有机废气治理技术的研究进展

高宏俊

(深圳市科德环保科技有限公司 广东 深圳 518052)

0 引言

随着工业排放的废气对环境造成的影响不断加重，治理有机废气成为解决环境问题的重要环节。近几年随着科技的发展，科研单位对如何治理有机废气展开了深入的研究，其成果逐渐被应用到实际操作中去，市场上已经有了多种能有效治理废气的技术和设备。

1 传统治理技术的相关概念

1.1 生物处理法

所谓生物处理法就是利用滤料介质中微生物分解有机废气中的有机成分，将其分解为无害或少污染物质的方法，在适宜的生存环境下，由废气提供碳源和氮源，分解出水、无机盐、二氧化碳及生物质等物质。生物法分为生物吸收法和生物过滤法，其中生物吸收法中，微生物以及营养物等配料都安置在液体中，有机废气中的有机物在与悬浮液接触之后被转移到液体中区，从而被其降解；生物过滤法是说微生物就生存在固体之上，有机废气在通过固体的介质形成的固体床层时被其吸附，最终被附着在介质上的微生物降解。生物处理法运行设备简单，耗费费用低，不容易形成二次污染，是非常优秀的废气处理法。

1.2 活性炭吸附法

活性炭吸附法中的吸附剂根据固体从气相或液相中吸附掉有害成分的吸附原理分为物理和化学两个类别。化学吸附剂是通过其疏水键产生吸附作用，去掉其中的有机污染物。因为在气固两相中有机废气不能与吸附剂进行有效时间的接触，化学反应来不及完成，达不到有效的吸附效果，使得化学吸附更适合去除水相中的有机污染物，很少被应用于有机废气的去除。因此，有机废气的治理一般是采用物理吸附剂，这些材料通常是孔状结构的活性炭或沸石等，它们物理吸附能力强，可适用多种范围。选择材料治理有机废气时一般选择纤维状的材料，因为它的材料传质速率快，比蜂窝状和颗粒状的材料更具优势。

1.3 氧化法

一般采用氧化法处理VOCs等有毒有害且无须回收的挥发性有机废气。氧化法是将该废气与氧气产生反应，生成二氧化碳和水。采取以下两种方法可以促进该氧化反应顺利进行：①催化氧化：常温下且压力一定的情况下，以Pt、Pd、Ni等金属材料作为催化剂，以空气、臭氧或氧气等作为氧化剂，废气中含有的有机成分会产生氧化反应，催化剂会使起燃温度达到250～300摄氏度。该方法的关键核心是其高效氧化剂。②加热：对废气加热，使其中的VOCs达到反应所需温度，又称作热氧化法。最近几年，整体式的催化剂因其比粒状催化剂更好的传热性、传质性和压降性，已经成为了研究重点。在催化剂中，活性组分是根本性的物质，如Cu、Pb、Pt等；而助催化剂能够提高主催化剂的活性及选择性，能够使催化剂的耐热性提高，也能提高催化剂的寿命。

1.4 其他方法

液体吸收法普遍使用有一种叫做水喷淋装置的废气处理设备。该方法是指让废气接触吸收剂，并将其中的有害成分吸收。解吸后，有害组分就会被回收或除去，吸收剂就能再生，不断的被重复利用。该方法中的吸收过程有物理和化学两种。物理方法依据相似相溶这一原理，利用最常用的吸收剂，将溶解在水中的丙酮、醚、甲醛等有机溶剂气体和微溶在水中的烟、灰尘、漆雾等物质除去。但这种方法不能除去无法被水吸收的具有较差水溶性的三苯物质。而化学吸收能够使有机废气与吸收剂上的活性基团发生化学反应，从而产生吸收作用。

2 传统技术存在的限制

2.1 生物法的限制

微生物对苯类物质和PAEs进行降解时，有机物中的聚合物及复合物分子能够抵抗这种降解作用，微生物中的酶无法靠近化合物分子内部，也无法破坏其中敏感的反应键，因此在降解这类有机污染物的时候速度非常慢，大大限制了生物处理法的应用范围。

2.2 活性炭吸附的限制

使用活性炭进行吸附作用实质就是将气相的污染物固定到活性炭中，没有能够根本解除污染。如果有机废气中的污染物是多种气态共存，活性炭的吸附作用将会大幅降低，远远不及气态污染物仅有一种时的效率。吸附了污染物的活性炭饱和之后，处置方式通常有两种，分别是废弃和再生。废弃就是指将已用过的活性炭直接填埋或者烧掉，但这种方法会造成资源上的浪费。再生就是指反复使用活性炭，但再生使用的活性炭往往损失较多的有效部分，它的吸附作用随着不断再生而不断下降，再生使用后残余的尾气会造成二次污染。

2.3 氧化法的限制

对有机废气催化其氧化反应时，有不少气体所需的催化剂及条件比较苛刻。有些要求高空、高温且需要用高水蒸气来分压，因此对其催化剂的选择就一定要慎重，必须要选择活性高、热稳定性和水热稳定性都很高的催化剂，并且能够抗中毒。满足这些要求的比较常用的有Pd、Rh、Pt、Au等贵金属，但贵金属普遍价格高昂，并且易烧结，使催化氧化的方法成本大增。

2.4 其他方法的限制

液相吸收就是将气相的污染物物理转移到液相，或化学转变到液相。液相吸收法中对气态污染物使用的喷淋吸收仅对高浓度或低浓度大风量的有机废气效果较好，对低风量且低浓度废气吸收效率非常低，有待提高。另外，研究证明，这四种方法中生物法和活性炭法耗费资金较低，以生物法最低，而氧化法因其昂贵的催化剂耗费成本最高，不利于投资运行。

3 各传统技术适用范围

3.1 生物法适用范围

生物处理技术适合处理污染物的浓度比较低，生物的代谢速率比较低且易溶的有机废气，废气流量应小于每立方米50000毫克，其中的TOC每立方米应小于1000毫克，且温度不能高于40摄氏度。

3.2 活性炭吸附法适用范围

使用活性炭吸附的有机废气必须是污染物浓度不超过每立方米2000毫克，另外，吸附效果在酸性环境中效果明显好于碱性环境，并且周围气体温度应为常温，如果温度高出规定值，应增设气体冷却装置降低温度，使活性炭恢复其最佳的吸附状态。

3.3 氧化法及吸收法适用范围

氧化法适用于处理每立方米污染物不超过2000到6000毫克的有机废气，但如果废气温度高于180摄氏度，其污染物浓度即使低于2000毫克也能处理。另外，废气中如果含有硫就不适宜这种方式，因为硫能使催化剂中毒。吸收法适用于浓度高的有机废气或浓度低大风量的废气。

4 治理废气新技术

4.1 光催化氧化法

二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO2)、硫化镉(CdS)等半导体能够在光照作用下将其吸收的光能转化为化学能，激发一种高能粒子——“电子-空穴”对，这种粒子在于周遭的水和氧气发生反应以后，能产生一种自由基活性物，这种物质拥有极强的氧化能力。早在1976年，凯里等人就实现了二氧化钛在紫外光下催化脱氯了废水中含有的多氯联苯。

4.2 UV光催化技术

高能高臭氧的UV紫外线光束照射有机废气后能使其产生裂解，如三甲胺、甲硫氢、二甲二硫及苯乙烯等废气，其中苯、二甲苯中的分子链在高能的紫外线光下会降解成水和二氧化碳等低分子的化合物。另外，通过高能UV光可以使废气中的细菌的核酸遭到破坏，之后臭氧会对其形成氧化反应，从而达到彻底脱臭和灭杀细菌的作用。

除了以上两种技术，还有将各种传统技术综合使用的处理技术、低温等离子体等净化技术，以及膜分离法，膜隔离法就是指利用气体中不同组分具有不同的透膜而过的能力这一特性来展开，基于这种能力的不同，利用具有半渗透性的膜，使气体组分以不同的速度透过它，可以轻松的将废气中含有的VOCs分离出来。这些技术的发展都有效加快了有机废气的治理进程。

5 结束语

在治理有机废气时，应合理选择适用方法技术，高效处理污染物。随着科技的发展，对有机废气的处理技术也必然会得到更好的改进，新技术的研发也不断加快，早日实现有机废气的高效净化，保护环境，创造更美好的和谐社会。

[1]刘海玥,金迪,杨晓丽,刘亮.活性炭纤维在有机废气治理中的应用[J].科技致富向导，2012(24).

[2]易灵.有机废气治理技术的研究进展[J].四川环境，2011，30(5).

[3]我国有机废气治理行业2011年发展综述[J].中国环保产业，2012(9).

[4]张正怡.生物法处理工业有机废气的技术探讨[J].科技促进发展，2012(4).