有机废气治理中臭氧技术的应用

徐志建

摘 要：有机废气是工业生产的必然产物，不经处理的有机废气直接排入大气会对环境造成严重污染。近年来，研究出了很多针对有机废气的治理技术，臭氧技术受到了高度重视。本文首先分析了臭氧技术的特点和原理，然后细致讨论了臭氧技术应用于有机废气治理的原理和工艺流程，并且简要阐述了该工艺的优点。

关键词：有机废气；废气治理；臭氧技术

中图分类号：X701 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）30-0374-01

1 臭氧技术的特点和原理

臭氧属于强氧化剂，可以与有机物发生化学反应。有机废气中的有机物种类很多，臭氧可以与大部分有机物发生反应，所以在有机废气治理中具有很强的普适性。臭氧技术的优点很多，其反应速度非常快，处理废气方法简便，可以与多种有毒性有机物反应，并且臭氧技术在治理废气之后不会產生二次污染。

臭氧技术治理有机废气的基本原理是利用臭氧自身的氧化能力或者利用臭氧与水反应生成的羟基自由基（HO·）来与有机物反应，然后除掉有机物。相比较而言，羟基自由基的氧化能力要比臭氧的氧化能力更强。

一般情况下，反应环境的酸碱度不同，臭氧与有机物反应的机理也有差异。如果是酸性环境，那么臭氧和有机物直接发生氧化反应而消除有机物；如果是践行环境，则臭氧和其分解出来的羟基自由基共同发生氧化作用以消除有机物。所以，如果废气中有机物如果很难消除或者是有毒，则可以调节废气治理的酸碱性。

目前，有机废气治理中给予臭氧技术高度重视，因为臭氧技术可以同时脱除废气中的多种有机物，这就可以提高废气处理的效率，在一定程度上也可以降低废气处理的成本。

有机废气中也含有大量的氮氧化物，比如在煤的燃烧过程中会排放出接近95%的氮氧化物。随着氮元素化合价的不断升高，氮氧化物的水溶性也会增加，比如二氧化氮、三氧化氮、以及三氧化二氮都具有极好的水溶性。高价氮氧化物具有很强的氧化性，而脱硫塔中的二氧化硫具有很强的还原性。所以，如果将有机废气中的一氧化氮氧化成高价氮氧化物，则可以有效出去二氧化硫等还原性废气。臭氧技术则可以助力一氧化氮转变成高价氮氧化物，具体可以用如下几个方程式来说明：

由此可见，臭氧技术可以促进高价氮氧化物的生成，进而有利于脱除废气中的二氧化硫等还原性硫化物。除此之外，臭氧还可以除去有机废气中的汞元素和氮元素。然而，臭氧脱硫和脱硝以及脱汞的效率受到很多因素的影响，比如在反应过程中臭氧浓度和反应的时间以及反应的温度等等，如果反应时臭氧的体积分数相对较小则会导致反应向着反向进行，那么废气治理的效率就会打折扣。所以，在有机废气治理过程中应用臭氧技术要对反应机理进行研究，确定最佳的反应参数，从而保证臭氧和有机废气充分反应，最终达到净化废气的作用。另外，制造和产生臭氧也需要成本，提高臭氧的利用率在一定程度上等于降低废气治理成本。

2 臭氧技术应用于有机废气治理浅析

2.1 应用臭氧治理有机废气的工艺原理

臭氧可以与有机废气直接发生氧化反应，然后将有机物除掉。加入催化剂之后，臭氧能够产生羟基自由基，从而提升氧化剂的氧化性，最终可以大幅度提升废气治理的效率。应用臭氧治理有机废气的工艺原理如下所述。处理废气的系统主要包括两个部分：①臭氧主机处理罐；②臭氧催化处理罐。臭氧主机的作用是制造臭氧，主机与催化处理罐相连，产生的臭氧输入到催化处理罐中。臭氧催化处理罐内有很多永久性催化填料，还有改性水系统和气相催化处理系统，这样就在催化罐内形成了一个多相混合的体系。液相和气相可以共同发挥作用来促进氧化还原反应的进行。通常情况下，在废气治理工艺中要有两个催化罐来对废气进行处理，所以臭氧主机要要有两套管道来输送臭氧与催化罐，如果催化罐不止两个，则臭氧主机则要相应增加管道的数量。

2.2 应用臭氧治理有机废气的工艺流程

工艺流程的主干包括四个部分，即预处理塔、一级臭氧催化处理罐、二级臭氧催化处理罐和风机。预处理塔的主要作用是对废气进行初步处理，其处理目标是固体杂质以及具有酸碱性的物质，从而避免杂质导致催化剂钝化等负面影响。经过预处理之后的有机废气进入一级臭氧催化处理罐，要求在负压下引入，从而避免有机废气扩散到空气中。在一级催化罐中对有机污染物进行初步分解，反应充分之后在进入二级催化处理罐内进行反应。当所有的催化反应都进行完之后，将处理后的气体排放到空气中。需要注意的有两点：①有机废气在预处理塔和催化罐之间的排放都需要通过引风机来完成，从而保证气体流动速度和废气治理效率。②催化罐中的臭氧由臭氧主机按需输入臭氧气体。

2.3 应用臭氧治理有机废气的工艺特点

较之一般的有机废气净化工艺而言，应用臭氧来治理有机废气的工艺原理具有很多优点：①该工艺中制备的臭氧杂质少、纯度高，不会在废气中引入新的杂质，并且氧气制备的方法相对简单快捷。②在该工艺中，剧烈的氧化还原反应都是在密闭的特制反应罐中进行的，所以其具有很强的安全性。③臭氧与有机物反应之后的产物多数是水和二氧化碳，所以不会对环境造成二次污染。④该工艺的操作相对简单，并且可以对工艺流程的各个工段进行智能控制，工艺出现故障的概率相对较小。即便反应系统中出现问题，其修理和维护工作也比较好开展。⑤臭氧催化处理罐内的永久性催化填料不用更换，所以废气处理的成本可以控制在较低范围内。

3 结 语

综上所述，运用臭氧技术来处理有机废气，具有较高的效率，同时不会产生新的污染气体，所以该技术具有广阔的应用空间和良好的前景。当下臭氧主机制氧能力良好，催化罐的工作效率也较高，但是预处理塔的工作效率还有很大进步空间。预处理工作越细致，有机废气中杂质对催化反应的影响就越小。因此，有机废气治理工艺人员要在实践中总结经验，优化预处理塔的工作性能。

参考文献

[1]陈哲铭，夏友超，邵小林.挥发性有机废气治理技术进展分析[J].资源节约与环保，2015（04）.

[2]杨 飞，杨卫红.探究挥发性有机废气治理技术的现状与进展[J].资源节约与环保，2014（04）.

收稿日期：2018-9-12