揮發性有機廢氣治理技術發展研究

揮發性有機廢氣治理技術發展（zhǎn）研究

針（zhēn）對揮發性有機廢氣治理技術的發展問題，首先介紹了揮發性有機廢氣治理技術，主要包括利用燃燒法處理揮發性有機廢氣，如利用直接燃燒法、催化燃燒法處理揮發性有機廢氣、生物（wù）法（fǎ）處理揮發性有機廢氣和吸附法處理揮發性有機廢氣，探討了揮發性有機廢氣治理技術進展以及應用，主（zhǔ）要探討了微波催化氧化技術、活性炭纖維治理技術（shù）和生物治理技術，並介紹了在揮發性有機（jī）廢氣治理（lǐ）中的應用、納米材料淨化技術的應（yīng）用和膜基吸收（shōu）淨化（huà）技術在揮發性有機廢氣治理的應（yīng）用。

揮發性有（yǒu）機廢氣(以下簡稱VOCs)是一種有（yǒu）害氣體（tǐ），它的沸點接近水的沸點，有的VOCs沸點是在較高的溫度（dù）下，此時這些有機廢氣的飽和蒸汽壓（yā）都會高於133.3Pa，在這樣（yàng）的條（tiáo）件下，它們就可（kě）能成（chéng）為揮（huī）發有機化合物，這種有機揮發化合物會汙染（rǎn）空氣，影響人（rén）類（lèi）的健康。這些揮發（fā）性的有機化合物主要成（chéng）分包括：硫烴、含氧烴、氮烴、鹵代（dài）烴、烴類等多環芳香烴，由於它們的性（xìng）質相似，它們（men）很容易混合在一起，就會汙染環境，這（zhè）些VOCs同時能夠威脅人類的身體健康，在人們的呼吸中，進入人體，對人的器官造成傷害。因此，在（zài）科技時代，必須對揮發性有（yǒu）機（jī）廢氣進行治理（lǐ），使有機廢氣控製在一（yī）定的濃度。
1揮發性（xìng）有機廢氣治理技（jì）術的分析　　在高科技時代，許多高科技產品的表麵，都會利用塗漆、塑料（liào）、化工以及其它（tā）化工原料，都會使用許多有機物來進行處理，在利用這些有機物時，就會使它（tā）們形（xíng）成許多揮發性的（de）有機廢氣，它們不僅對工人（rén）帶來身體的（de）傷害，而且（qiě），如果這些氣體不經過處理就隨意的排放到空氣中，就會（huì）汙（wū）染環境，對人類的健康帶來嚴重的危害，對於常用的VOCs治理技術有以下幾種。
 
1.1利用燃燒法處理揮發性有機廢氣
 
燃燒法是利用（yòng）VOCs的可燃性（xìng），由於（yú）它（tā）們自身可以燃燒，如（rú）果將這些有機物，在一定的（de）溫度下，將它們通人到（dào）焚（fén）燒爐中，就可（kě）以使這些有機物燃燒，當這些有機物生成CO和HO，就可以將它們排放到空（kōng）氣中。這種燃燒法的（de）處理機理，主要根據燃燒溫度和燃燒方式的不同，一般可以將它們分成直（zhí）接燃（rán）燒法、熱力燃（rán）燒法（fǎ）和催化燃燒（shāo）法（fǎ）三種形式。
 
1.1.1利用直接燃燒法處理揮發性有機廢氣（qì）
 
直接燃燒法，就是（shì）使（shǐ）VOCs直接燃燒，其（qí）方法就是將（jiāng）VOCs直（zhí）接通人到焚燒爐中，就（jiù）可以使VOCs在高溫中（zhōng）燃燒。如果VOCs的濃度高，它們在爐中就可以（yǐ）很好的燃燒，生成CO2和H2O，當（dāng）VOCs濃度低時，此時的燃燒由於不充分，就需要（yào）采取一定的（de）措施，如加入輔助燃料，也會使VOCs燃燒完全，最終使VOCs完全生成CO2和H2O，這些CO2和H2O就可（kě）以排人空氣。這種方法的優勢是：由於它們的投資費用低，製備的設備比較簡（jiǎn）單，在操作方麵也比較方便，但是，利用這種燃燒的方法（fǎ）需要維持高（gāo）溫燃燒(>1100~C)的條件，同時，在這種高溫條件下，就容易使產物生成NOx化合（hé）物，這種化合（hé）物使燃燒結果產生二次汙染物。
 
1.1.2利用催化（huà）燃燒（shāo）法處理揮發性有機廢氣
 
催化燃燒法是在反應係統加入某種催化劑，在催化劑的作用下，使VOCs能夠完全反（fǎn）應，生成CO2和H2O，然後將它們排人到空氣中的方法。這種催（cuī）化（huà）劑的作用機理，主要是可以降低VOCs的燃點。目前使（shǐ）用的（de）這種催化劑的類型（xíng）較多，這些催化（huà）劑（jì）主要是貴（guì）金屬（shǔ）催化劑(如Pt、Pd)和（hé）非貴金屬催化劑(女口V、Ti、Fe、Cu等)。女口Pt/H—Beta和PdO/H—
 
Beta等催化劑，它們在與VOCs接觸時，對氯化烴類的有機物具有很強（qiáng）的選（xuǎn）擇（zé）性，這樣Pt/H—Beta和PdO/H—Beta等催化劑，就容易使它們發生（shēng）催化分解作用]。而M.A.Centeno_3等人通過研究（jiū）表明，利用（yòng）催化燃（rán）燒的（de）方法，可以使Au/TiOxNy催化（huà）劑對已烷、苯（běn）和丙醇等有機物發生很高的（de）催化作用，在這種（zhǒng）催化作用下，使VOCs得到完（wán）全燃燒。如果將催化（huà）燃燒法與熱力燃（rán）燒法進行（háng）比較，它們各自（zì）具有（yǒu）不同的優勢，但催化燃燒法所需的燃燒溫度更低(200℃～400qC)，這（zhè）是它的（de）優勢。由於它們可以在較低溫度下燃燒，就可以避免NO二次汙染物生成，使（shǐ）環境得到保護。但（dàn）是，現在使用的催化劑（jì），由於它們的性能（néng）不穩定，在某些條件下容易被含s、P、As等物（wù）質破（pò）壞，一旦催化劑的活性破壞（huài），就使催（cuī）化劑失去活性，如果一旦催化劑失去活性，為了保證反應進行，就需要更換催化劑，這（zhè）一過程，也需要付出昂貴的費用。
 
1.1.3利用生（shēng）物法處理揮發性有機廢氣
 
生物（wù）過濾（lǜ）法處理VOCs，這種有機廢氣，主要是工業生（shēng）產、市政汙水、汙泥處理的（de）主（zhǔ）要來源。為了治理惡臭氣（qì）體（tǐ），提出了（le）生物（wù）過濾法這（zhè）種技術，近年來，隨著科學（xué）的發（fā）展，發現這種處理方法對處理VOCs也有較好的效果。這種生物過濾法，可以處理較低濃度的VOCs，核心處理設備是生物濾床的作用（yòng）(如圖1所示)，VOCs可以在生物濾床中（zhōng）得到處理，使VOCs生成CO：和HO，這主要是由於在濾床內，已經裝有能形（xíng）成生物膜的填料，這些填料可以使VOCs在濾床裏被生物膜上的生物經過（guò）吸附作用，將VOCs分解成CO2和H2O，使它們排放到空氣（qì）中得到淨化。

圖1生物過濾法工藝的流程圖

這種（zhǒng）生物過（guò）濾法決定它的處理（lǐ）效率的優劣，主要是對這種生物過濾操作條件的控製（zhì），因此，在利用這種方法時（shí），隻要把操作條件控製好，就可以得到較好的結果。這種方法如控製得當對不（bú）同有機物的處理結（jié）果，可以達到40%一98%。生物過（guò）濾法（fǎ）的（de）運行成本很低，這有利於企業的（de）應用，但是由於（yú）這種方法的設備龐大（dà），而且（qiě），它對於處理VOCs還具有選擇性，這就減弱了這種方法的使用範圍。

1.1.4利用吸附法處理揮發性有機廢（fèi）氣
 
吸附法是利用具有微孔結構的吸附劑，它的方法是利用這種吸附劑，可以將空氣中的吸附質吸（xī）附在吸附（fù）劑的表麵上，通過吸附劑的吸附（fù）將有機物從主體中分離，這樣就可（kě）以處理有機廢氣。吸附法工藝流程（chéng）如圖2所示，當VOCs通過風機的作用，使它輸送到吸附塔1，當吸附塔1中達到吸附飽和後，就可關閉閥門，再將VOCs氣體切（qiē）換到吸附塔2進行吸附，由於VOCs是分別在塔1和（hé）塔2進（jìn）行脫附（fù），它們是相互交替操作，因此，隻（zhī）要設計合理，就可以達到連續處理的（de）結果，使（shǐ）VOCs得到（dào）淨（jìng）化。目前常用的吸附劑：由於活（huó）性炭的性能較好（hǎo），這主要是活性炭具有較大的比表（biǎo）麵（miàn）積，這就使活性炭具（jù）有較高的吸附容量，使VOCs得到較（jiào）大的；另一種方法就是沸石（shí）分子篩，這種吸附劑它具有均勻（yún）的（de）微孔結構（gòu），就可以使這種微型（xíng）結構（gòu）具有較強的選擇性。就可以使它們具有較大的優勢（shì），在吸附VOCs的過程中，它們都具有較高的去除效率，就可以使它們達到吸附VOCs的作用，同時由於它們的能（néng）耗低，工藝成（chéng）熟，因此，這種方法（fǎ）在一般的企業都易（yì）於推廣實用，來處理VOCs使其淨化。

圖（tú）2吸附法工藝流程圖（tú）
需要指出，中國（guó）對於VOCs的處理還存在差距，上（shàng）述的（de）處理方法，隻（zhī）適合（hé）應用在高、中濃度的VOCs治理中，但這些方法對於（yú）低濃度的VOCs處理，其效果（guǒ）相對微弱。在這（zhè）樣的環境中（zhōng），就（jiù）會影響到人的呼吸係統，使（shǐ）人（rén）的鼻、眼、心、肝（gān）、肺等器官受到有害氣體的傷害，長時間在這種有機廢氣中生活，就會導致人體的器官出現變態反應，人類吸人有（yǒu）機廢氣（qì）的時（shí）間一長；就會導致吸人者致殘和致（zhì）癌，給人類帶來（lái）難以補救的傷害。因此，針對中國VOCs治理技術（shù）的研究以及創新，目前，科技工作者正在積極引入或開發新（xīn）的技術方（fāng）法，這樣才能夠保證中國的環境優良，才能避（bì）免VOCs對人類的健康帶來傷害（hài）。

2揮發性有機廢氣治理（lǐ）技術進展及（jí）應用（yòng） 

2.1微波催化氧化（huà）技術及（jí）其在揮發性有機廢（fèi）氣治理中的應（yīng）用
 
微（wēi）波催化氧化技術是高科技的（de）處理技術，隨著科學的發展，這種技術已經得到高速的發（fā）展，它可以有效集合傳統的填料吸附技（jì）術，來提高處理VOCs治理的能力，這種方法的實現（xiàn），改變（biàn）了傳統解吸治（zhì）理方式向微波（bō）解吸治理方式的轉變，極大地提（tí）高了治理效果。在（zài）治理VOCs過程中，使用微波催化氧化技術，它不僅能夠縮短（duǎn）廢氣的解吸和吸附時間，而（ér）且（qiě）還可以利用（yòng）這種技術，降低各種能源的（de）消耗和浪費，減（jiǎn）少處理費用，提高VOCs的治（zhì）理能力。現在采用的吸（xī）附劑可以連續使用二十次，而且這些吸附劑，在反複使用的過程中，都（dōu）能夠達到非常好的吸附效果，使VOCs得到（dào）徹（chè）底的處理。
 
2.2活性炭纖維治理技術及其在揮發性有機廢氣治理中的應用
 
活性炭纖維治理（lǐ）技術是（shì）高科（kē）技時代（dài）的創新，這種技術與傳統的碳吸附技術相比，在使用性能上，它（tā）的吸附效果更好。這（zhè）種VOCs治理技術的原理為：由於它通過活（huó）性炭纖（xiān）維的加入，使它具有高效吸（xī）附性，由於它的高效吸附性，主要是由於具有環保材料的活性炭纖維，這樣就使它的內表麵和外表麵分布了許多碳原子，由於這（zhè）些碳原子的（de）作用，使這些碳原子組成了具有吸附能力（lì）很強的（de）表麵性結構。這種活性碳纖維的表麵性（xìng）結構，具（jù）有很強的優勢。為了比較（jiào）兩者的效能，即對活性炭纖（xiān）維和傳統的碳吸附材料的吸附性能進行比較，通過實驗結果證實，由於這種活性炭纖維的特殊結構，使它的吸附結果更具（jù）有優勢，這樣它可（kě）以使活（huó）性炭纖維具有比（bǐ）較優異的性能，具有吸附速度快、吸附容量（liàng）大（dà）、再生容易、表麵積大、微孔豐富、含碳量（liàng）高等眾多優點，這些眾多的優（yōu）點，就可以使它們在治理VOCs的過程中，充分發揮（huī）吸附VOCs的作用，可以顯示活性炭纖維非常好的用效果，因此，活性炭纖維（wéi）治理技術已經（jīng）具有很大的優勢。非常適宜廣泛的推廣和應用在VOCs的治理中，使（shǐ）環境更加（jiā）清新。
 
2.3生物治理技術及其在揮發性有機廢（fèi）氣治理中的應用
 
生物治理技術（shù）在VOCs的治理中，這（zhè）是（shì）一個較新的方法，主要應用原理：是通過（guò）生物治理技術的發展，將（jiāng）微生物的降解過程利用起來（lái），就可（kě）以將這些VOCs有機物得到處理，使它們轉化成水（shuǐ）、二（èr）氧化碳等無機（jī）物，這樣就把汙染環境的有機（jī）廢氣處理掉（diào）。但是，由於生物治理技術對VOCs治理的過程（chéng）比較複（fù）雜，在生物治理技術中，很難保證在氣相中不產生
 
害物（wù）質，這樣就會影響生物治理技術（shù）的結果，因此在實際應用中，應該注意保證氣態汙染物（wù）的液化（huà），氣態（tài）VOCs汙染物液化後（hòu），需要通過各種汙染物（wù）的（de）生（shēng）物（wù）吸附、新陳代謝以及降解的液化過程。但是，這種處理方法至今還（hái）未形（xíng）成完善的理論，在實（shí）際應用中還沒有找到合適的方法，因此，要（yào）利（lì）用生物技術處理VOCs，還需要許多科技工作者繼續努（nǔ）力，做（zuò）進一步的深入研究。
 
2.4納米（mǐ）材料淨化技術及（jí）其在揮發性有機廢氣治理（lǐ）中的應用
 
納米（mǐ）材料淨化技術是（shì）近年（nián）來處理VOCs的新技術。納米材料指的是超細材料，這種超細材料的納米粒子，由於（yú）它（tā）的表麵積大，吸附能力非常強，因（yīn）此，在反應過程中，可以顯現納米材料具有非常好的催化作用（yòng），這些納米粒子的（de）加入，在處理VOCs的過程中，就能夠由於納米粒子的加入，就可以有效的提高VOCs分解的反應速率，這對於揮（huī）發性有機（jī）廢氣的（de）處（chù）理（lǐ）具有很大（dà）的（de）優勢，甚至能夠將原來不能反應的物質，也能（néng）使它們完全（quán）進行。顯然，納米TiO在氣態有機汙染物治理方麵具有優勢。這些優勢主要是它們表現在光照條件下，就能（néng）夠激活納（nà）米材料，可以（yǐ）使納米TiO：把有機物（wù）質轉化成（chéng）有機酸、水、二氧化碳等小分子，這樣就把汙染有機物處理掉了，顯然，納米TiO：的光催化劑，在處理VOCs方麵具有（yǒu）很大的發占優勢（shì），它可以在降解處理VOCs方麵具有很大的優勢，在淨化空氣方麵具有很大（dà）的能力，因此（cǐ），它（tā）可以使納米TiO：具有（yǒu）非常廣泛的應用前景。為了更好（hǎo）的分析比較，利用表1給出了上述幾種（zhǒng）VOCs處理工藝特點的分析對比結果，就可以清（qīng）楚的進（jìn）行比較。

3結語 

中國對揮發性有（yǒu）機廢氣治理技術的（de）研（yán）究投入了一定的精力，目前（qián）已經開發和應用（yòng）的種類較多，它們（men）是微波催化氧化技術、活性炭纖維（wéi）治理技術（shù）、生物治理技術、納米材料淨化技術、膜基吸收淨化技（jì）術等。這些技術在實踐中已經得到廣泛的應（yīng）用，並且已經獲得了較好的成績，尤其（qí）在處理VOCs的過程中，可以有效克服傳統VOCs治理技術的弊端。為了更好地治理VOCs，在今（jīn）後的應用中，可（kě）以利用不同的治理（lǐ）技術（shù），發揮它們不同的特點，使它們更好（hǎo）地（dì）處理VOCs，所以在（zài）今後的實際工作中，要根據具體（tǐ）VOCs的實際情況，選擇適當的治理技術，這樣才能處理好VOCs的清除，才能夠保證在（zài）環境中對VOCs的治理（lǐ）效果，保證環境的可持續發（fā）展（zhǎn）。

——來（lái）源：《環境（jìng）科學與管理》

原標題：揮發性有機廢氣治理技術發展研究