大气环境中挥发性有机废气治理技术发展研究

杜芳芳

(山西省交通环境保护中心站(有限公司)，山西 太原 030000)

引 言

挥发性有机物(Volatile Organic Compounds，VOCs)，在特定条件下，挥发性有机物的统称为TVOC，其定义为“参与大气光化学反应的有机化合物”。首先，挥发性有机物可以分为两部分，挥发性与有机物，挥发性是指可挥发的性质特征亦或是状态，而这种挥发性质及状态同时也是某种化合物由固体或者液体转变为气体或是蒸汽的全过程中，是物理学领域常见的一种特殊性质。有机物是有机化合物的简称，多数有机物是由碳元素、氢元素组成，可以说有机物是人类文明建设发展真正意义上的物质基础，包括人体的新陈代谢以及遗传现象，都有有机化合物的参与。除此之外，有机化合物还是当前我国最重视的新型能源的主要组成部分。挥发性有机物的两个主要来源分别是人为来源和自然来源，世界卫生组织(WHO)给予挥发性有机物的污染源分类为固定源和移动源两种。

1 挥发性有机废气及其危害

1.1 关于挥发性有机废气

关于挥发性有机废气(VOCs)需要追溯到世界卫生组织(WHO)对挥发性有机物的界定，通常情况下，凡是沸点50 ℃～260 ℃的有机化合物均可以被称为挥发性有机物，而国内的相关部门针对WHO对挥发性有机物的初始界定做出了更细致化的改动，当前国内研究领域对VOCs的定义为常温下饱和蒸气压大于70 Pa、常压下沸点保持在260 ℃以下的有机化合物以及处于20 ℃环境下，蒸气压大于或等于10 Pa并还可以保持自身挥发性的全部有机化合物。目前，WHO将挥发性有机化合物具体分为非甲烷碳氢化合物(NMHCs)、含氧有机化合物、卤代烃、含氮有机化合物、含硫有机化合物等几大类。一般情况下具备较强挥发性的有机物可以被称为挥发性有机物，那么由于挥发性有机物本身具有较易挥发的特性，VOCs将会经常参与到大气环境中O3以及二次气溶胶的形成过程中，并且挥发性有机物的污染性较强，其自身对区域性大气层臭氧污染以及PM2.5污染等气体污染问题都具有加剧作用。

1.2 挥发性有机废气的危害

目前，世界范围中现存的有机废气分类有碳烃化合物、苯及苯系物、醇类、酮类、酚类、醛类、酯类、胺类、腈、氰等有机化合物，主要来源为汽车尾气、电子、化工、石油化工、涂料、印刷、涂装、家具、皮革等生产制造领域。据统计，挥发性有机废气聚集浓度峰值时间为夏季傍晚，同时将在气温较低的夜晚消退，挥发性有机废气中含有大量的有害物质，人在反复接触后极有可能会诱发肺部组织发炎，同时伴有呼吸道感染的症状，若接触人群本身就有呼吸道病史，那么将会加剧病症表现，从而对人体肺功能进行二次损伤，胸痛感以及咳嗽症状将明显加重。从宏观角度分析，挥发性有机废气能够对人类赖以生存的生态环境造成直接影响，且对环境的损害程度较深，尤其是大气环境。诸如臭氧层污染、PM2.5污染等问题时刻困扰着人们的生活质量改善，城市空气中弥漫着的有害物质时刻威胁着人们的健康体质。由此可见，挥发性有机废气对大气环境污染的深远影响[1 ]。

2 挥发性有机废气的治理技术

2.1 活性炭吸附法

针对挥发性有机废气的特殊性质，我国卫生部门提出了许多的防治措施，而活性炭吸附法就是防治效果较为显著的手段之一。国家卫生部门在“十一五”期间将活性炭吸附法推向了全国范围内的生产制造行业，而生产制造领域同时积极响应了国家对防治大气环境污染的号召，此外，也是为了能够节省生产制造行业的初期投资，至此活性炭吸附法普及应用于生产制造领域的生产过程中。活性炭吸附法的具体原理概念如下：采用活性炭对挥发性有机废气进行吸附，在吸附饱和后，活性炭就会脱离吸附进行再生行为，将挥发性有机废气吹脱后实施催化燃烧手段，销毁存在于其中的有害物质，进而将其转化为无害物质，而再生之后的活性炭还可以进行二次利用，充分发挥活性炭的关键作用。吸附期间，相关人员需要对活性炭的吸附能力进行统计，当活性炭的吸附能力出现明显下降时，则需要及时的更换或再生活性炭。相关人员必须明确置换后的活性炭属于危险废物，因其内部存在大量有害物质，不可随意弃置，相关人员需要将置换后的活性炭进行专项处理，最后由危废回收单位进行统一回收。

结合当前国内的挥发性有机废气防治发展现状分析，活性炭吸附法是效率较高、质量保障、使用频率最高的有机废气处理方法，同时活性炭吸附法具备较强的针对性，其对苯类废气具有良好的吸附性能，但是另一方面对烃类废气的吸附性能较弱。尽管活性炭吸附法是当前国内处理挥发性有机废气的常用手段，但是活性炭吸附法所需的投资成本较高，且不适用于湿度较大的环境，若一定要在高湿度的环境中进行挥发性有机废气的处理活动，纳米微电解氧化法工艺是不错的选择。目前，活性炭吸附法使用频率最高的行业是重工业以及轻工业领域，因其较高的吸附能力能够对工业生产过程中所产生的尾气以及有害气体进行有效吸附，故此在工业工厂以及加工车间等地都可以见到柱状活性炭的存在，木质柱状活性炭的吸附能力最好，因此得以在工业领域中广泛应用。

2.2 有机废气洗涤塔

在众多挥发性有机废气的处理方法中，有机废气洗涤塔对酸雾废气处理、碱雾废气处理、油漆废气处理以及有机废气处理的吸收溶解、化学废气吸附、氧化还原、酸碱中和等方面的效用最为显著。重、轻工业正是在近些年来开始普及应用有机废气洗涤塔，因此才能够保证自身达到国家工业废气排放标准。有机废气洗涤塔最大的优势就是适用范围广、净化效率高、阻力小以及占地面积小，有机废气洗涤塔适用于化工厂废气处理、轻工废气处理、印染、医药废气处理、制药厂废气处理、钢铁厂废气处理、机械制造废气处理、电子厂废气处理、电镀厂废气处理、喷漆厂废气处理、油漆废气处理等工业生产部门，主要针对废气成分为有机废气、硫酸、硝酸、氢氟酸等尾气及硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)、碳氧化合物(CO、CO2)、氰化物(HCN)等酸性气体，据统计，绝大多数的工业企业在采用了有机废气洗涤塔之后，有机废气处理效率得到了显著提升。

2.3 蓄热式热力氧化炉

蓄热式热力氧化炉(Regenerative Thermal Oxidizer)，简称RTO，是国内处理有机废气方面常见的处理手段之一。RTO的工作原理是以高温环境作为前提基础，通过对化学反应的应用，将可燃废气转化为等量的氧化物与水，从而实现净化废气的目的。有机废气在RTO进行过程中会释放一些热量，RTO可以对其进行有效吸收，从而节省RTO自身运行的资源消耗，同时大幅提高RTO的有机废气分解效率，一般情况下，当RTO的热量回收率达到95%以上时，其有机废气分解效率必然达到99%以上。蓄热式热力氧化炉的主要结构为燃烧室、陶瓷填料床以及切换阀等等，其中切换阀的主要功效就是给予RTO灵活性，能够结合客户的实际需求对不同的热回收方式进行选择[2 ]。

3 结语

改革开放的实施促进了我国对新型能源的开发，随着对新型能源开发工作的逐渐深入，存在于当前大气环境中的空气污染问题暴露在人们的面前。社会经济的飞速增长切实提高了国民生活水平，而健康的体质则成为了人们现阶段最重视的热议话题，但是当前我国的生态环境千疮百孔，土地环境污染、大气环境污染、水污染等问题正在侵蚀着人们赖以生存的生态环境，通过一系列的处理技术，希望能真正改变我们的生存环境。