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    揮發性有機廢氣治理的技術發展研究

    2020-12-08 14:15:02

    1 揮發性有機廢氣概述

    1.1 概念

    揮發性有機廢氣(以下簡稱VOCs)是一種有害氣體,它的沸點接近水的沸點,有的VOCs沸點是在較高的溫度下,此時這些有機廢氣的飽和蒸汽壓都會高于133.3Pa,在這樣的條件下,它們就可能成為揮發有機化合物,這種有機揮發化合物會污染空氣,影響人類的健康。其主要成分包括醛類、烴類以及硫化物等等。在這其中,我們最熟悉的就是甲醛,該物質在很大程度上影響著人們的身體健康。一般來說,揮發性有機化合物是不溶于水的,但是,甲醛卻恰恰相反,該物質溶于水。在這種情況下,我們空氣當中幾乎每一種揮發性有機廢氣都存在,但是濃度并不高,這給接下來的治理工作帶來了極大的難度[1]。

    1.2 危害

    揮發性有機物(VOCs)是形成細顆粒物(PM2.5)、臭氧(O3)等二次污染物的重要前體物,進而引發灰霾、光化學煙霧等大氣環境問題。很多產品生產過程中,都會利用噴漆、塑料、化工以及其他化工原料,會用到很多有機物來進行加工處理,在利用這些有機物時,就會使它們形成許多揮發性的有機廢氣,它們不僅對工人帶來身體的傷害,而且,如果這些氣體不經過處理就隨意的排放到空氣中,會造成污染環境,對人類的健康帶來嚴重危害。有相關報道表明,揮發性有機廢氣由于成分眾多,是導致癌變的重要因素。

    2 當前我國揮發性有機廢氣治理現狀分析

    根據我國目前出臺的相關法規政策來看,我國對于揮發性有機廢氣的治理工作越來越重視。實踐表明,采取清潔生產的方法,是最經濟也是最有效的揮發性有機廢氣治理方法,能夠從源頭上減少廢氣的排放。但是,通過深入的研究分析我們發現,當前石油領域以及化工領域仍沒有構建一套健全的清潔生產技術體系,再加上生產設備并不先進,這在很大程度上影響著揮發性有機廢氣治理效果,導致污染問題久久得不到有效解決。有機廢氣作為工業廢氣的主要組成部分,對大氣環境和人體影響較大,同時因其來源及成分復雜,通用的VOCs廢氣治理方法雖然在一定上減輕了空氣污染,但是仍然不能有效的治理和徹底根除,需要我們不斷努力,研發出更加科學的治理VOCs廢氣技術,使有機廢氣控制在一定的濃度,才能解決VOCs廢氣排放的危害。

    3 揮發性有機廢氣治理技術探討

    3.1 吸附技術

    當前對于該技術的應用較為廣泛,通過將流體當中的某物質吸附在多孔性固體表面,以此來達到分離的效果。該技術已經實現了自動化控制,在一定程度上滿足了凈化效率。但是,在這里需要我們指出的是,對于一些濃度較高的氣體,其吸附效果不太理想。因此要因地制宜的選擇合適的吸附劑,如:活性炭、沸石分子篩等,活性炭具有較大的比表面積,沸石分子篩具有均勻的微孔結構,能較好的吸附VOCs。

    3.2 催化燃燒處理技術

    催化燃燒處理技術是在反應系統加入某種催化劑,在催化劑的作用下,使VOCs能夠完全反應,生成CO2和H2O,然后將它們排放到空氣中的方法。催化燃燒處理技術來凈化廢氣,不僅反應安全、燃燒充分,而且并不需要消耗過多的燃料。但是,在這里需要我們指出的是,塵霧會給催化劑帶來一定的影響,因此對于環境方面有著較高的要求。不僅如此,該技術的使用步驟也是較為復雜的,首先,氣體在預熱室加熱升溫,待到燃燒凈化之后,可以通過熱交換來回收部分熱量。針對一些低溫度和低濃度的廢氣,我們可以先對其進行吸附濃縮之后,然后再進行催化燃燒。在反應的過程當中,當熱量回收率較高的時候,熱平衡需要對廢氣的不同成分以及不同濃度放出的不等的熱量的全面綜合考慮。由于催化劑的不同,會導致起燃溫度的不同?,F階段,該技術在化工以及制造領域有著廣泛的應用,能夠實現對有機廢氣以及汽車尾氣的有效處理。在接下來的發展過程當中,切實提高催化劑的性能需要我們足夠的重視起來[2]。

    3.3 溶劑吸收技術

    吸收法是控制大氣污染的重要手段之一。該方法是以液體溶劑作為吸收劑,使廢氣中的有害成分被液體吸收,其吸收過程是氣相和液相之間進行氣體分子擴散或者是湍流擴散進行物質轉移[3]。常用的吸收劑有:水、液體石油類物質等,借助溶劑來進行解吸處理,實現對部分物質的回收。借助該技術來回收有機廢氣,不僅操作非常的簡單,而且成本較低,但是,對于塔式吸收設備卻有著較高的要求。借助該技術在治理一些高濃度的廢氣的時候,也是有著一定的不足的,那就是極易受到腐蝕。在接下來的發展當中,需要研發無毒無害、并且能夠循環使用的新材料。

    3.4 生物處理技術

    生物處理技術作為一項新興的技術,憑借自身的眾多優勢,當前已經得到了廣泛的應用。主要應用原理是將微生物的降解過程利用起來,使它們轉化成水、二氧化碳等無機物,將VOCs有機物作為代謝底物,能夠起到良好的降解效果。該技術的運行費用也并不高,并且不會導致出現二次污染的現象。在實際的應用過程當中,首先需要在過濾器當中覆蓋生物膜,生物膜和廢氣會發生生物化學反應,進而實現對廢氣的有效降解。該技術對于一些惡臭物質以及揮發性有機廢氣的降解效率是非常高的,但是,對于含氯分子較多的氣體,降解效果不明顯,因此也就更適用于一些氣體流量較大氣體的治理當中。在接下來的發展過程當中,需要加大對于特定污染的特定微生物的培養,并優化生物膜的適應能力。

    3.5 光催化氧化技術

    光催化氧化技術也具備非常多的優勢,不僅成本較低,而且用料可以循環使用?;钚蕴坷w維作為載體的負載型的納米Ti02光催化劑的新產品,不僅較強的抗光腐蝕能力,同時其吸附能力也是強的,并不會導致二次污染現象的發生,抗菌效果非常明顯。光催化氧化法能將VOCs較為徹底無機化,副產物少,但存在催化劑的失活、催化劑難以固定,且催化劑固定化后催化效率降低等缺點。有相關研究表明,將納米技術和光催化氧化技術相結合,能夠進一步提升降解治理效果,由此我們不難看出該技術的發展潛力也是非常巨大的。

    3.6 膜分離法

    膜分離法是指采用半透性的聚合膜從廢氣中將有機廢氣分離出來的一種方法。具有流程簡單、無二次污染、能耗小等特點,適用于較高濃度VOCs氣體的分離與回收,工藝通常采用壓縮冷凝和膜分離等操作組成。氣體加壓冷凝后的排氣進入膜分離組件,未冷凝的有機氣體透過半透膜分離,可用于處理很多類型的污染物,包括苯、甲苯、二甲苯、氯乙烯、溴代甲烷等,該工藝最有希望的應用凈化那些冷凝和活性炭吸附效果不好的低沸點有機物和氯代有機物。

    3.7 集成治理技術

    集成治理技術指的是通過將上述中我們所說到的六種處理技術進行有機融合,進而充分結合實際狀況來實現對揮發性有機廢氣的治理?,F階段,集成治理技術在揮發性有機廢氣處理方面得到了一定的應用,舉個例子來說,將吸附技術和溶劑吸收技術兩者進行有機的融合,進而實現對高濃度苯乙烯廢氣的有效回收;吸附濃縮和催化氧化技術相結合充分發揮兩者的優點,對吸附物的再生處理利用其本身催化燃燒的熱量進行脫附,恢復吸附體的活性,省去二次能源。在經過實踐應用后我們發現,該技術不僅有著較強的處理效率,而且耗能非常低,因此也就具備了良好的發展前景。


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