揮發性有機廢氣治理（lǐ）技術發展研究

揮發性有機廢氣治理技術發（fā）展研究

針對揮發性有機廢氣治理技（jì）術的發展問題（tí），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（chù）理（lǐ）揮發性有機廢氣，如利用直（zhí）接燃燒法、催化燃（rán）燒法處理揮（huī）發性有（yǒu）機廢氣、生物（wù）法處理揮發性有（yǒu）機廢氣和吸（xī）附法處理揮發性有機廢氣，探討了揮（huī）發性有機廢氣治理技術進（jìn）展以及應用，主要探討了微波催（cuī）化氧化技術、活性（xìng）炭纖維治理技術和生物治理技術，並（bìng）介紹了在揮發性有機廢氣治（zhì）理中的應用、納米材料淨化技術的應用（yòng）和膜基（jī）吸（xī）收淨化技術在揮發性有機廢氣治理的應用。

揮（huī）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（de）溫度下（xià），此時這些（xiē）有機廢氣的飽和蒸汽壓都（dōu）會高於133.3Pa，在這樣的條件下，它們就（jiù）可能成（chéng）為揮發有（yǒu）機化合物（wù），這種有機揮發化合物會汙染空氣，影響人類的健康。這些揮發性的有機化合（hé）物主要成分（fèn）包括：硫烴、含氧烴、氮烴、鹵代烴、烴類等多環芳香烴，由於它們的性質相似（sì），它們很容易混合在一起，就會汙染環境，這些VOCs同時（shí）能夠威脅人（rén）類的身體健康（kāng），在人們的呼吸中（zhōng），進入人體，對人的器（qì）官（guān）造（zào）成（chéng）傷害。因此，在科技時代，必（bì）須對揮發性有機廢氣進行治理，使有機廢（fèi）氣控製在一定的濃度。
1揮發性有機（jī）廢氣治理（lǐ）技術的分析　　在高科技時代，許多高科技產品的表麵，都（dōu）會利用塗漆、塑（sù）料、化工以及其它化工原（yuán）料，都會使用許多有機物來進行處（chù）理，在利用這些（xiē）有機物時，就會使（shǐ）它們形成（chéng）許（xǔ）多（duō）揮發性的有機廢氣，它們不僅對工人帶來身（shēn）體的傷害，而（ér）且，如果這些氣體不經過處理就隨意的排放到空氣中，就會汙染環境，對人類的健康帶來嚴重的危（wēi）害，對於常用的VOCs治（zhì）理技術有以（yǐ）下幾（jǐ）種。
 
1.1利用燃燒（shāo）法處理揮發性有機廢氣
 
燃燒法是利用VOCs的可燃性，由於它們自身可以（yǐ）燃燒，如果將這些有機物，在一定的溫度下，將它們通人到焚燒爐（lú）中，就（jiù）可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（pái）放（fàng）到空氣中。這種燃（rán）燒法的處理機理，主要根據燃燒溫度和燃燒方式的不同，一般可（kě）以（yǐ）將它們分成直接燃燒法、熱力燃燒法和催化燃燒法三種形式。
 
1.1.1利用直接燃燒法（fǎ）處理揮發性有機廢氣
 
直接燃燒法，就是使VOCs直接燃燒，其方法就是將VOCs直接通（tōng）人到焚燒爐中，就可（kě）以使VOCs在高溫中（zhōng）燃燒。如果VOCs的濃度高（gāo），它們在爐中就可以很好的燃燒，生成CO2和H2O，當VOCs濃度低時，此時的燃燒由於不充分，就需要采取一定的措施（shī），如加入輔助燃料，也會使VOCs燃燒完（wán）全，最終使VOCs完全生成CO2和（hé）H2O，這些CO2和H2O就可（kě）以（yǐ）排人空（kōng）氣。這種方法的（de）優勢是：由於它們的投資費用（yòng）低，製備（bèi）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（shāo）的方法需（xū）要維持高溫燃（rán）燒（shāo）(>1100~C)的條件，同時，在這（zhè）種高溫（wēn）條件下，就（jiù）容易使產物生成NOx化合物，這種化合物使燃燒結（jié）果（guǒ）產生二次（cì）汙染物。
 
1.1.2利用催化燃燒法處理揮發性有機廢氣
 
催化燃（rán）燒（shāo）法是在反應係統加入某種催化劑，在（zài）催化劑的（de）作用下，使VOCs能夠完全反應，生成CO2和H2O，然後將它們排人到空氣中的方法。這（zhè）種催化劑的作用機理，主要是可以降低VOCs的燃點。目前使（shǐ）用的這種（zhǒng）催化劑（jì）的類型較多，這些催化劑主（zhǔ）要是貴金（jīn）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（hé）PdO/H—
 
Beta等催化劑，它們在與VOCs接觸時，對氯（lǜ）化烴類的有機物具有很強的選擇性，這樣Pt/H—Beta和（hé）PdO/H—Beta等催化劑，就容易使它們發生催化分解作用]。而M.A.Centeno_3等人通過研究（jiū）表明，利用催化（huà）燃（rán）燒的方法，可以使Au/TiOxNy催化劑對已烷（wán）、苯和丙醇等有機物發生很高的催化作用，在這種催化作用下，使VOCs得到完（wán）全燃燒。如果將催化燃燒法與熱力燃燒法（fǎ）進行比較，它（tā）們各自具有不同的優勢，但催化燃燒法所需的（de）燃燒溫度更低(200℃～400qC)，這是它的優勢。由於它們可以在較低溫度下燃燒，就可以避免（miǎn）NO二次汙染物生成，使環境得到保護。但是，現在使用的催化（huà）劑，由於它們的性能（néng）不穩定，在某些條件下容易被含（hán）s、P、As等物質破壞，一旦催化劑的活性破壞，就使催化劑失去活性，如果一旦（dàn）催化劑失去（qù）活性，為（wéi）了保證反應進行，就需（xū）要（yào）更換催（cuī）化劑（jì），這一過（guò）程，也需要付出（chū）昂貴的費用。
 
1.1.3利用生物法處理揮發性有機（jī）廢氣
 
生物過濾法處理VOCs，這（zhè）種有機廢氣，主要是工業生產、市政汙水、汙泥處理的主要來（lái）源。為了治理惡臭氣體，提出了生物過濾法這種技（jì）術，近年來，隨著科學的發展，發現這種處理方法對處理VOCs也有較好的效（xiào）果。這種生物過濾（lǜ）法，可以處理較低濃度的VOCs，核心處（chù）理設備是生物（wù）濾床（chuáng）的作（zuò）用(如（rú）圖1所示)，VOCs可以在生（shēng）物（wù）濾床中得到處理，使VOCs生成CO：和HO，這主要是由於在濾床內，已經（jīng）裝有（yǒu）能形成（chéng）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（wù）經過吸附作用，將VOCs分解成CO2和H2O，使它們排放到空氣中得到淨化。

圖（tú）1生物過濾法工藝（yì）的流程圖

這種生物過濾法決定它的處理效率的優劣，主要是對這種生物過濾操作條件的控製，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（dé）當對不同有（yǒu）機物的處理（lǐ）結果，可以達到40%一98%。生物過濾法的運行成本很低，這有利（lì）於企業的應用，但是由於這種方法（fǎ）的設備龐大，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（huī）發（fā）性有（yǒu）機廢氣
 
吸附法是利用具有微孔結構的吸附劑，它的方法（fǎ）是利（lì）用這種吸附劑，可以將空氣中的吸附（fù）質吸附在吸附劑的表麵上，通過吸附（fù）劑的（de）吸附將有機物從主體中分離，這樣就可以處理有機廢（fèi）氣。吸附法工藝流程（chéng）如（rú）圖2所示，當VOCs通過風機的作用（yòng），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氣體切換到吸附（fù）塔2進（jìn）行吸附（fù），由於VOCs是分別在塔1和塔2進行脫（tuō）附，它們是相（xiàng）互交替操作，因此，隻要設計合理，就可以達到連續處理的結果，使VOCs得到淨化。目前常用的吸附劑：由於活性炭的性能較好，這主要是活性炭具有較大的比表麵積，這就使活性炭具有較高的吸附容量，使VOCs得到較大的（de）；另一種方法就是（shì）沸石分子篩，這（zhè）種吸附劑（jì）它具有均勻的微孔（kǒng）結構（gòu），就可以使這種微型結（jié）構具有較強的選（xuǎn）擇性。就可以使它們具有較大的優勢，在吸附VOCs的過程中，它們都具有較高的去除效率，就可以使它們（men）達到吸附VOCs的（de）作用，同時由於它們的能耗低，工藝成熟，因此，這種方法在一般的企業都易於推廣實用（yòng），來處理VOCs使其淨化。

圖2吸附法工藝流程（chéng）圖
需要（yào）指出，中國對於VOCs的（de）處理還存在差距，上述的處理方法，隻適合應用在高、中濃度的VOCs治理（lǐ）中，但這些方法對（duì）於低濃度（dù）的VOCs處理，其（qí）效果相對微弱。在這樣的環境中，就會影響到人的呼吸係統，使人的鼻、眼、心（xīn）、肝、肺等器官受到有害氣體的傷害，長時間在（zài）這種有機廢氣中生活，就會導致人體的器官出現變態（tài）反應，人類吸人有機（jī）廢氣的時間（jiān）一長；就會導致吸人（rén）者致殘和致（zhì）癌，給人類帶來難以（yǐ）補救的傷害。因此，針對中國VOCs治理技術的研究以及創新，目前，科（kē）技工作者正在積極引入或開發（fā）新的技（jì）術方法，這樣才能夠保（bǎo）證（zhèng）中國的環（huán）境（jìng）優良，才能避免（miǎn）VOCs對人類的健康帶來（lái）傷害。

2揮發性有機（jī）廢氣治理技術進展及應用 

2.1微（wēi）波催化氧化技（jì）術及其在揮發性有機廢氣治理中的應用
 
微波催化（huà）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（yǐ）經得到高速的發展，它（tā）可以有效集合傳（chuán）統的填料吸附技術，來提高處理VOCs治理的能力，這種方（fāng）法的實現，改變了傳統解吸治理方式向微（wēi）波解吸治理方式的轉變，極大地提高了（le）治理效果。在治理VOCs過程中（zhōng），使用微波催化（huà）氧化技術，它不僅能夠縮（suō）短（duǎn）廢氣的解吸和吸附時間，而且還可以利用這種技（jì）術，降低各種能源的消耗和浪費，減少處（chù）理費用（yòng），提高VOCs的治理能力。現在采用的吸（xī）附劑可以（yǐ）連續使用二十次，而且這些（xiē）吸附劑，在反複使用的過（guò）程（chéng）中，都（dōu）能夠達到非常好的吸（xī）附效（xiào）果，使VOCs得到徹底的處理。
 
2.2活性炭纖維治理技術及（jí）其（qí）在揮發（fā）性有機廢氣治理中的（de）應用
 
活性（xìng）炭纖維治（zhì）理技術是高科技時（shí）代的創新，這種技術與傳統（tǒng）的碳吸（xī）附技術相比，在使（shǐ）用性能上，它的吸附效（xiào）果（guǒ）更好。這種VOCs治理技術的原（yuán）理為：由於它通過（guò）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（bù）了許多碳原子，由於這些碳原子（zǐ）的作用，使這些碳（tàn）原子組成了具有吸附（fù）能力很強的表麵性結構。這種活性（xìng）碳纖維的表麵性結構，具（jù）有很強的優勢。為了比較兩者的效能，即對（duì）活性炭纖維和（hé）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（yú）這種活性炭纖維的特殊結構，使它的吸（xī）附結果更具有（yǒu）優（yōu）勢，這（zhè）樣它可以使活性炭纖維具有比較優異的性能，具有吸附速度快、吸附容量大、再生容易、表麵積大、微孔豐富、含碳量高等眾多優點（diǎn），這些眾多的優點（diǎn），就（jiù）可以使它們在治理VOCs的過（guò）程中（zhōng），充分發揮（huī）吸附VOCs的（de）作用（yòng），可以顯（xiǎn）示活性炭纖維非常好的用效果，因此，活性炭纖維治理技術（shù）已經具（jù）有很大的優（yōu）勢。非常適宜廣泛的推廣和應用在VOCs的治理中，使環境更（gèng）加清新。
 
2.3生物治理（lǐ）技術及其在揮發性有機廢氣治理中的應用
 
生（shēng）物治理技術在VOCs的治理中，這是一個較新（xīn）的（de）方法，主要應用原理：是通過生物治理技術的發展，將微生物的降解過程利（lì）用（yòng）起來，就可以將這些VOCs有（yǒu）機物得到（dào）處理，使它（tā）們轉化成水、二（èr）氧化碳等無機物，這樣就把汙染環境的有機廢氣處理（lǐ）掉。但是，由於生物治理技術對VOCs治理的過程（chéng）比較複雜，在生物治理技術中，很難保證在（zài）氣相中（zhōng）不產生
 
害（hài）物質，這樣就會影響生物治理技術的結（jié）果，因此在實際應用中，應該注意保（bǎo）證氣態汙染物的液化，氣態VOCs汙染物液化後，需要通過各種汙染物的生物吸附、新（xīn）陳代謝以及降解的液化過程。但是，這種處理方（fāng）法至今還未形成完善的理論，在實際應用中還沒有（yǒu）找到（dào）合適的方法，因此，要利（lì）用生物技術處理VOCs，還需要許多（duō）科技工作者繼續（xù）努力，做（zuò）進一步的（de）深（shēn）入研究（jiū）。
 
2.4納米（mǐ）材料淨（jìng）化（huà）技術及其在揮發性有機廢氣治理中的（de）應用
 
納（nà）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（zhǐ）的是超細材料，這種超細材料的納米粒子，由於它（tā）的表麵積大（dà），吸附能力非常（cháng）強，因此，在反應過（guò）程中，可以顯現納米材料具有非常好的催化作用，這些納米粒子的加入（rù），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（zhè）對於（yú）揮發（fā）性有機廢氣的處理具有很大的優勢，甚至能夠將（jiāng）原來不能（néng）反應的物質（zhì），也能使它們完全進行。顯然，納米（mǐ）TiO在氣態有機汙染物治理方麵具（jù）有優勢。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，可以使納米TiO：把有機物質轉（zhuǎn）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（chù）理VOCs方麵具有很（hěn）大的（de）發占優勢，它可以在降解處理VOCs方麵具有很大（dà）的優勢，在淨化空氣方麵具有很大的能力，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，利用表1給出了上述幾種VOCs處理工（gōng）藝（yì）特（tè）點的分析對比結果，就可以清楚的進行比較。

3結語（yǔ） 

中國對揮發性有機廢（fèi）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（yòng）的種類較多，它們是微波催（cuī）化氧（yǎng）化技（jì）術、活性炭纖維治（zhì）理技術、生物治理（lǐ）技術、納米材料（liào）淨（jìng）化技術（shù）、膜基吸收淨化技（jì）術等。這些（xiē）技術在實踐中（zhōng）已經得到廣泛的應用，並且已經獲得（dé）了較好的成績（jì），尤（yóu）其在處（chù）理VOCs的（de）過程中，可以有效（xiào）克服傳統（tǒng）VOCs治（zhì）理技術（shù）的弊端。為了更好地治理VOCs，在今後的應用中，可以利用不同的治理技術，發揮它們不同的特點，使它們更好地處理VOCs，所以在今後的實際工（gōng）作中，要根據具體VOCs的實際情況，選擇適當的治理技術，這樣才能處理好（hǎo）VOCs的清除，才能夠（gòu）保證在環境中對VOCs的治理效果，保證環境的可持（chí）續發展。

——來源：《環境（jìng）科學與管理》

原標題：揮發性有機廢氣治理技（jì）術發展研究