VOC廢氣處理技術探討

謝銀花(浙江東亞藥業股份有限公司，浙江 臺州 317108)

0 引言

VOC廢氣是一類污染性較強的氣體，大量排放將造成大氣環境嚴重污染，間接影響人類生存環境，同時VOC廢氣中包含的物質大部分都有毒性，若被人體吸入將威脅到人的身體健康，甚至是生命安全，會讓人痛苦不堪。因此，無論是出于環保考慮還是國民身體健康考慮，國內醫藥化工企業要重視VOC廢氣處理工作，有必要了解對應廢氣處理技術，再結合實際條件、需求選擇對應技術去處理VOC廢氣，而為了更了解VOC廢氣處理技術，就有必要展開相關研究。

1 VOC廢氣的危害性

1.1 環境污染性

在醫藥化工的生產工作中普遍會使用到脂肪族化合物、鹵代烴、芳香族等化學溶劑，這些溶劑在化學物質性質上屬于揮發性有機化合物，而在生產末端排放的廢氣中會夾帶大量的此類物質，這時就產生了VOC 廢氣。VOC 廢氣的排放使得此類物質對外揮發，大部分借助揮發作用將進入大氣環境，促使大氣環境被污染，部分功能減弱，甚至喪失部分功能。這種情況下，大氣環境受污染后的功能性減弱，勢必對人類生存環境造成影響，說明VOC 廢氣具有比較嚴重的環境污染性，對全人類而言都是一種危害[1]。

1.2 致病致死率高

VOC 廢氣中絕大部分物質對于人體而言都是有毒的，如果被吸入就會導致人中毒，或者破壞人的神經，導致人生病或留下終身損傷，諸如VOC廢氣中的苯類化合物就會導致人體中樞神經損傷，促使人出現神經系統障礙，還會損害人的血液與器官，帶來敗血癥等嚴重疾病，若情況足夠嚴重，是可能導致人在短時間內死亡的。VOC廢氣的致病、致死率很高，必須得到妥善處理。

2 VOC廢氣的處理技術分析

2.1 熱破壞法

熱破壞法具有兩種形式，分別為：(1)直接燃燒處理形式，這種形式的熱破壞法是直接用火焰燃燒VOC廢氣，利用高溫破壞VOC物質，或者促使物質改性為無害物質。(2)催化燃燒處理形式，該形式是在直接燃燒處理基礎上，在燃燒的同時加入對應催化劑，諸如金屬鹽或者是金屬，這樣能讓燃燒更加充分，能進一步加快物質的化學反應速度，短時間內可完成廢氣處理。兩種熱破壞法形式互有優劣，前者應用簡便、容易控制，但處理效果相對較弱，后者處理效果則非常優秀，在適用條件下處理效果可達99%以上，而后者的缺陷就在于應用復雜、難以控制，還因為催化劑的大量消耗與催化劑載體(諸如陶瓷就是常用的催化劑載體，)的使用會帶來較大的成本消耗，同時后者催化劑的種類比較少，這一點還有待研究。另外，熱破壞法只適用于濃度較低的VOC廢氣處理中，若濃度較高則不建議使用該方法，而醫藥化工企業因為有機溶劑使用量比較高，所以VOC廢氣的濃度較高，這時如果要使用熱破壞法來進行廢氣處理，就必須將該方法作為其他方法的輔助，在過程中熱破壞法能夠起到的作用是降低VOC廢氣濃度，可提高后續方法的使用效率與質量，如某醫藥化工企業就采用了這種方案，先通過熱破壞法使VOC廢氣濃度降低了43%，后通過生物處理法進行了下一步處理，最終排放出的廢氣中VOC的濃度只有初始值的0.3%，處理效果良好[2]。

2.2 生物處理法

生物處理法在VOC廢氣處理中主要能夠轉化CO2、H2O物質，且處理效果可觀。生物處理法的應用流程并不復雜，大體可以分為三個步驟：(1)設立蓄水池，將蓄水池作為VOC廢氣排放點，使得VOC廢氣排放之處遇水接觸，這樣VOC廢氣內的有機污染物質就會在水中迅速溶解；(2)在蓄水池中安防液膜裝置，使得VOC廢氣中溶解的物質會集中到液膜上，借助液膜的滲透性，可以逐漸將這些物質轉移到生物膜上，生物膜上的微生物就會逐步吸收這些物質；(3)微生物吸收溶解有機物之后，會通過自身生理代謝促使物質被降解，降解后的物質就是無害的有機物或無機化合物。生物處理法的優點在于處理效果突出、應用步驟簡便，缺點在于運維成本高、環境要求嚴格，同時適用范圍比較小，不適用于廢氣中VOC物質種類過多的條件，因此一般不建議單純使用生物處理法進行VOC廢氣處理，可以與其他處理技術結合。同理，醫藥化工企業的VOC廢氣就包含了多種VOC物質，因此不可單獨使用生物處理法，可以參照上文2.1與熱破壞法結合使用，但也可以與其他方法結合。

2.3 吸附法

吸附法的工藝最為簡單，主要是在VOC廢氣排放通路上放置活性炭，活性炭具有細孔結構特征，該特征使得活性炭具有吸附與篩率作用，因此當VOC廢氣經過通路上活性炭時，廢氣內的有機揮發物質就會被吸附在活性炭上，這樣就完成了VOC廢氣處理。同時如果需要進一步提高活性炭的處理效果，還可以使用氧化鐵、臭氧技術對活性炭進行處理，這能增強活性炭的吸附作用。吸附法的應用具有效果好、效率高、能耗低、安全性高、成本低廉等諸多優勢，但缺陷在于為了保障VOC廢氣能與活性炭完全接觸，需要配置較大體積的設備，避免廢氣在處理前外泄，這會擠占一定的空間，帶來一部分額外成本，且每一塊活性炭在使用了一段時間之后都需要人工更換，這時更換活性炭的人員要承擔較高的安全風險，有可能會吸入殘留的VOC廢氣。在醫藥化工企業中吸附法可以單獨使用，目前也確實有很多企業正在使用該方法，如某企業通過吸附法處理VOC廢氣，處理效果高達98%，但值得注意的是，因為吸附法的活性碳更換環節有安全風險，所以企業一定要做好防護要求，并予以防護管理。

2.4 液體吸收法

液體吸收法是一種綜合性方法，其具有兩個處理步驟，分別為：(1)物理性處理，即參照生物處理法中的蓄水池設施，在液體吸收法中也要設置對應的蓄水池，隨后將煙氣排放到蓄水池中，利用水溶解VOC廢氣中具有水溶性的揮發性有機物，溶解后的物質將被回收，隨即進行解析，去除掉水中有害物質即可，其中水就是吸收劑；(2)化學性處理，即因為VOC廢氣中有一部分揮發性物質不具備水溶性，或者水溶性極差，所以利用水作為吸收劑難以處理此類物質，這時就要通過化學處理方法進行清除，例如使用溶劑促使不溶于水的揮發性有機物發生化學反應，改性成為無害物質或者直接揮發。液體吸收法的優點在于適用面廣，在物理方法與化學方法的相互作用下，基本上VOC廢氣中任何揮發性有機物都可以被處理，且處理效果可觀，但該處理方法的缺陷也非常明顯，即成本高、工藝復雜、工序繁瑣、效率偏低。另外，液體吸收法在一定程度上可以實現物質的循環利用，這一表現主要體現在物理性處理環節，即因為水吸收了部分有害物，而部分有害物通過回收、加工可以應用于其他領域，所以該方法開發了VOC廢氣的循環利用價值，這是該方法的特點。液體吸收法同樣可以在醫藥化工企業中使用，其回收得來的物質不僅能夠再次應用到醫藥產品生產中，還能供給到其他行業，給醫藥化工企業帶來經濟收益，而因為醫藥化工企業VOC廢氣內的物質較多，所以單獨使用液體吸收法往往會導致工序更加繁瑣，甚至要利用回路反復處理，面對這種情況還是建議醫藥化工企業將液體吸收法與其他方法結合來使用，而液體吸收法可以在結合關系中占主導地位。

2.5 氧化法

氧化法也具有兩種形式，分別為：(1)催化氧化，即催化氧化就是通過催化劑作用，使得VOC廢氣中的揮發性有機物氧化。可以看出催化氧化的核心在于催化劑，在應用中需要慎重選擇催化劑，目前該方法中常用催化劑可以分為貴金屬催化劑、非貴金屬催化劑兩類，其中后者因為成本較低，所以應用的比較多，但使用中需要對催化劑進行特殊處理，諸如MnO2就是非貴金屬催化劑，應用之前需要先與一定比例的粘合劑混合，這樣是為了避免此類催化劑在廢氣處理中中毒而喪失活性。在催化劑正確使用的情況下，催化氧化方法能夠徹底對VOC廢氣進行處理；(2)熱氧化法，即該方法主要利用相關熱力設備讓VOC廢氣氧化，相關熱力設備中比較常見的有氣體焚燒爐等，應用中利用天然氣等助燃氣提高溫度，隨后進行二段燃燒，前一段為混合燃燒，目的是讓催化劑與揮發性有機物質充分混合，第二段為最終焚燒，能夠去除廢氣中的有害物質。氧化法的使用優點在處理效果好，缺點在于成本高、適用范圍取決于催化劑種類，且能耗較大。氧化法可單獨應用于醫藥化工企業的VOC廢氣處理中，但企業必須考慮自身經濟條件，原因在于醫藥化工企業VOC廢氣濃度高、有機物質種類多，若使用氧化法就需要使用大量、多種催化劑，且過程中存在較大的催化劑損耗，因此醫藥化工企業使用氧化法需要承擔的成本比其他行業更高，這一點必須慎重考慮。

3 結語

綜上，VOC廢氣危害性較高，因此醫藥化工企業必須進行嚴格處理。采用文中提出的五項處理技術，醫藥化工企業可以根據實際需求進行技術選型，選擇處理效果高，且企業本身可以承擔的處理技術即可。