有機廢氣治理技術分析
作者: glhb
來源: 未知
發布時間:2020-06-10 17:12
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近年來，大氣污染情況越來越嚴重，對人們的生活環境造成了惡劣的影響和嚴重的威脅，如果任其持續發展下去將對經濟乃至整個社會造成影響。技術發展為廢氣治理帶來了曙光，很多新的廢氣治理技術被研發出來，且在實際應用中展現出了良好的效果，常見的有吸附法、物理法、生物法等等。
經濟的快速發展雖然改變了人們的生活，提升了人們的生活水平，但隨之帶來的環境污染問題卻給人們的生命健康帶來了威脅。工業生產會產生大量的有機廢氣，這些廢氣不經處理或者處理不徹底就排放到大氣當中，不僅會造成大氣污染，其中的有毒有害物質還會影響人們的人體健康，引發疾病爆發。在下文當中，筆者將有機廢氣的治理技術進行討論，并治理技術未來的發展進行討論，進一步推動有機廢氣治理技術的發展水平。
一、有機廢氣治理技術簡要分析
根據有機廢氣的特點，研究人員開發了許多適用的治理技術。根據污染物的方向，有機廢氣處理技術可分為兩類：一是濃縮回收。濃縮回收是指利用吸附、冷凝、膜分離等方法降低有機廢氣中揮發性有機物的濃度。二是分解。分解消除指的是光、電、熱、催化劑的使用或微生物作用對低濃度揮發性有機化合物進行分解，使之轉化成無毒無害的水和二氧化碳等物質，從而達到了去除毒素的目的。
在實際應用中，工業有機廢氣的處理方法有吸收法、吸附法、催化燃燒法以及熱燃燒法等。雖然有機廢氣治理技術呈現多樣化發展，但各種處理方法都有一定的適用性和局限性，不同排放源的廢氣成分差別很大。因此，企業需綜合考慮有機污染物種類、性質、濃度、凈化要求和經濟因素，科學選擇合適的有機廢氣處理方法。在下文當中，筆者將首先介紹有機廢氣最常用的碳吸附、熱燃燒技術等幾種技術的性質、優勢以及缺點，而后針對當前的有機廢氣治理現狀和需求提出了治理技術的未來發展方向，希望對實際治理技術的發展有所助力。
二、有機廢氣治理技術分析
（一）活性炭纖維吸附
活性炭纖維吸附法屬于治理技術中的吸附技術，主要是利用炭的吸附作用，吸附有機廢氣中的有毒有害物質，以及惡臭分子等等。傳統的活性炭吸附主要采用粉狀或粒狀性活性炭，吸附效率比較低，對有機廢氣的處理并不徹底，很多時候不能直接達到排放要求，現代常用的吸附介質是第三代活性炭，其主要原料為腈綸等有機纖維，第三代活性炭表面積大，吸附容量大，而且附著能力更強，耗能較小，無二次污染，能夠對有機廢氣進行高效率的預處理。活性炭纖維吸附比較適用于低濃度的有機廢氣。 有研究證實，結合冷凝濃縮法對有機廢氣進行治理，其治理效率更高，且能夠使有機廢氣轉化為可回收利用的氣體，環保價值非常高。
活性炭纖維吸附雖然在環保性方面頗具優勢，而且治理效率高，但第三代有機纖維價格昂貴，技術的應用成本比較高，且材料的使用壽命非常短，如若考慮經濟因素，該方法并不在選擇范圍內。未來，應當致力于研究低成本、高壽命的吸附纖維，降低技術的應用成本，讓活性炭纖維吸附技術能夠普及到中小型工業企業當中，實現大規模應用。
（二）催化燃燒法
催化燃燒法是燃燒治理技術中的一種，另一種為直接燃燒法。直接燃燒法主要利用燃料對混合氣體進行加熱，高溫環境下，廢氣中的一些有害物質就會分解成無害物質，常用的燃料一般是燃氣、燃油。該方法使用簡單，而且成本低，工藝設備很容易就能獲得，但是直接燃燒法只能針對解決對高溫作用下可以分解為無害物質的有機氣體，技術使用范圍非常小，一般用于治理高濃度、小風量的有機廢氣，而且該項技術存在一定的風險性，工藝安全難以控制。催化燃燒法則是基于直接燃燒法的缺陷而研究出的另一種燃燒治理技術，主要利用了氣-固相催化反應對有機廢氣進行治理，其原理是在活性氧參和深度氧化作用下分解有機廢氣中的有害物質。催化燃燒法利用催化劑降低氣體的活化能，讓反應分子大量聚集在表面，降低了氣體的燃點，讓氣體在低溫條件下進行無焰燃燒，解決了直接燃燒法的安全問題和技術控制問題。整個反應過程如下：
催化燃燒法所涉及到的催化劑比較復雜，且種類多，根據其活性成為的差異，可以將其分為三個大類：第一是貴金屬催化劑，常見的有Pt、Ru以及Pa等等；第二類是過度金屬氧化催化劑，常見的有CuOx、MnOx以及CoOx等等；第三類為復氧化物催化劑，例如尖晶石、 BaCuO2、 CuMn2O4以及LaMn03 等。其中，過度金屬氧化催化劑和復氧化物催化劑的使用比較廣泛，這兩種技術的使用成本比較低，未來將成為燃燒治理技術的重點研究方向。
（三）生物法
采用生物法進行有機廢棄物處理最早始于美國， 至今已經有50多年的歷史，在技術特性方面，生物法與傳統的物理化學方法相比具有一定的優勢，如設備簡單，投資少，運行費用低，無二次污染等，目前研究人員已開發出不同的生物凈化系統，包括生物濾池、生物濾池和生物洗滌塔。
隨著有機廢氣處理任務的日益增多，采用低投資、低成本的生物凈化技術對有機廢氣進行治理已經引發了較為廣泛的關注，成為了業內的研究熱點之一。基于生物過濾處理，苯系列有機廢氣在pH 5左右的酸性條件下，溫度保持在25℃左右，入口二甲苯濃度小于800毫克/米~ 3，二甲苯的廢氣生物濾池去除率可以達到70%-100%，生物濾池對于低濃度有機廢氣中的二甲苯有很好的去除效果。然而，處理系統的溫度和pH值對處理系統影響很大，難以控制過程，限制了該治理技術的規模化應用。生物洗滌器處理低流量、高濃度揮發性有機廢氣，在室溫下，pH值為5左右，生物洗滌器非常適用于凈化高濃度的氣態污染物，在相同高度填料下，可同時去除多種污染物，處理效率高達53.7% - 78.6%，可用于處理在生產過程中產生的成為較為復雜的揮發性有機氣體，很值得在環境保護領域的推廣，但加工效率有待進一步提高。性能優越的陶粒填料凈化苯乙烯廢氣，將進氣量控制為0.6米/秒，循環噴霧量控制為90 L/min、進口量小于180 g/(m³/h)的條件下，其負荷可高達163g/(m³/h)，凈化效率可超過90%。
三、技術發展分析
（一）膜分離技術
膜分離技術應用了半滲透性的膜，在廢氣中分離VOCs。該項技術基于廢氣中各個組分透過膜速度和能力的差異，能夠選擇性的將VOCs從廢氣中分離出來。
（二）光催化氧化技術
該項技術建立在半導體材料的光能轉化學能作用基礎之上，產生出高能粒子對，這些粒子對可以與空氣中的水、氧氣進行反應，從而產生自由基活性物質，這些物質具有很強的氧化作用，從而使廢氣中一些難以發生反應的物質在溫和的條件下進行反應，達到凈化有機廢氣的作用，常見的半導體材料有如TiO2、ZnO, CdS、W03、Fe2O3、Ga2O3等等。
（四）綜合處理技術
綜合處理技術是集合多種處理工藝對有機廢氣進行處理。綜合處理技術能夠糅合不同技術的優勢，彌補單一處理技術的缺陷，對于有機廢氣的治理具有較高的效率。
結束語
不同的治理技術可以針對不同性質分廢氣，他們的出現有效緩解了大氣污染問題，未來，這類環保型技術還將繼續發展，進一步解決經濟發展過程中的污染問題，保持行業發展的持續性，維持并優化現有的生態環境。
