分析揮發性有機廢氣治理技術的研究現狀及展望

張培寶

（濟寧市鄒城生態環境監控中心 273500）

揮發性有機廢氣是大氣污染物中最常見的一種氣體，在日常生活中揮發性有機廢氣主要來源于交通工具的尾氣排放，在工業生產中，揮發性有機廢氣主要來源于化工行業、石油行業等的廢氣排放。揮發性有機廢氣在達到一定的沸點時，極容易揮發出硫烴、含氧烴、氮烴、鹵代烴、烴類以及低沸點的多環芳香烴，這些廢氣一旦被人體、動物或植物吸入體內，就很有可能造成一定程度的傷害，因此對于揮發性有機廢氣處理技術的研究是十分重要的事情。

1 揮發性有機廢氣的危害

揮發性有機廢氣多為混合氣體，其主要成分包含烴類、氨、硫化物、醛類等，雖然揮發性有機廢氣在空氣當中占比不高，但是因為揮發性有機廢氣的各組分與空氣組分混合共存，因此造成了揮發性有機廢氣難以處理的現狀。揮發性有機廢氣除了對環境有污染以外，對人的身體健康也有很大的危害。揮發性有機廢氣中的某些組分可以與空氣中的二氧化氮發生化學反應形成臭氧，臭氧會刺激人眼，長時間接觸容易導致視力下降或模糊；刺激和破壞呼吸道黏膜，誘發咳嗽，喘憋等不適；破壞正常的細胞代謝，加速衰老，出現神經系統異常；破壞體內的維生素E，造成色斑，皮膚打皺等，長此以往人體甚至會出現器官衰竭、畸形、癌變等情況，揮發性有機廢氣不僅對人類存在傷害，對有所的動植物都存在傷害，揮發性有機廢氣會在一定程度上阻礙植物的正常生長。

2 分析揮發性有機廢氣的治理技術現狀

揮發性有機廢氣相較于其他環境污染氣體而言，在治理上更加困難，同時也是對大氣污染比較嚴重的一種廢氣。現階段每年大約有2500-3000萬噸的揮發性有機廢氣被排放到空氣當中。對于揮發性有機廢氣的治理技術越來越受到國家的重視，并且國家在揮發性有機廢氣的排放上也制定了相關的法令，限制或禁止工廠對揮發性有機廢氣的排放[2]。《加油站油氣排放控制和限值》明確規定加油站油氣排放處理裝置的油氣排放質量濃度應小于等于20g/m3,通過三次汽油回收，可以有效減少油氣的排放，從而降低加油站在加油過程中廢氣的排放量。在汽車維修噴漆方面,要求應用密閉噴漆房，在油漆烤房內安裝了廢氣凈化裝置的，要對廢氣凈化裝置的進行全面的檢測，確保廢氣凈化裝置能夠正常工作。《木質家具制造業大氣污染物的排放標準》規定企業生產使用的處于即用狀態的涂料揮發性有機物含量限值為500g/L，對通過設備排氣筒排放的各類大氣污染物的最高允許排放濃度限制都進行了規定，其中苯為0.5mg/m3、苯系物為15mg/m3、非甲烷總烴為40mg/m3、顆粒物為10mg/m3。但是在許多的大型的工業生產過程中，并沒有配備揮發性有機廢氣的凈化處理技術，造成部分揮發性有機廢氣無法進行清潔處理，造成了揮發性有機廢氣的擴散。

3 揮發性有機廢氣的來源及治理

相關部門研究資料表明：從2018年到2020年，國內揮發性有機廢氣治理率從53.91%增長到77.82%。對于揮發性有機廢氣的治理無疑是從生產的源頭、生產的過程以及廢氣的排放上進行治理，而在這三種過程上，從生產的源頭對揮發性有機廢氣進行治理，無疑是最有效的。工廠在生產材料的選擇上，選擇對環境無污染的材料，就可以從源頭上杜絕揮發性有機廢氣的產生，但是源頭治理對于各行業來說，難度比較大，清潔式能源成本比較高，因此在實際的使用過程中，只能做部分替代，而無法做到全部更換。過程管控是在生產過程中減少揮發性有機廢氣的排放量，目前石化、煉化等化工行業已經開始對生產過程進行管控，但是由于過程管控的投資成本相對較大，在一些小型的化工企業中無法得到應用。末端處理是對生產過程中產生的揮發性有機廢氣進行清潔處理的最后一步，因此廢氣的處理一定要到國家相關標準，才能排放，避免對環境造成污染。

4 對揮發性有機廢氣治理技術進行展望

4.1 生物處理技術

生物處理技術，是利用微生物對會發性有機廢氣進行處理。微生物可以將揮發性有機廢氣中的有機成分轉化為二氧化碳和水等簡單的細胞組成物質或無機物。在應用生物處理技術處理揮發性有機廢氣時，各類有害物質在氣相中進行轉化是難以保證其轉化率的，在轉化過程中要將氣態的揮發性有機廢氣通過物理手段轉化為液態的揮發性有機廢氣。微生物在液態的有機揮發性廢氣中才能更好的發揮作用，更好的對揮發性有機廢氣進行處理。

4.2 微波催化氧化技術

微波催化氧化技術，不僅具有空氣凈化技術的優點，還具有解析技術的優點，微波催化氧化技術是在二者的基礎上發展起來的一種更加行之有效的，處理效果更好的揮發性有機廢氣的處理技術，在揮發性有機廢氣的處理上，在能源的消耗與浪費上明顯減少了，有效的縮短了有機揮發性廢氣的處理時間，在該技術中，常用的催化劑可以連續應用20次以上，所以利用該技術進行揮發性有機廢氣的處理也更加的經濟實惠[4]。微波催化氧化技術對廢氣的處理與其在污水的處理方法上有異曲同工之妙，只不過是在某些細節的處理上存在一定的差異，需要相關的技術人員進行研究，找打更加適合廢氣處理的方法。

4.3 活性炭纖維吸附技術

在揮發性有機廢氣治理技術上，活性炭纖維吸附技術算是近幾年發展起來的比較有效的揮發性有機廢氣的處理技術，活性炭纖維吸附技術與活性炭吸附技術是不同的，其吸附能力更強，對于廢氣的處理效果也更佳，而且活性炭纖維材料也更加的環保，本身不會對環境造成任何污染。因此其在揮發性有機的廢氣的處理上已經大量應用活性碳纖維吸附技術代替活性炭技術，有數據表明活性碳纖維吸附技術在廢氣濃度高達1×10ˉ3時，其對廢氣的吸附效率可以高達95%。活性炭纖維與傳統的炭吸附材料相比物理及化學結構獨特，活性炭纖維的含碳量更高，因此對廢棄的吸附作用也更強，而且活性炭纖維的吸附容量與傳統的活性炭相比也更大，對廢棄的吸附速度也更快，對廢氣的處理效果顯著，值得推廣[5]。

4.4 納米材料凈化技術

納米材料進凈化技術是近年來在揮發性有機廢氣治理上出現的一種比較新的處理技術。納米材料是一種超級細的材料，納米材料的表面積很大，活性中心也比一般的材料多，具有非常強的吸附能力和一定的催化作用，在揮發性有機廢氣的治理上轉化速度快，而且納米催化劑還可以將原本不具備反應能力的物質轉化為具有反應能力的物質，在光照條件下，可以激活納米材料，將有機物轉化為小分子，因此納米材料凈化技術在揮發性有機廢氣的治理上應用前景是十分廣闊的。

4.5 等離子處理技術

在物質第四形態中，等離子體是其中的組成部分之一，屬于一種分子，由許多帶電粒子對異味氣體反復攻擊而形成的，其速度為300～3000萬次/秒，將廢氣中的不同成分裂解、電離，從而產生氧化化學反應的一個過程，促使有害物向無害物逐漸轉變。在揮發性有機廢氣的治理上應用等離子處理技術，可以在一定程度上降解有機分子，但是等離子處理技術無法對揮發性有機廢氣中的二氧化碳進行處理，因此可能造成二氧化碳對空氣的污染，也就無法保證處理效率[6]。

4.6 燃燒處理技術

4.6.1 蓄熱燃燒法

蓄熱染發是利用蓄熱裝置，將物體燃燒時產生的熱量全部儲存起來，直到溫度達到700至800攝氏度，然后對廢氣與空氣的混合物進行加熱，加熱時間大約0.3至0.5秒，使廢氣在高溫下得到充分的分解和轉化，變成無害物質。利用蓄熱燃燒法處理揮發性有機廢氣方法比較簡單，利用蓄熱燃燒法對高濃度廢氣進行處理效果更佳，對于低濃度廢氣處理可以通過添加助燃劑和加熱進行處理，不過這樣處理能耗比較大。

4.6.2 催化燃燒法

催化燃燒法是通過把揮發性有機廢氣加熱到200～300℃，再催化床催化燃燒的過程中，將有害物質轉化成對環境無污染的二氧化碳和水，從而達到凈化空氣的目的。催化燃燒法需要的燃燒溫度比較低，因此在一定程度上節約了能源，工藝也比較簡單，操作起來比較方便，并且凈化率高，對環境沒有二次污染，而且裝置體積比較小，不會占用大量的空間，設備的維修與折舊費用也比較低[7]。利用催化燃燒法處理高溫中濃度的揮發性有機廢氣效果更佳，能夠小小的去除其中的有害物質，降低降低環境污染，因此在國內外的化工企業廢氣處理中都得到了廣泛的使用，不過催化燃燒法雖然對高溫中濃度的廢氣處理效果很好，但是對于低濃度、大風量的揮發性有機廢氣的處理效果并不理想。

5 結束語

在通常情況下，由于揮發性有機廢氣是由多種有害物質組成的，在其處理的過程中，如果只使用一種處理技術，是無法將揮發性有機廢氣中的有害物質全部處理轉化的，因此也就無法達到尾氣處理排放標準。所以在揮發性有機廢氣的處理中，我們可以采用多種處理技術組合使用的處理方式，使尾氣中的有害物質得到有效的處理。常見的工藝組合有：吸附-吸收組合技術，等離子-吸收處理技術，吸附-燃燒處理技術等。