半导体制程有机废气处理技术研究

严斌 朱晓静

摘要：随着我国工业化的发展，有机废气对大气环境的污染也是越来越严重，严重影响了人类的生存和动植物的健康成长。废臭气物质种类繁多，来源广泛，对人体呼吸、消化、心血管、内分泌及神经系统都会造成不同程度的毒害，其中芳香族化合物如苯、甲苯、苯乙烯等还能使人体产生畸变、癌变。因此，必须要加大对有机废气的处理力度，提高有机废气的处理技术。目前来说，在有机废气的处理方面来说，已经形成了一些比较成熟的工艺的技术，并且取得了一定的效果。本文主要对传统的控制技术如热破坏法、冷凝法、吸收法等，还有新控制技术如生物法、电晕法、等离子分解法等作了较为详细的介绍。

关键词：有机废气；处理技术；研究进展

随着经济的发展，工业废气排放量的增大导致环境质量越来越差，尤其是近两年雾霾天气严重影响了人们的身体健康，给国民经济的发展造成了阻碍。这就需要加大对有机废气的处理力度，开发应用一些有成效的控制技术，来应对当前严峻的形势。本文通过对一些传统的有机废气处理方法进行介绍，同时也一些正在研究的新方法进行阐释，以期能够使它们迅速推广。

1 传统有机废气处理技术

1.1 热破坏法

热破坏法是传统的废气处理技术之一，也是应用比较广泛的方法。这种方法主要用于低浓度有机废气，分为直接火焰燃烧和催化燃烧两种。一种有机物在气流中直接燃烧和辅助燃料燃烧的方法是直接火焰燃烧。由于有机物浓度较低，多数情况下，都需要辅助燃料，在适当温度和保留时间条件下，直接火焰燃烧的热处理效率可以达到99%。

催化燃烧是在催化剂的作用下，加快有机物化学反应。催化剂在其中起着重要作用，它可以使有机物在热破坏时需要更低的温度和更少的保留时间。用于有机废气净化的催化剂主要是金属和金属盐，金属包括贵金属和非贵金属。虽然催化剂的使用可以使有机废气的处理达到事半功倍的效果，但是由于有机废气中常出现杂质，很容易导致催化剂中毒。催化剂载体的应用可以有效得解决这个问题，它可以增大催化剂的有效面积，提高催化剂的活性和稳定性。因此，在催化燃烧方面，探索高效高活性的催化剂及载体是今后研究的重点。

1.2 冷凝法

物质都有在不同温度下具有不同饱和蒸汽压的特性，利用这一性质采用降低系统温度或提高系统压力的方法，使处于蒸汽状态的污染物冷凝并从废气中分离出来的过程是冷凝法。在恒定温度状态下提高压力或者在恒定压力的状态下降低温度这两种方法都可以实现冷凝过程，但在实际应用过程中一般采用第二种。虽然冷凝法可以使废气得到高程度的净化，但净化程度越高，冷凝温度就要越低，必要时还要增大压力，处理的难度和费用就会相应的增高。因此，在实际应用中，吸附、燃烧等净化手段与冷凝法一起使用，既回收有价值的产品又不会增加处理的费用。

1.3 吸收法和吸附法

利用液体吸收液和有机废气相似相溶性的原理来处理有机废气的方法就是液体吸收法。吸收液通常由液体石油类物质、表面活性剂和水组成。比如环糊精的水溶液何以对有机卤化物气体进行吸收，它就利用了环糊精对有机卤化物亲和性极强的原理。这种方法的优点有：无毒无污染、回收率高、解吸率高、可反复使用等。

吸附法是利用吸附剂的密集细孔结构、化学性质稳定、吸附能力好等特点对低浓度、高通量可挥发性有机物进行处理的方法。常用的吸附剂有活性炭、氧化铝、硅胶等。这种方法是目前应用广泛的方法之一，它具有工艺成熟、净化彻底、能耗低等优点，也有流程复杂，如废气中含有杂质时吸附剂容易中毒的缺点。

2 新型有机废气处理技术

2.1 生物法

生物净化的实质是一种氧化分解过程，即附着在多孔、潮湿介质上的活性微生物以废气中的有机组分为能源或养分，转化为简单的无机物或细胞组成物质。生物过滤床、生物滴滤床和生物洗涤床是现阶段的主要工艺。

在其中填入泥炭、活性炭等吸附性滤料的净化装置是生物过滤床。其工作原理为：在过滤床中加入N、P、K等营养物质和酸碱缓冲剂，然后挂上生物膜。当废气进入生物过滤床后，滤料中的微生物通过捕获废气中的有机物来作为自身生长的养料，然后对污染物进行降解和繁殖，这样生物滤池的操作可以持续进行。由于使用时间长了之后，滤料会呈酸性，要定期进行维护。这种方法主要适用于气量大、浓度低的废气。

除顶部有喷淋装置外，生物滴滤床与生物过滤床结构相似。不同于生物过滤床使用的具有吸附性的滤料，生物滴滤床采用树皮、粗碎石、陶瓷、活性炭纤维等不具吸附性的物质作填料。填料的表面是由微生物形成的生物膜。生物滴滤池可以承受更大的污染负荷，在营养供给和微生物生长环境调节方面有优势。对填料酸碱性的维护可通过加入硝酸铵等物质调节循环液的PH来实现。这种方法主要适用于降解后形成酸性物质以及负荷较高的废气。

生物洗涤塔的装置更为复杂，它由装有填料的洗涤器和具有活性污泥的生物反应器构成。洗涤器的作用是利用喷淋装置使废气中的污染物与填料表面的水接触，然后以液体形式转入液相。这种洗涤液再在生物反应器中充分反应，最后被活性污泥悬浮液从液相中除去。其中流动的液相给控制反应条件提供了便利。这种方法适用于处理净化气量较小、浓度大、生物代谢率较低且易溶性废气。

2.2 电晕法

脉冲电晕法的基本原理是利用脉宽窄、前沿陡峭的高压脉冲电晕放电，产生大量高能电子和活性粒子，将有害分子氧化降解为无害分子，从而实现污染物的处理。这种方法在常温常压下就可达到比较好的效率。

2.3 等离子体分解法

等离子体分解法采用两个系统完成，一个是利用高频等离子体急速加热，利用高频等离子体的化学作用与水蒸气接触进行分解的超高温加水系统，另一个是将高温分解的排气急速冷到80摄氏度以下的排气系统。利用等离子体分解氯氟烃的技术已经比较成熟，这个过程由氯氟烃和水蒸气的供给装置、等离子体发生装置、反应炉、冷却罐及排水处理装置组成。这种方法反应速度快，效果好是有机废气处理技术研究的重要方向之一。

3 结语

对于有机废气处理技术的研究应该从两方面进行，一是加快对传统治理方法的工艺改进，以提高其处理效率并且节约成本；二是加紧对新型有机废气处理技术的研究，并逐渐在工业上推广应用。随着工业的发展，有机污染已经引起世界各国人民的关注，控制这类污染已经成为我们刻不容缓的任务，尤其在经济全球化的今天，我国面临经济发展和环境保护的双重任务。为了促进我国经济、社会、环境的协调发展，为了人民的身体健康，改进传统工艺，研究新兴技术已经成为我国解决有机气体污染的重要课题。

参考文献

[1]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.

[2]王端鑫.有机废气处理技术及前景展望[J].资源节约与環保，2014，（1）：101.

[3]陈丹.有机废气处理技术探析[J].房地产导刊，2014，（7）：124-124.

（作者单位：贵州金诚环保科技有限公司）