還有等離子技術(shù)是在廢氣中釋放活性離子，讓這些活性離子和有機(jī)廢氣物質(zhì)等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最終生成無(wú)害物質(zhì)。這兩種都是新型技術(shù)，對(duì)裝置的材料要求相對(duì)較高，經(jīng)過(guò)發(fā)展研究后，讓這種裝置更經(jīng)濟(jì)更適宜。隨著不斷的深入研究，關(guān)于處理有機(jī)廢氣的技術(shù)會(huì)更加科學(xué)合理，它的前景值得瞻望，值得人們期待。

綜上所述，通過(guò)對(duì)目前的幾種處理有機(jī)廢氣的技術(shù)進(jìn)行闡述，對(duì)未來(lái)的新技術(shù)所做的展望，相信我國(guó)的環(huán)境問(wèn)題能得到解決，依靠發(fā)展科技的力量，研究出更好的技術(shù)，從而解決有機(jī)廢氣帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題。

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收稿日期：2019-10-13

作者簡(jiǎn)介：王開(kāi)旵（1987-），男，漢族，本科學(xué)歷，環(huán)境中級(jí)職稱，研究方向?yàn)榄h(huán)境管理。