VOCs 有機廢氣處理技術的應用現狀研究

更新時間：2020-12-28 14:09 來源：黑龍江科學作者: 王彥麗閱讀：11782

摘要：針對 VOCs 有機廢氣治理相對落后的現狀，提出應綜合運用現代技術，如低溫等離子處理技術、生物技術、微波催化氧化技術、冷凝技術、納米材料凈化技術、膜分離技術等對 VOCs 有機廢氣進行凈化處理，促進大氣污染的綜合處理，實現環境效益與經濟效益的協調發展。

作為空氣污染物的主要成分， VOCs 有機廢氣基本上都來自于有機溶劑的揮發作用，如噴漆、涂料等,其含有如苯類、怪類、氨、硫化物、醛類等化學成分，如果不及時治理，將對環境與人們的健康產生威脅。

1 VOCs 有機廢氣的危害與現狀

1.1 VOCs 有機廢氣排放的危害

VOCs 有機廢氣源于煤、石油等燃料燃燒以及噴漆、涂料、塑料等化工品的生產過程，如果這些廢氣不經處理任意排放到空氣中 , 會對環境帶來很大的危害 ,揮發物質會與空氣中的二氧化氮結合形成臭氧，其產生的光化學煙霧和刺激性氣味會刺激眼睛與呼吸道,并損傷心肺功能與肝臟等重要人體器官，如果長期置于揮發性有機廢氣中，甚至會導致癌變,對人體健康產生巨大的威脅。對動植物的生長也會造成嚴重的破壞。

1.2 VOCs 有機廢氣治理現狀

目前, VOCs 有機廢氣的排放越來越受到人們的關注,許多國家相繼出臺法律法規來限制 VOCs 有機廢氣的排放。由于工業企業的廢氣處理技術比較落后,一些企業因為國家出臺的相關政策才安裝廢氣處理設備，實際上并沒有達到應有的治理效果。為了提高經濟效益，減少投入，有些企業引進的治理設備與技術也相對落后與陳舊，使廢氣處理不徹底，且容易造成二次污染。傳統的 VOCs 有機廢氣處理技術在實際應用中有較大限制，它們在高濃度與中濃度的 VOCs 有機廢氣治理中效果較好,對于低濃度的 VOCs 有機廢氣處理，其效果相對較差。要對 VOCs 有機廢氣的治理不斷創新，積極引進國外先進技術，形成切實有效、實用性強的處理技術與方法理念，以加強對空氣污染的整治工作。

2 VOCs 有機廢氣治理技術

2.1 低溫等離子處理技術

低溫等離子態是除固態、液態、氣態以外的第四種物質形態 , 它是集結了大量正負帶電粒子和中性粒子，以集體形式存在的一種準中性氣體。低溫等離子處理技術是將大量的高能電子、自由基等活性粒子以每秒鐘 300 -3000 萬次的頻率反復轟擊異味氣體分子，電離、裂解廢氣中的各種成分，經過一系列復雜的化學反應，將有害氣體轉為無害。相比其他處理方法,它的優勢在于裝置簡單，占用空間小，可操作性強 , 但其對二氧化碳的選擇性不高 , 并且容易形成小分子化合物 , 造成二次污染 , 處理效率得不到保障，因而在實際應用具有一定的不穩定性，需要進一步改善低溫等離子體技術。

2.2 生物技術

生物技術法處理 VOCs 有機廢氣是近年來新興的處理技術，其基本思路是利用一些以 VOCs 有機氣體為養分的微生物的新陳代謝將廢氣進行降解,轉化成二氧化碳和水等。

生物技術法的優勢是設備簡單、投資小、運行費用較低、綠色環保、沒有二次污染 , 對于處理低濃度有機廢氣效果良好。近年來，該項技術的突破較快,各種生物菌種取得了較大發展，除了在有害氣體除臭領域廣泛應用以外，也被逐漸應用到酮、醛等有機成分的凈化中，并且其應用范圍還在不斷拓展。但是生物技術法也有一定的不足，由于需要培養微生物，因此降解效率較低，適合低濃度的廢氣處理，并且生物菌種對有機物的降解專一，不具有普遍性。為了保證處理過程不產生其他有害氣體,需要將氣態污染物進行液化處理。目前還沒有形成生物技術法處理 VOCs 有機廢氣的較為完整的技術理論體系。

2.3 微波催化氧化技術

微波催化氧化技術結合了傳統的空氣凈化技術、填料吸附技術、解吸技術,實現了傳統解吸治理向微波解吸治理的轉變。在治理 VOCs 有機廢氣時,使用該項技術能明顯縮短廢氣的解吸與吸附時間，提高廢氣治理效率,并且有效地降低能源消耗。微波催化氧化技術經濟實用，吸附效果明顯并且能重復使用 20 次以上，而且反復使用不影響吸附效果。從技術發展的角度,微波催化氧化處理技術與污水治理技術原理相似，如結合污水處理技術經驗將其進一步完善與改進，必將發揮更大的治理效用。

2.4 冷凝技術

冷凝法是降低 VOCs 有機廢氣溫度、使廢氣中揮發性有機化合物氣體量達到飽和，并依據其不同的化學特性將其液化,從而達到凈化氣體與回收有機物的目的。該技術主要應用在溫度低、濃度高、氣體量小的廢氣處理過程中，它可以降低 VOCs 有機廢氣的有機負荷，使有機物回收利用的效果更好。由于 VOCs 有機廢氣產生于工業廢渣，而不是在工業生產中直接產生，因此常常將工業廢渣儲存到冷凝罐中進行降溫處理 , 工業廢渣因低溫而凝結從而使有機物自動分離 , 避免了常溫下 VOCs 有機廢氣的產生。對于工業企業來說 , 雖然冷凝技術成本比較高 , 但卻是必不可少的。

2. 5 納米材料凈化技術

納米材料凈化技術是近幾年 VOCs 有機廢氣處理采用的新技術。納米材料是一種晶體尺寸在 1 ~ 100 nm的超細材料，其粒子表面積大，表面活性強，具有很強的吸附能力。在光照條件下，納米材料能夠將有機物轉化成有機酸、二氧化碳和水等 , 在廢氣處理反應過程中，具有非常好的催化作用，并能提高廢氣分解的反應速度，還可以使原來不能分解的物質進行分解，在VOCs 有機廢氣處理方面具有較強的優勢，并且常應用于室內空氣凈化領域。

2. 6 膜分離技術與膜基吸收凈化技術

膜分離技術主要是在給定的壓力下，利用高分子膜的特性將廢氣進行滲透處理，使有機物從 VOCs 有機廢氣中分離。當 VOCs 進入膜分離系統后，由于膜的選擇作用 , 將 VOCs 氣體通過，而將其余氣體截留，使處理后的氣體達到排放標準,并且收集的有機氣體進入冷凝冋收系統進行循環再利用。膜分離技術在石油化工、制藥及食品加工領域應用廣泛。雖然該項技術投資較大，但是通過膜分離系統分離出來的有機溶劑回收利用價值較高 , 為企業降低了成本 , 因此許多企業致力于高效的膜分離技術的開發與應用。

在膜分離技術基礎上，逐步發展出了膜基吸收凈化技術。與前者相比,膜基吸收具有選擇性，有兩種中空纖維膜，一種膜對吸收劑進行脫吸操作 , 能吸出吸收劑中的有機物，一種膜對 VOCs 有機廢氣進行吸收。由于吸收劑對 VOCs 有機廢氣具有較高的溶解性，且無毒，不易揮發，保證了膜基的吸收凈化效果，因此膜基吸收凈化技術比單純的膜分離技術具有更高的穩定性與凈化處理效果。

3 結語

新興的 VOCs 有機廢氣的處理技術能夠有效克服傳統處理技術的弊端。但由于 VOCs 有機廢氣的復雜性，單一技術的處理效果往往不能達到排放標準，通常需要幾項技術的混合應用，利用不同技術的優勢進行組合處理，以達到最佳的處理效果。當前，我國對VOCs 有機廢氣的管控越來越嚴格，在大氣污染問題日益嚴重的今天,從源頭上控制 VOCs 的排放勢在必行，在保證發展的同時提高廢氣處理技術與應用水平,才能確保工業企業的可持續發展。

參考文獻：

[1] 劉超，廖雷，彭娟.揮發性有機廢氣生物處理技術研究進展 [J] •環境工程 ,2016,34(04) ： 95 -99.

[2] 羅栩華.揮發性有機廢氣治理技術研究進展 [J]. 化工設計通訊,2019,(03) ： 100 -101.

[3] 徐麗，劉鑫，王澈瀚.關于 VOCs 有機廢氣處理技術進展研究 [J].環境保護與循環經濟 ,2016,(04):89 -90.

[4] 白真真.基于 VOCs 有機廢氣處理技術的研究進展 [J]. 節能與環保 ,2019,(07) ： 77 -78.

聲明：轉載此文是出于傳遞更多信息之目的。若有來源標注錯誤或侵犯了您的合法權益，請作者持權屬證明與本網聯系，我們將及時更正、刪除，謝謝。