揮（huī）發性有機廢氣治理技術發展研究（jiū）

揮發性有機廢氣治理技術發展研究

針對（duì）揮（huī）發性有機廢氣治理（lǐ）技術的發（fā）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、生物法處理揮發性有機（jī）廢氣和吸附法處理揮（huī）發性有機廢氣，探討了（le）揮發性有機廢氣治理技術進展（zhǎn）以及應用，主要探（tàn）討了微波催化氧化技術、活性（xìng）炭纖（xiān）維治理技術和生物治理技術，並介（jiè）紹了在揮發性有（yǒu）機廢氣治理中的應用、納米材料淨化技術的應（yīng）用和膜基吸收淨化技術在揮發性有機（jī）廢氣治理的應用。

揮發性有機廢氣(以下簡稱（chēng）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（huì）高於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汙染空（kōng）氣，影響人類的健（jiàn）康。這些（xiē）揮發性的有機化合物主要成分包括：硫烴、含氧烴、氮（dàn）烴（tīng）、鹵代烴、烴類等多環芳香烴，由於它們的性質相似，它們（men）很容易混合在一起，就會（huì）汙（wū）染環境，這些VOCs同（tóng）時能夠威脅人類的身體健（jiàn）康，在人們的呼吸中，進入人體，對人（rén）的器官（guān）造成傷（shāng）害。因此，在科技時代，必須對揮發性有機廢氣進行治理，使有機廢氣（qì）控製在一定（dìng）的濃度（dù）。
1揮發性有機（jī）廢氣治理技術的分析（xī）　　在高科技時代，許（xǔ）多高（gāo）科技產品的表麵，都會（huì）利用（yòng）塗漆、塑料（liào）、化工以（yǐ）及其它化工原料，都會使用許多有機物來進行處理，在利用這些有機物時，就會使它們形（xíng）成許多揮（huī）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（lǐ）就隨意的排放到空氣中（zhōng），就會汙染環境，對人類的（de）健康帶來嚴重的危害，對於常用的（de）VOCs治理技術（shù）有以下（xià）幾種。
 
1.1利用燃燒法處理（lǐ）揮（huī）發性有機廢氣
 
燃燒法是利用VOCs的可燃性，由於它們（men）自身（shēn）可以燃燒，如果將這些（xiē）有機物，在一定的溫度下（xià），將它們通人到焚燒爐中，就可（kě）以使（shǐ）這些有機物燃燒，當這些有機物（wù）生成CO和HO，就可以將它們排放到空氣中。這種燃（rán）燒法的處理機理，主要根據燃（rán）燒溫度和燃燒方式（shì）的不同，一般可以將它們分成直接燃燒法、熱力燃燒（shāo）法（fǎ）和催化（huà）燃燒法三種形（xíng）式。
 
1.1.1利用（yòng）直接燃燒法（fǎ）處理揮發性有機（jī）廢氣
 
直接燃燒（shāo）法，就是使VOCs直（zhí）接（jiē）燃燒，其方法就是將VOCs直接通人到焚燒爐中，就可以使VOCs在高（gāo）溫中燃燒。如果VOCs的濃度高，它（tā）們在爐中就可以很好（hǎo）的燃燒，生成CO2和H2O，當（dāng）VOCs濃度低時，此（cǐ）時的燃燒由於不充分，就需要采取一定的措施，如加入輔助燃料，也會使VOCs燃燒完全（quán），最終使VOCs完（wán）全生成CO2和H2O，這（zhè）些CO2和H2O就可以排人空氣。這種方法的優（yōu）勢是：由於它們的投資費用低，製備的設備比（bǐ）較簡單，在操作方麵也比較方便，但是，利用這種燃燒的方法需要（yào）維（wéi）持高（gāo）溫燃燒(>1100~C)的條件，同時，在這種高溫條件（jiàn）下，就容易使產物生成NOx化（huà）合物，這種化（huà）合物使燃燒結（jié）果產生二次汙染物。
 
1.1.2利用（yòng）催化燃燒法處理揮發性有機廢氣
 
催化燃燒法是（shì）在反（fǎn）應（yīng）係統加入某種催化劑，在催（cuī）化劑的作用（yòng）下，使VOCs能夠完全反應，生成CO2和H2O，然後（hòu）將它們（men）排人（rén）到空氣中的方法。這種催（cuī）化劑的作用機理（lǐ），主要是可以降低VOCs的燃點。目前使用的這種催化劑的類型（xíng）較多，這些催化劑主要是貴金屬催化劑(如Pt、Pd)和非貴金屬催化劑(女口V、Ti、Fe、Cu等)。女口Pt/H—Beta和PdO/H—
 
Beta等催化（huà）劑，它們在與VOCs接觸時，對（duì）氯化烴類的有機物具有（yǒu）很強的選擇性，這樣Pt/H—Beta和PdO/H—Beta等催化劑，就容易使它們發生（shēng）催化（huà）分解作用（yòng）]。而M.A.Centeno_3等人通（tōng）過研究表明，利用催化燃燒的方法，可以使Au/TiOxNy催化劑對已烷、苯和丙醇等（děng）有機物發生很（hěn）高的催化作（zuò）用（yòng），在這種催（cuī）化作用（yòng）下，使VOCs得到完（wán）全燃燒。如果將催化燃燒法與熱力燃燒法進行比較，它們各自具有（yǒu）不同的優勢，但催化燃燒法所需的燃燒溫度更低(200℃～400qC)，這是它的優（yōu）勢。由於它們可以在較低（dī）溫度下燃燒，就可（kě）以避免NO二次汙染物生成，使環境得到保護。但是，現在使用的催化劑，由於它們的性能不穩定，在某些條件下容易被含s、P、As等物質破壞（huài），一旦催化劑的活性破壞，就使催化劑失去（qù）活性，如果一旦催（cuī）化劑失去活性，為了保證反應進行，就需要更換催化劑，這一過程，也需要付出昂（áng）貴（guì）的費用。
 
1.1.3利用生物法處理揮發性有機廢氣
 
生物過濾法處理VOCs，這種有機廢氣（qì），主要是工業生產、市政汙水、汙泥（ní）處理的主要來源。為了治理惡臭氣體，提出了生物過濾法（fǎ）這種技術，近年來，隨著科學（xué）的發展，發現這種處（chù）理（lǐ）方法（fǎ）對處理VOCs也有較好的效果。這（zhè）種生物過濾法，可以處理（lǐ）較低濃度的VOCs，核心處理設備是生物濾床（chuáng）的作用(如圖1所示)，VOCs可以在生物濾床中得到處理，使VOCs生（shēng）成CO：和HO，這主要是（shì）由於在濾床內，已經裝有能形成生物膜的填料，這些填料可以使VOCs在濾（lǜ）床裏被生物膜上的生物經（jīng）過吸附作用（yòng），將（jiāng）VOCs分解成CO2和H2O，使它們（men）排放到空氣中得（dé）到淨化。

圖1生物過濾法工藝的流程（chéng）圖

這種生（shēng）物過濾法決定（dìng）它的處理效（xiào）率的優劣（liè），主要是對（duì）這種生物過濾操作條件的控製，因此，在利用這種（zhǒng）方法（fǎ）時，隻要把操作（zuò）條件控製好（hǎo），就可以得到較好的結果。這種方法如控製得當對不同有機（jī）物的處理結果，可以達到40%一98%。生物過（guò）濾法的運行成本很低，這有利於企業的應用，但是（shì）由於這種方法的設備龐（páng）大，而且，它對於處理（lǐ）VOCs還具有選擇性，這就減弱了這（zhè）種方法的使用範圍。

1.1.4利用吸附法處理揮發性有機廢氣
 
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（fù）質吸附（fù）在吸附劑的表麵上，通過吸附劑的吸附將（jiāng）有（yǒu）機物從主體中分離，這樣就可以處理有機（jī）廢氣。吸附法工藝（yì）流程如圖2所示（shì），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（bǎo）和後，就可關閉閥門，再將VOCs氣體切換到吸（xī）附塔2進行吸附，由（yóu）於VOCs是分別在塔1和塔2進行脫附，它們是相互交替（tì）操作，因此（cǐ），隻要設（shè）計合理，就可以達到連續處理的結果，使VOCs得到淨化。目前常用的吸附（fù）劑：由於活性炭的性能較好，這主要是活性炭具有較大（dà）的比表麵積，這就使活性炭具有（yǒu）較高的吸附容量，使VOCs得（dé）到較大的；另一種（zhǒng）方法就是沸石分子篩，這種吸附劑它具有均勻的微孔結構，就可以使這種微型（xíng）結構具有（yǒu）較強的選擇性。就可（kě）以使它們具有較大的優勢，在吸附VOCs的過程中，它們都具有較高（gāo）的去除效率，就可以使它們達到吸附VOCs的作用，同時由於它（tā）們的能耗低，工藝成（chéng）熟，因此，這種方法在一般的企業都易於推（tuī）廣（guǎng）實用，來處理VOCs使其淨化。

圖2吸附法（fǎ）工藝流程圖
需要指出，中國對於VOCs的處理還存（cún）在（zài）差距，上述的處理方法，隻適合應用在高（gāo）、中濃度的VOCs治理中，但這些方法對於低（dī）濃度的VOCs處理，其（qí）效果（guǒ）相對微弱。在這樣的環境（jìng）中，就會影響到人的呼吸係統，使人的鼻、眼、心、肝、肺（fèi）等器官受到有（yǒu）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（chū）現（xiàn）變態反應，人類吸人有機廢氣的時間一長；就會（huì）導致吸人者致殘和致癌，給人類帶來難以補救的傷害。因此，針（zhēn）對中國VOCs治理（lǐ）技術的研究以及創新，目前，科技工作者正在積極引入或開發新的（de）技術方法，這樣才能夠保證中國的環境優良，才能避免VOCs對人（rén）類的健康帶來傷害。

2揮發性有機廢氣治理技術進展及應用 

2.1微波催化氧化技術及其在揮（huī）發性有機廢氣治理中的應用
 
微波催化氧化技術是高科技的處理技術，隨著科學的發展，這種技術已經得到高速（sù）的發展，它可以（yǐ）有效集合傳統的填料吸附技術，來提高處理VOCs治（zhì）理（lǐ）的能力，這（zhè）種方法的（de）實現，改變了傳統解吸治理方式向微波解吸治理方式（shì）的轉變，極大地提高了治理效果。在（zài）治理VOCs過程中，使用微波催化氧化技術，它不僅能夠縮短廢氣的解吸和吸附時間（jiān），而且還可以（yǐ）利用這種技術，降低各種能源的消耗和浪費，減少處理費用，提高VOCs的治理能力。現在采用的吸附劑可以連續使用（yòng）二十（shí）次，而且這些吸附劑，在（zài）反複使用的過程中，都能夠達到非常好的吸附效果，使VOCs得到徹底的處理。
 
2.2活性炭纖維治理（lǐ）技術及其在揮發性有機廢氣治（zhì）理中的應用
 
活（huó）性炭纖維治理技術是高科（kē）技時代的創新，這種技術與傳統的碳（tàn）吸附技術相比（bǐ），在使用性能上，它的吸附效果更好。這（zhè）種（zhǒng）VOCs治理技術的原理為（wéi）：由於它通過活性炭纖維的加入，使它具有高效吸附性，由於它的高效吸附性，主要是（shì）由於具有環（huán）保材料（liào）的活性炭纖維，這樣就使它（tā）的內表麵和外表麵分布（bù）了許（xǔ）多碳原子，由於（yú）這些碳原子的作（zuò）用，使這些碳原子組成了具有吸附能力很強（qiáng）的表麵（miàn）性結構。這（zhè）種活性（xìng）碳纖（xiān）維的表麵性結構，具有很（hěn）強的優（yōu）勢。為（wéi）了比較（jiào）兩者的效能（néng），即對（duì）活性炭纖（xiān）維和傳統的碳吸（xī）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（jié）果更具有優勢，這樣它可以使活性炭纖維具有比較（jiào）優異的性能，具（jù）有吸附速度快、吸附容量大、再生容易、表麵積大、微孔豐富、含碳量高等（děng）眾多優點，這（zhè）些（xiē）眾多（duō）的優點，就可（kě）以使它們在治理VOCs的（de）過程中（zhōng），充分發揮吸（xī）附VOCs的作（zuò）用，可（kě）以顯（xiǎn）示活性炭纖維非常好的用（yòng）效果，因此，活（huó）性炭纖維治理技術已經具有（yǒu）很大的優勢。非常適宜廣泛的推廣和應用在VOCs的治（zhì）理中，使環境更加清新。
 
2.3生物治理技術（shù）及其在揮發性（xìng）有機廢氣治理中的應用
 
生物治理技術在VOCs的治（zhì）理中（zhōng），這是一（yī）個較新的方法（fǎ），主要應用原理：是（shì）通過生物治理技術的發展，將微生物的降解過程利用起來，就可以（yǐ）將（jiāng）這些VOCs有機物得到（dào）處理，使它們轉化（huà）成水、二氧化碳等無機物，這樣就把汙染環境的有機廢氣處（chù）理掉。但是（shì），由於生物治理技術對VOCs治理的過程比較複雜，在生物治理技術中，很難保證在氣（qì）相中（zhōng）不產生
 
害物質，這樣就會影響生物治理技術的結果，因此在實際應用中，應該注意保證氣態汙（wū）染物的液化，氣態VOCs汙（wū）染物液化後，需要通過各種（zhǒng）汙染（rǎn）物的生物吸附、新陳代謝（xiè）以及降解的液化過（guò）程。但是，這種處理方法至今還未形成完善的理論，在實際（jì）應用中還沒有找到合適的（de）方法，因此，要利（lì）用（yòng）生物技術處理VOCs，還（hái）需要許多科技工（gōng）作者繼續努力，做進一步的深入研究（jiū）。
 
2.4納米材料淨化技（jì）術（shù）及其在揮發性有機廢氣治理中的應用
 
納米材料淨化技術（shù）是近年（nián）來處理VOCs的新技術。納米材料指的是超（chāo）細材料，這種超細材料（liào）的（de）納米粒子，由於它的表麵積大，吸附能力非常（cháng）強，因此，在（zài）反應過程（chéng）中（zhōng），可以顯現納米材料具有非常（cháng）好的催（cuī）化（huà）作（zuò）用，這些（xiē）納米粒子的加入，在處理VOCs的過程中，就能夠由於納米粒子（zǐ）的加入（rù），就可以有效（xiào）的提高（gāo）VOCs分解的反應速率，這對（duì）於揮發性有機廢氣的處理具有很大的優勢，甚至能夠將原來不能反應的物質，也（yě）能使它們完全進行。顯然，納米TiO在氣態有機汙染物（wù）治理方麵具有優（yōu）勢。這些優勢主要是它們表現在光照條件下，就能夠激活納米材料（liào），可以使納米TiO：把有機物質轉化成有機酸、水、二氧化碳（tàn）等小分子，這樣就把汙染有機物（wù）處（chù）理（lǐ）掉了，顯然，納米TiO：的光催化劑，在處理VOCs方麵具有很大的發（fā）占（zhàn）優勢，它可以在降解處理VOCs方（fāng）麵具有很大的優勢，在（zài）淨化（huà）空（kōng）氣方麵具有很大（dà）的能力，因此，它可以使納米TiO：具有非常廣泛的應用前景。為了更好的分析比較（jiào），利用表1給出了上述幾種VOCs處理工藝特點（diǎn）的分析對比結果（guǒ），就（jiù）可以清楚的進行比較。

3結語 

中國對揮發性有機廢氣治理技術的研究投入了一定的精力，目前已經開發和應用的種類較多，它們是微波催（cuī）化氧化技（jì）術、活性炭纖維（wéi）治理技術、生物治理技術、納米材料淨化技術、膜基吸收淨化技術等。這些技術在實踐中已經得到廣泛的應用（yòng），並且已經獲（huò）得了較好的成績，尤其在（zài）處理VOCs的過程中（zhōng），可以（yǐ）有效克服傳統VOCs治理技術的弊端。為（wéi）了更好地治理VOCs，在今後的應用中，可以利用（yòng）不同的治理（lǐ）技術，發揮它（tā）們不同的特點，使它們更（gèng）好地處理VOCs，所以在今後的（de）實際（jì）工作中，要根據具（jù）體VOCs的實際情況，選擇適當的治理技術，這（zhè）樣才能處理好VOCs的清除（chú），才能夠保證在環境中對VOCs的治理效（xiào）果，保證環（huán）境的可持（chí）續發展。

——來源：《環境科學與（yǔ）管理》

原標題：揮發性有機廢氣治理技術發展研究