8種有機廢氣處理技術的優缺點

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　1 VOC及其危害概述

　　1.1 VOC概述

　　揮發性的有機化合物，簡稱為VOC(VolatileOrganic Compounds))，在工業生產中，通常作為溶劑來使用，使用之後便散發到大氣中。現階段，其應用比較廣泛的領域包括石油化工、印刷、人造革及電子元器件、烤漆和醫藥等。

　　1.2 VOC危害概述

　　從化學物質的性質來看，在工業生產等領域，一般用作溶劑的主要包括脂肪族化合物、鹵代烴和芳香族化合物等。這些有機溶劑如果揮發到大氣環境中，不僅會對大氣環境造成嚴重污染，而且人體呼入被污染的氣體後，對人體健康產生危害。比如苯，它常常被當作一種溶劑來使用，作為溶劑揮發到大氣環境中，不僅可以被人體的皮膚所吸收，而且還可通過呼吸系統進入人體內部，造成慢性或急性中毒，不過人體的大部分中毒均是由於呼入有毒氣體造成的。

　　苯類化合物不僅會對人體的中樞神經造成一定的損害，而且還可能造成神經系統的障礙，進入人體後還會危害血液和造血器官，如果情況比較嚴重，甚至會有出血癥狀或患上敗血症。氧化作用下，苯在生物體內可氧化成苯酚，從而造成肝功能異常，對骨骼的生長發育十分不利，誘發再生障礙性貧血。如果苯蒸汽濃度過高，生物可能因急性中毒而死亡。因此，ACGIH把苯列為潛在致癌物質。鹵代烴類化合物會引發神經症候群和血小板的減少、肝脾腫大等不良狀況，而且很有可能致癌。所以，必須控制VOC的排放，這不僅是對環境負責，也是對我們的生命健康負責。

　　2 VOC廢氣處理技術

　　當前，VOC廢氣處理技術主要包括熱破壞法、變壓吸附分離與凈化技術、吸附法和氧化處理方法等。

　　2.1熱破壞法

　　熱破壞法是指直接和輔助燃燒有機氣體，也就是VOC，或利用合適的催化劑加快VOC的化學反應，最終達到降低有機物濃度，使其不再具有危害性的一種處理方法。

　　熱破壞法對於濃度較低的有機廢氣處理效果比較好，因此，在處理低濃度廢氣中得到了廣泛應用。這種方法主要分為兩種，即直接火焰燃燒和催化燃燒。直接火焰燃燒對有機廢氣的熱處理效率相對較高，一般情況下可達到 99%。而催化燃燒指的是在催化床層的作用下，加快有機廢氣的化學反應速度。這種方法比直接燃燒用時更少，但是如果離開催化劑輔助，則無法發揮作用。現階段，可作為催化劑使用的大都是金屬、金屬鹽。這兩種催化劑的催化效果雖說比較好，技術也已經相當成熟，但是其價格卻比較高，所以處理成本也就比較高。近年來，催化劑研製多集中在非貴金屬催化劑方向，取得了比較大的進展。

　　此外，在催化有機廢氣過程中，還需要有催化劑的載體，其起著提高催化活性和穩定性的重要作用。當前，多以陶瓷作為催化劑載體，但在未來的催化劑研究當中，應加快研發高效活性催化劑及其載體。

　　2.2吸附法

　　有機廢氣中的吸附法主要適用於低濃度、高通量有機廢氣。現階段，這種有機廢氣的處理方法已經相當成熟，能量消耗比較小，但是處理效率卻非常高，而且可以徹底凈化有害有機廢氣。

　　但是這種方法也存在一定缺陷，它需要的設備體積比較龐大，而且工藝流程比較複雜;如果廢氣中有大量雜質，則容易導致工作人員中毒。所以，使用此方法處理廢氣的關鍵在於吸附劑。當前，採用吸附法處理有機廢氣，多使用活性炭，主要是因為活性炭細孔結構比較好，吸附性比較強。

　　此外，經過氧化鐵或臭氧處理，活性炭的吸附性能將會更好，有機廢氣的處理將會更加安全和有效。

　　2.3生物處理法

　　從處理的基本原理上講，採用生物處理方法處理有機廢氣，是使用微生物的生理過程把有機廢氣中的有害物質轉化為簡單的無機物，比如CO2、H2O和其它簡單無機物等。這是一種無害的有機廢氣處理方式。

　　一般情況下，一個完整的生物處理有機廢氣過程包括3個基本步驟：a) 有機廢氣中的有機污染物首先與水接觸，在水中可以迅速溶解;b) 在液膜中溶解的有機物，在液態濃度低的情況下，可以逐步擴散到生物膜中，進而被附著在生物膜上的微生物吸收;c) 被微生物吸收的有機廢氣，在其自身生理代謝過程中，將會被降解，最終轉化為對環境沒有損害的化合物質。

　　2.4變壓吸附分離與凈化技術

　　變壓吸附分離與凈化技術是利用氣體組分可吸附在固體材料上的特性，在有機廢氣與分離凈化裝置中，氣體的壓力會出現一定的變化，通過這種壓力變化來處理有機廢氣。

　　PSA 技術主要應用的是物理法，通過物理法來實現有機廢氣的凈化，使用材料主要是沸石分子篩。沸石分子篩，在吸附選擇性和吸附量兩方面有一定優勢。在一定溫度和壓力下，這種沸石分子篩可以吸附有機廢氣中的有機成分，然後把剩餘氣體輸送到下個環節中。在吸附有機廢氣後，通過一定工序將其轉化，保持並提高吸附劑的再生能力，進而可讓吸附劑再次投入使用，然後重複上步驟工序，循環反覆，直到有機廢氣得到凈化。

　　近年來，該技術開始在工業生產中應用，對於氣體分離有良好效果。該技術的主要優勢有：能源消耗少、成本比較低、工序操作自動化及分離凈化後混合物純度比較高、環境污染小等。使用該技術對於回收和處理有一定價值的氣體效果良好。

　　2.5氧化法

　　對於有毒、有害，而且不需要回收的VOC，熱氧化法是最適合的處理技術和方法。氧化法的基本原理：VOC與O2發生氧化反應，生成CO2和H2O，化學方程式如下：

　　aCxHyOz+bO2→cCO2+dH2O

　　從化學反應方程式上看，該氧化反應和化學上的燃燒過程相類似，但其由於VOC濃度比較低，在化學反應中不會產生肉眼可見的火焰。一般情況下，氧化法通過兩種方法可確保氧化反應的順利進行：a) 加熱。使含有VOC的有機廢氣達到反應溫度;b) 使用催化劑。如果溫度比較低，則氧化反應可在催化劑表面進行。所以，有機廢氣處理的氧化法分為以下兩種方法：

　　a) 催化氧化法。現階段，催化氧化法使用的催化劑有兩種，即貴金屬催化劑和非貴金屬催化劑。貴金屬催化劑主要包括Pt、Pd等，它們以細顆粒形式依附在催化劑載體上，而催化劑載體通常是金屬或陶瓷蜂窩，或散裝填料;非貴金屬催化劑主要是由過渡元素金屬氧化物，比如MnO2，與粘合劑經過一定比例混合，然後製成的催化劑。為有效防止催化劑中毒後喪失催化活性，在處理前必須徹底清除可使催化劑中毒的物質，比如Pb、Zn和Hg等。如果有機廢氣中的催化劑毒物、遮蓋質無法清除，則不可使用這種催化氧化法處理VOC;

　　b) 熱氧化法。熱氧化法當前分為三種：熱力燃燒式、間壁式、蓄熱式。三種方法的主要區別在於熱量回收方式。這三種方法均能催化法結合，降低化學反應的反應溫度。