工业有机废气处理的技术分析及前景展望

吴庭吉，郭可可，陈光秀，张校申

（中国汽车工业工程有限公司，河南 洛阳 471039）

工业有机废气处理的技术分析及前景展望

吴庭吉，郭可可，陈光秀，张校申

（中国汽车工业工程有限公司，河南 洛阳 471039）

随着经济的发展，工业有机废气越来越多，给治理工作带来越来越大的压力。但是，工业有机废气必须解决，目前治理工业有机废气的办法有很多种，各有优劣。鉴于此，本文重点阐述了吸收法、吸附法、热破坏法、生物处理法、冷凝法和低温离子体技术，并对工业有机废气处理技术进行展望，旨在提高工业有机废气处理的水平，有效促进环境保护。

工业有机废气；废气处理技术；环境污染

改革开放以来，我国经济发展迅速，各个产业随之壮大起来。但是，各个产业在生产过程中所产生的有机废气也越来越大，如印刷印染、石油化工等行业所产生的有机废气尤其严重。只有合理采用新技术来处理有机废气，才能减轻工业有机废气给环境保护所带来的压力，真正解决空气污染问题。

1 工业有机废气处理的技术

1.1 吸收法处理技术

该处理技术的原理实际上就是吸收剂跟有机废气充分地接触，通过物理或化学方法将有机废气净化。根据不同的吸收原理还可以对液体吸收法进一步分类：化学吸收法和物理吸收法。其中物理吸收法的原理是根据物质的相似相容原理，通过将有害气体溶解于吸收剂中，从而达到净化有机废气的目的。例如，可以采用水作为吸收剂来吸收一些有害物质，比如甲醇等。

在对环境实施治理时，其中一个重要手段就是吸收法。这种方法不仅可以达到对气态污染物实施有效转化的目的，而且可以将污染物转化为一种有用的产品。当前，该技术已经很成熟，在设计以及操作等环节中，积累了一定经验。正因为该治理方法适用性强，所以在大气污染得治理工程中应用较多。但是，有机废气水溶性比较差，所以该方法在这方面的应用不太普遍。该吸收法主要利用有机废气能与高沸点、低蒸气压的机溶剂互溶的特点，对有机废气进行处理，充当吸收剂的物质有664消泡剂、碳酸丙烯脂、乙醇水溶液、醋酸水溶液、柴油、煤油和水等。在处理有机废气的过程中，吸收法能够充分地将有机废气进行转化，并将其转化为一种有用的产品。

1.2 吸附法处理技术

该处理技术的原理实际上就是通过多孔固体吸附剂对有机废气进行处理，利用分子引力或化学键力将有害成分充分地吸附到吸附剂的表面，这样就达到了对有机废气净化的目的。该吸附法基本上都是物理吸附，就其吸附过程而言具有可逆性，相反的过程即为脱附。在吸附达到一定程度后，对吸附剂进行脱附，从而达到循环使用的目的。作为吸附剂，它们都有内表面积大和吸附效率高的特点。吸附剂在吸附的过程中，其吸附的效果跟吸附剂本身的性质有关，更与废气的种类、浓度、性质有很大的关系。

工业上最常用的吸附剂是活性炭，其内部存在着数量巨大的细孔，其内表面积大，影响吸附容量的因素比较多，一方面跟它自身的性质有一定关系，另一方面跟有机物的性质有关，在处理中、低浓度以及有较高净化要求的有机废气时，它们的净化效率比较高，能够达90%以上。这也是经常选用的方法之一。例如，用作吸附剂的活性炭，该吸附剂能够吸附氯乙烯、乙醚、乙醇、甲苯和苯等物质。该处理技术的最大优点在于去除效率比较高，在净化操作过程中比较彻底，能耗不高。目前，吸附的工艺比较成熟，推广比较好，环境效益也比较好。该技术也有缺点：假如吸附剂不能进行回用，那么这些吸附剂应该及时处理，如果不处理，可能造成二次污染的严重后果，甚至有些废吸附剂成为危险物，会提高处理的成本。此外，如果有气溶胶物质在废气中存在，那么容易导致吸附剂失效。

1.3 热破坏法处理技术

该处理法也被称为燃烧法，处理的原理就是利用高温对有机废气实施热裂解、氧化。当前，该方法是对有机废气进行治理的重要方法。根据燃烧的类型可以将热破坏法处理技术进一步分为催化燃烧和直接燃烧法两类。所谓直接燃烧就是在650℃～850℃这一温度范围的容器中进行燃烧，对一些有机有害物质给予燃烧，促使这些物质生成二氧化碳和水等无害物质，直接燃烧法的处理有效率可以达到99%。而催化燃烧法就是在催化剂的作用下，对有机废气进行处理，该方法本质上就是加速有机化学反应的速度，该处理方法的处理效果可达90%～99%。该方法使用的催化剂有贵金属以及非贵金属。就贵金属催化剂而言，其特点是起燃温度低、低温催化活性良好，其缺点在于价格比较昂贵，耐热性不佳。而非金属催化剂中有很多种，其中常用的有六铝酸盐和稀土等。由于有机废气中含有各种各样的杂质，常有催化剂中毒状况发生。导致催化剂中毒的物质主要有卤素、锌、锡、磷、铅、砷、汞等物质。在燃烧过程中，这些物质会生成有机物，并会粘附于催化剂的表层，最终导致催化剂失去了应有的活性。所以，选择合适的催化剂比较重要，关系到催化的活性和稳定性。在实际应用中，常常用作催化剂载体的物质有很多，包括铁钒、陶土、金属、三氧化二铝、石棉以及活性炭等[1]。

1.4 生物处理技术

该方法就是通过微生物的分解作用，将有机废气中的有害气体进行分解，形成一种最简单的无机物，其本质就是将有害的有机物转化为一种无害的无机物，也就是附着在滤料介质中的一些微生物，在某一特定的环境下，这些微生物会充分地利用废气中的有机成分，将那些有机成分解为一种能源，对生命活动进行维持，并且将这些物质进行分解，最后成为二氧化碳和水。这种通过微生物的作用对废物实施治理的方法，已经存在一百多年的历史。在工业废气处理方面，这种方法应用得也不晚。目前，采用这种方法进行工业有机废气处理时，有机废气的生物处理装置主要有生物洗涤塔、生物滤池和生物滴滤池。

生物处理技术特点是操作简单，能够在常温下进行，缺点是抗冲击复合能力差，微生物对生长的环境要求高等。

1.5 冷凝处理技术处理

由于不同温度下具有不同饱和的蒸气压，冷凝处理技术实际上利用的就是这一性质，采用降低温度方法、提高系统压力的方法，或者采用一种既降低温度又提高压力的技术方法，促使处于蒸气状态的污染物，在冷凝后与废气分离。

冷凝处理技术可以分为表面接触冷凝法和接触冷凝法两类。接触冷凝是被冷却的气体与冷却液或冷冻液直接接触。冷凝技术的优点是：在传热过程中有着积极的作用，不过冷凝液需进一步处理。表面冷凝也称间接冷却，冷却壁把废气与冷却液分开，因而被冷凝的液体很纯，可以直接回收利用。

从理论上来说，冷凝完全可以达到比较高的净化程度，特别适用于处理废气体积分数在10-2以上的有机蒸气，一旦体积分数比10-6低时，有必要采取冷冻措施，这会导致运行成本成倍提高。从这一层面而言，低浓度的有机气体不适宜采用该技术处理方法。该技术的优点在于可回收产品，不会导致废物的排放，该技术的缺点同样很明显，即只适用于处理高浓度、有回用价值的有机废气。采用冷凝处理技术的不足在于运行费高、能耗较大。

1.6 低温等离子体技术

常温下物质有三态，而等离子是物质的第四态。等离子是由激发态粒子、电子、自由基和离子等一些粒子所组成的一种导电流体。等离子体的产生方法很多，有电离法、射线辐照法以及激光等离子体法等[2]。

根据离子体热力学是否为非平衡状态和热力状态这一标准，可以将离子体分为低温等离子体和高温等离子体两类。

在这两种离子状态中，其中低温等离子在有效除去污染物的过程中，其机理是：通过电场的作用，其中介质会放电，并产生大量携能电子，对污染物分子展开轰击，实现电离以及解离。最后所引发的是一系列的化学反应以及物理反应。这会促使污染物中的一些大分子被分解为小分子，一些有害的物质逐渐降低毒性，最终实现污染物去除的目的。

此外，低温等离子体技术是近三四十年发展起来的技术，该技术主要包括电子柬照射法以及奔质阻挡放电法，此外还有沿面放电和电晕放电法等技术。该技术的优势在于占地少、运行费不高、净化效果好，是一种全新的处理技术。

2 工业有机废气处理技术展望

上文所阐述的处理方法中，比较常见的处理技术是吸收法和吸附法，这两种处理技术在成本上相对要低，已经得到了广泛的运用，但是这两种方法的效果有一定的限度。热破坏法包括催化燃烧和直接燃烧法，该方法技术成熟，目前在国内外汽车行业应用较广。

由于传统技术具有一定的局限性，近年来相继开发出很多联合治理技术，具体包括：吸附-催化燃烧综合技术和吸附-溶剂回收技术、吸附-解析-催化燃烧法等。在这些技术中，如吸附-解析-催化燃烧技术，其工艺原理为：当低浓度和大风量的有机废气进入高效吸附区部位后，其中的有机物会被吸附，对废气实施净化后再排放，与此同时，吸附床中一些小区域处于热解吸状态，其中高浓度有机废气会直接送入到催化燃烧装置被燃烧净化。在这一燃烧的环节中，会出现大量热量，这些热量其中一部分用于预热解吸后的高浓度有机废气，剩下的一部分主要用于吸附床的热解吸。

除了上述联合治理技术外，在新技术领域如冷凝法、生物处理法在经过多年的研究后，目前在理论和实验中已经取得了一定的突破，但是距离实际的广泛应用还有很长的一段路要走。许多技术还有很多难点需要继续攻克。

在众多的工业有机废气处理技术中，最有发展前景的应该是低温等离子体技术。该技术在处理废气的过程中，处理的效果最有效、最彻底。目前，该技术尽管还存在许多技术障碍，有待进一步探索和研究，但是该技术离实际的应用并不遥远。

3 结语

综上所述，工业生产过程中，所产生的有机废气数量很大。处理有机废气的方法很多，人们必须合理选择和运用，具体包括液体吸收法处理技术、吸附法处理技术、热破坏法处理技术、生物处理技术、冷凝处理技术、低温等离子体技术等技术，它们对于有机废气治理有着深远的意义。

1 黎健彬.工业有机废气处理技术分析及前景展望[J].化工设计通讯，2016，（2）：43-44.

2 王燕锋，王培良.工业有机废气处理技术分析及前景展望[J].湖州职业技术学院学报，2015，（3）：1-4.

3 刘美仪.探讨有机废气处理技术及前景展望[J].资源节约与环保，2013，（6）：134.

Technical Analysis and Prospect of Industrial Organic Waste Gas Treatment

Wu Tingji, Guo Keke, Chen Guangxiu, Zhang Xiaoshen
(China Automotive Industry Engineering Co., Ltd., Luoyang 471039, China)

With the development of economy, more and more organic waste gas is produced, which brings more and more pressure to the management. However, industrial organic waste gas must be resolved, there are many ways to treat industrial organic waste gas, each has its advantages and disadvantages. In view of this, this paper focuses on the absorption,adsorption, thermal damage, biological treatment, condensation and low-temperature plasma technology, and industrial organic waste gas treatment technology is prospected, in order to improve the treatment of industrial organic waste gas,effectively promote environmental protection.

industrial organic waste gas; waste gas treatment technology; environmental pollution

X701

A

1008-9500(2017)05-0049-03

2017-03-13

吴庭吉（1983-），男，吉林吉林人，硕士研究生，中级工程师，研究方向：环境影响评价。