有机废气吸附净化处理的新型工艺研究

刘玉洁

（南通奇灵新材料科技有限公司，江苏 南通 226300）

随着我国工业的快速发展，有机废气的产生与工业技术的发展呈现出正比的趋势。在改革开放初期，政府对于大气环境污染的认识度不高，把重心都放在了经济发展建设方面，导致我国大气污染越来越严重。近年来，国家加强了对环境和生态可持续发展的重视度，因此，有机废气的排放成为了相关部门的关注重点。同时，对于工业生产企业来说，有机废气的净化处理也已成为了企业的工作重心[1]。

1 有机废气的特性及产生原理

有机废气主要来源于工业化工生产，在该行业生产过程中，由于有机物的化学反应而产生了一定的无用气体，这些气体具有很高的挥发性，且活性极强。如果这些工业废气不经处理就排放到自然环境中，将会给大气环境带来严重污染。

有机废气产生的主要原因是燃料的使用或是工业化工产品的生产，如：煤炭和石油的燃烧会产生大量CO2，该气体会直接给大气层带来影响，造成温室效应，给环境造成了严重破坏。2020年“双碳”目标的确立，对CO2废气进行高效治理就成为了环境管理中的重点内容之一。同样，由于工业生产产生的SO2，NO等气体，也是环境管理中重点治理的目标。

2 有机废气的危害及治理现状

有机废气的危害从地理环境上区分，包括室内危害和室外危害。在室内，由于化学反应产生的有机废气，在密封的空间会对人体造成直接危害，这种危害会随着人们在室内所处时间的增长而变得更加危险。根据可靠数据分析，长时间的吸入有机废气，能够让人体的BP神经系统受到严重损伤，严重情况下会出现昏迷甚至死亡现象。而被释放到室外的有机废气，如果直接被排放到大气层，会严重影响人们的生产生活环境，且对动植物的生长也会造成一定伤害。

目前，经常会出现雾霾现象，其主要原因就是大量有机废气的排放。自21世纪初，我国越来越关注有机废气的排放，对工业废气的排放标准要求也日益严格，并通过创新与改革的方式提高了有机废气的处理效果。因此，在有机气体的净化处理过程中，需要根据有机气体的固有特点进行个性化的治理，从而提高有机气体的净化处理能力，且使工业生产能科学有序地发展下去[2]。

3 传统有机废气治理技术讨论

有机废气具有极高的危害性，必须在工业生产加工阶段进行及时、科学的治理。

3.1 冷凝有机废气净化处理技术

冷凝废气净化处理法是对有机废气进行治理的一种有效技术，该技术处理有机废气的主要工作原理为：利用不同物质在不同温度下产生不同变化的特性，采用蒸汽冷凝的方式进行污染物质的排除。但多数情况下，经过冷凝处理后的废气都达不到国家要求的废气排放标准，后续还需经过其他方式进行处理，才能满足国家的排放要求。

冷凝废气净化处理方法一般采用8个步骤，具体流程如表1所示。

表1 冷凝废气净化处理8步走方法

按照表1所示步骤，可测出废气的烟气湿度。烟气的湿度测试对于废气的净化处理有直接关系，湿气过重的有机废气，需经过干燥处理后，才能应用相关净化处理技术。

3.2 吸附处理技术

该处理技术是当前我国常用的废气处理技术之一。其工作原理是，在进行有机废气净化吸附处理时，首先要采用吸附剂来吸附废气中的污染物，使污染物通过物理汇集或化学反应的方式吸附在吸附剂的小孔缝隙之中，从而实现对废气的吸附处理，而处理后的废气具有更高的安全性和无害性。在各种吸附剂中，活性炭是一种非常方便且价格低廉的吸附剂，其能够吸附有机废气，且降低有机废气的潜在污染性。但活性炭的吸附性不强，对有害气体或有机废气的处理能力较弱，所以很难实现对大批量的有机废气进行吸收与处理[3]。

在进行有机废气净化处理时，不同的有机废气对于吸附剂的需求标准也不同，需根据有机废气的种类和特点来选取相应的吸附剂，这样才能达到最佳的有机废气吸附效果。但在实际应用过程中，高吸附性的吸附剂价格偏高，所以在工业化生产加工中没有得到很好地利用。因此，吸附处理技术作为一种常用的化工企业污染物治理方法，因其物理方面的局限性通常被用作辅助处理，一般是与其他工艺相联合来治理有机废气。例如，当前新型的吸附回收净化处理技术，就是在传统吸附技术的基础上，创新融入了新的技术，显著提升了工业有机废气的净化处理效果；而吸附回收浓缩催化处理技术，是在传统吸附技术的基础上加入催化剂，通过燃烧或高温的方式，对有机废气进行多层面的净化与回收，其效果同样显著。

3.3 液体吸收处理技术

3.3.1 液体吸收处理技术的优缺点

在进行有机废气处理时，会将有机废气通入一种液态溶液中，使有机废气中的一部分元素能够与液体溶剂产生化学反应，从而使其溶解到液体溶液中，这种吸收方式被称为液体吸收有机废气处理技术。在进行有机废气的吸收与溶解过程中，一部分有机废气会通过吸附的方式直接溶解到液体吸收液中，还有一部分有机废气是通过化学反应的方式与有机溶液发生反应后溶解到溶液中，从而达到消除有机废气中污染气体的目的。该方法的优点是使用方便，操作简单。其缺点是溶液的吸附和吸收具有一定的浓度要求，当吸收浓度高于某一标准后，要把溶液更换掉才能继续进行废气的吸收处理。所以，液体吸收有机废气处理技术需要大量的吸收溶液，且需要经常更换吸收溶液，才能确保有机废气得到更好地吸收，以此减少有机废气污染物超标产生的可能性。

3.3.2 液体吸收处理技术的工业净化技术

目前，在工业生产与应用方面经常采用液体吸收处理技术对NO2、CO2等具有液化特性的废气进行液化排放，并取得了一定成果。以NO2废气的液化排放为例，该气体能直接给大气层带来影响，造成温室效应，因此对于NO2的净化处理，必须要严格按照国家标准进行。

在实际应用中，要对净化设施的工艺流程进行分析。首先要针对NO2的特有化学性质，对混合的化合物进行统一的液体吸收处理，其工艺流程是：（1）由风机引出废气，进入水雾净化塔进行强降温；（2）经过水的吸收，使余气通过碱雾净化塔进行中和反应；（3）酸雾废气发生化学反应后完成气体净化；（4）离心风机将纤维吸附装置中的剩余气体净化。

4 新型有机废气吸附净化处理工艺探究

从实际情况分析，有机废气的源头来自于工业生产加工和各类交通运输[4]。产生废气最多的行业是煤炭、天然气等工业企业，这些企业因生产加工产生的废气给大气环境带来了严重污染，也给人类生产生活带来了一定的制约与压力[5]。如果采用传统的有机废气吸附技术进行处理会存在一定的制约性，而新型吸附净化处理技术能改变传统技术的缺陷，使其具有低成本、高吸附率的同时，提高产品的经济效益，并为环境治理带来更好的社会效益。

4.1 新型吸附回收净化处理技术的应用

该技术在进行有机废气的净化过程中，其工作原理为：采取高温加热的方式，在物理吸附净化有机废气的同时，提高有机废气的吸收浓度，且加速吸附剂的吸附效果[6]，从而使小缝隙的吸附材料在高温情况下，以物理+化学的反应方式实现有机废气的吸收、汇集和固化，以此达到高效回收与净化有机废气的目的。

由于不同的吸附材料会影响最终的吸附效果，因此，在吸附回收过程中，针对吸附净化不同种类的有机废气，应采用不同的吸附剂（如氧化铝、硅胶等）。同时，在吸附剂中还要加入大量活性炭进行净化吸附，其具体流程如图1所示：

图1 高温吸附回收净化处理技术原理图

通过测试证明，采用这种高温吸附的方式能够提高有机废气的吸附能力，且在吸附回收净化处理方面，得到了很好的实验结果。但由于活性炭的固有特点，使其在吸附工作中具有极高的吸水性，直接影响了吸附剂的吸附效果。因此，在净化过程中，要减少活性炭的添加量，且应为吸附剂添加一定计量的沸石。通过实验证明，添加了沸石的吸附剂能够降低吸水性，从而更好地提高吸附剂的吸附性，保障了有机废气的湿度要求。测试证明，当有机废气中的水含量达到50%时，如果使用活性炭作为辅助吸附剂，它会把有机废气中的水分完全吸收而达到饱和状态，因此无法进一步吸收有机废气。而使用沸石作为辅助吸附剂时，吸附剂具有极强的不吸水性，有力保障了有机废气中的水蒸气含量，当有机废气的水蒸汽含量为75%时，有效保障了吸附剂的不吸水性。

同时，新型吸附回收净化处理技术还可以根据混合有机废气的气体爆炸极限，有针对性地吸收部分有机气体，降低气体混合物在净化处理时产生爆炸的可能性。因此，针对一些容易产生爆炸的混合有机废气，需要把具有爆炸特性的废气找出来进行浓度测试，如果废气浓度超标，就很有可能在实行净化处理技术时因为高压或是高温而导致爆炸，这给工作人员带来了潜在的危险。在经过查找后，还需要进行科学的数据计算。一般情况下，为了保证有机废气处理的安全性，混合气体的浓度应小于极限浓度的25%，即：

混合气体化合物的浓度P＜=爆炸极限时的浓度Pe×25%

其中：Pmin（Pe，Pm）×25%

在以上公式中，Pe为气体化合物爆炸极限的下限值；P1-Pn为不同混合气体的爆炸下限值；V1-Vn为各气体在混合气体中的体积百分比；Pm为混合气体爆炸极限的下限值。

4.2 吸附回收浓缩催化净化处理技术

4.2.1 吸附回收浓缩催化净化处理技术的原理

该技术是在原有高温吸附技术的基础上，为吸附剂添加一定计量的催化剂，通过化学燃烧的方式来实现有机废气的燃烧处理[7]。在实际应用吸附剂+活性炭+沸石的综合型吸附剂中，加入催化剂后，首先，活性炭会对加热后的水蒸气和有机废气进行吸收，并利用沸石吸附保障有机废气中的水蒸气含量，以确保吸附剂发挥最大功效，再经过加热蒸发后，水蒸气从活性炭中蒸发出来，这时，有机废气经过催化剂催化，燃烧后被吸附于吸附剂的吸附床上，而活性炭重新恢复吸附功进行二次吸附，从而达到吸附剂的重复利用。这种方法，在提高吸附剂的吸附时效时，也使吸附回收的有机废气浓度变高，达到了更好的净化处理结果。下面以一个具体实例，对该技术的应用进行详细的实践数据分析。

4.2.2 活性炭吸附回收浓缩催化-RCO催化燃烧净化处理实例

4.2.2.1 净化处理技术的工艺规划

以一个化工厂的有机废气净化为实例，根据工厂化工产品的废气产生量，再依据厂区的现场实际情况及排气量特点，把厂区的12条排气管道按照就近分配的原则划分成6组。其中：1组与4组共用一套RCO，通过吸附回收的方式进行空气净化处理。1～6组中，每组均设置有除雾塔和活性炭吸附处理箱，吸附处理箱可随时更换，方便对活性炭的进行及时更换处理。

4.2.2.2 净化处理装置的设施安置

该化工厂的规模属于中型，化工生产产生的废气浓度在220 mg/ m3左右，2组排气管道使用一组RCO，需要吸附风阀和脱附风阀各6 套，对应的吸附装置标准设施如表2所示：

表2 活性炭RCO催化燃烧净化处理吸附装置标准设施

通过表2可以看出，该净化处理设备通过活性炭进行单箱吸附，并加入了催化剂氮，是通过燃烧的方式来实现净化处理。其中，单箱吸附时间为60 h，一般2.5 d需要换箱一次，如果为设备进一步加入辅助活性炭吸附箱，将会更方便。

通过以上数据分析可知，该吸附回收催化净化处理技术具有一定的应用价值，并在有机废气的吸收与吸附方面，具有很强的安全性和稳定性。

5 结论

目前，对有机废气的净化处理已成为我国社会发展的一项重要目标。未来的社会是生态的社会，任何工业、产业化发展都离不开生态文明[8]。因此，为了更好地对有机废气实施高效治理，可采用新型吸附净化处理技术。应用该技术能够改变传统吸附有机废气处理技术的缺陷，且通过活性炭、沸石以及催化剂的不同比例使用，优化了有机废气的吸附性能，使工业废气的排放更加安全可靠。所以，新型吸附净化工艺技术的应用，为生态环境的可持续发展带来了更好的未来。