浅析VOCs废气危害及处理技术

杜健

景德镇黑猫集团有限责任公司 江西 景德镇 333000

引言

空气污染是目前最严重的环境问题之一，对社会造成了巨大的危害，并在一定程度上对人类造成了较大的危害。因此，对VOCs废气的处理已成为当前社会发展中的一个关键问题。为了提高该技术的处理效果，相关企业和人员需要掌握挥发性有机物废气的来源和危害，选择最科学的处理技术，结合科学的处理规范和要求，以提高整个环保工作的有效性。具体分析如下：

1 VOCs废气产生的原因分析

具体来说，VOCs废气是挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds）的简称，是目前污染大气的主要污染物质，并且这一废气还有着不同的类型，主要是由于其产生的原因不同。综合实际的分析能够发现，该废气的来源主要分为人为和自然两个层面，其中自然层面为植物释放、火山喷发、森林和草原火灾等；人为层面是主要排放源，影响最大，工业生产和交通运输中挥发性有机物废气较大，溶剂使用也是挥发性有机物废气的第二大来源[1]。具体来说，VOCs废气产生的来源较为广泛，社会发展中的各个行业都会存在VOCs废气，举个例子，烟草企业发展中会利用大量的不可降解的复合铝箔纸、镜面卡纸、溶剂型油墨、胶黏剂，以及清洗设备采用的高溶剂含量清洁剂，而且烟标印刷作为主要的环节，在其中涉及原材料选取、印刷工艺及印刷成品过程中，这些环节都会存在VOCs废气大量排放的现象。除此以外，在汽车行业的发展中也存在着大量的VOCs废气排放，如在以往的汽车生产过程中会涉及涂装工艺，其中在喷涂过程中也会产生大量的废气。还有建筑装修中使用到的人造板材、家具、壁纸以及化纤地毯、地板蜡等相关的建设材料也含有大量的VOCs废气。综合社会的生产发展 发现，除了上述提到的排放源外，在生活中的许多产品中也都有这一气体，也正是如此，VOCs废气的处理工作开展面临着较大的发展困境[2]。

2 VOCs废气的危害分析

简单来说，这一气体中的主要成分包括烃类、卤代烃、氮烃、含氧烃、硫烃以及低沸点的多环芳烃等，其具体的特征为沸点较低，并且分子量较小，在常温状态下很容易挥发，并且结合上述观点的分析能够发现，这一废气产生的原因较多，涉及社会生产的方方面面，对社会的发展以及人民的健康会产生较大的影响[3]。具体来说，工业生产和交通运输是产生这一气体的主要方面，尤其是部分石油、化工等行业生产中产生的废气量更是惊人，其中有机物的含量波动幅度较大，并且还具备可燃烧、有毒性、环境破坏影响大等负面影响，尤其是其中的氯氟烃的排放会严重破坏臭氧层，对社会的可持续发展进步产生了较大的影响。具体的危害分析如下：

其一，醇类、醛类、酸类、酮类以及氨类等物质。工业生产中产生的此类废气会通过呼吸道、皮肤侵入人体，会对人体的呼吸功能、免疫功能以及其他相关的器官等造成不可逆的损伤，并且该废气中存在的部分物质还会诱发人体产生肿瘤，对人体有着极大的威胁。

其二，苯酸类有机物。这类物质会对人体中的细胞产生一定的影响，如在这一物质的影响下，细胞蛋白质会出现不正常现象，并且还会产生中毒等现象，对人体的健康有着非常不利的影响[4]。

其三，腈类有机物。腈类有机物也会对人体产生较大的影响，如一旦发生此类有机物中毒，会导致人体出现难以呼吸等现象，严重时还会造成窒息、生理功能减弱甚至死亡等现象。

其四，苯类有机物。这类物质会对人体的中枢神经造成损伤，导致神经系统出现障碍，而且此类物质达到一定程度时还会造成致死性急性中毒。

其五，有机物硝基苯。此类物质会对人体的神经系统造成较大的影响，并且血液、肝脏、脾等器官的功能也会因此受到损伤。

其六，二苯胺与联苯胺。这些物质进入人体后会导致人体出现缺氧等症状。

其七，有机氮化合物。这类物质也会致癌。

其八，有机磷类化合物。这类物质会导致血液中的胆碱酯酶的活性降低，神经系统也会因此发生障碍。

其九，有机硫类化合物。这类物质则会由于低浓度硫醇而让人产生不适感，浓度较高时也会造成人体死亡。

其十，含氧有机化合物及其他。若是吸入高浓度的环氧乙烷会导致人体死亡；丙烯醛对人体的黏膜组织有着极强的刺激性；戊醇会形成头痛、呕吐以及腹泻等症状。

3 VOCs废气处理技术分析

3.1 催化氧化法

这一方法主要是借助催化剂进行处理，旨在借助催化剂的作用实现降低VOCs氧化所需要的温度条件，保障反应能够在常温、常压下进行，并且在此过程中还能够重复利用反应所产生的热量，实现热能重复、循环利用的目标。综合实际的应用能够发现，这一处理方法具有处理效率高，产生的能量消耗较低以及不会二次污染等优势。目前较为常用的为臭氧催化氧化技术，并且已经取得了一定的成效，在目前的废气处理中较为常用，并且在该项技术的作用下，臭氧会转化为氧气，与其他的处理技术进行比较能够发现，不会对环境生态造成影响，因此其社会效益显著[5]。

3.2 生物法

这一处理方法的应用时间较长，并且应用中有着显著的优势，即环保效果显著、不会产生二次污染，并且操作较为简便。目前较为常见的生物法主要包括生物滤池、生物洗涤塔和生物滤滴塔，其中生物滤池主要适用于浓度较低，并且难溶于水的恶臭气体，整体的运行成本较低，但是这一处理技术也存在着一定的缺陷，即对填料湿度以及pH的要求较高，实际的控制水平难以满足具体需要。生物洗涤塔的反应条件的优点是易于控制，污染物的转移快，运行状态相对稳定，其缺点是操作成本高，只能够处理部分容易溶于水的挥发性有机物气体，并且在此处理过程中，相关人员还要注重观察，需要将一定数量的氧气通入反应器中，由此增加能源消耗。生物过滤塔适用于处理低浓度的废气，过滤塔的处理可以实现独立筛选细菌，也可以在这个过程中进行微生物营养液的独立配置，在保证环境条件控制精度的同时整个废气处理降解率相对较高，但该处理技术也存在一些缺陷，如液相造成的微生物损失、传质表面积低、营养物质过多等会导致反应床出现堵塞现象，反而会对整个处理技术的深入产生不利的影响[6]。

3.3 吸附法

此处理方法主要会利用到吸附剂，适合浓度高、高通量的气体。在此项技术的应用中，吸附剂的质量会直接影响整个降解的效率，因此在使用过程中应当选择化学稳定性强、吸附容量大以及比表面积大的吸附剂。目前较为常用的有活性炭，并且经过氧化铁或者臭氧处理后的活性炭处理效果更加显著。但是此方法不适应湿度大、温度高以及容易发生反应和活性大的气体中。

3.4 吸收法

这一方法是实际降解处理中较为常用的技术。应用较为普遍的有物理和化学两种方法，其中物理吸收主要是通过相似相溶原理和溶解度原理，能够将气体溶于液体；化学途径则是借助有机废气和溶剂发生化学反应而去除其中危害物质。两种处理方法的性质存在一定的差异，但是具体的处理目的都是相同的，并且这一处理方法的效果较显著，能够满足处理的具体标准。这一处理方法的质量与吸收剂的选择有着直接的关系，较为常用的吸收剂有矿物油、高沸点有机溶剂、水型复合剂等，不同的吸收剂其应用优势和劣势都存在一定的差异性[7]。

3.5 燃烧法

该方法主要包括非催化燃烧法和催化燃烧法。前者适应高浓度、高热值、无循环值，并且在处理过程中不会再次产生污染物，环境保护效果显著；后者利用催化剂降低反应所需的活化能，能够在此过程中避免高温燃烧而产生二次污染，并能够减少辅助热量，处理效果显著。

4 废气处理实际项目分析

本次项目是以VOCs废气处理为立足点，主要是对其中的苯胺物质进行过分析，在此物质的处理中主要是利用预处理——催化氧处理进行，另外在此处理过程中可以借助贵金属催化剂进行处理优化，其中的处理环节包括两个方面，即真空泵尾气循环水冷却和除雾。结合上述观点会发现，苯胺类物质会对人体以及周围环境造成极大的影响，因此在实际的处理过程中应对具体的物质进行分析，了解其危害并结合实际的处理标准进行优化，规避其产生不好的社会和经济影响。

我国对VOCs废气处理进行了相关政策以及法律条例的规范，在法律管理不断完善的背景下，很多大型化工企业对这一废气的处理进行了建设和完善，改变了以往的处理模式，如部分企业在废气的处理中依据规范进行了分种类、分区域的处理，旨在借此实现规范、科学以及集中、高效的处理目标。其中某石化公司建设了一套20dam3/h苯胺装置和原料罐区的废气处理设备，在此过程中主要应用了WSH-2N型Pt.ce催化剂，这一类型的催化剂有着显著的应用优势，即具备高烃基氧化活性和高选择性（有机氮95%以上转化为氮气）。通过分析该装置72h后的具体处理实效会发现，净化的效果显著。即VOCs废气中的NMHC、NOX的质量浓度为4.36、6.6mg/m3，其他物质的具体浓度均低于标准，即各项指标显著优于国家的规范标准和具体要求。

工程实例：某企业的生产主要是以苯为原料，生产的化工产品主要包括硝基苯、苯胺，以及橡胶防老剂等产品，在生产过程中受到多种因素的影响，其VOCs废气的处理效果不显著，对企业经济效益和社会效益产生了非常不利的影响。企业在生产过程中会产生相应的废气，为降低废气中的有害物质，设置了相应的排气出口和有机液体储存罐。综合实际的生产会发现，在此过程中产生的废气主要是苯胺以及含苯、丙酮等物质，其中部分废气物质具有含氮和挥发性特征，在处理后进行物质浓度分析发现，工艺排气口总烃质量浓度大约在1000～28000mg/m3，苯的质量浓度为600～16000mg/m3、硝基苯为400～800mg/m3、苯胺为1000～2000mg/m3、环乙烷为4000～28000mg/m3、丙酮为1000～18000mg/m3，大多数排放口废气中含有两种以上的有机污染物。总的来说，在对VOCs废气进行处理后，整个过程的废气排放实际数值远优于国家规范标准，因此在企业的发展中应当注重借助先进的设备和技术对这一废气进行处理，规避其中的不良影响，由此促进企业经济效益和社会效益提升。希望通过这一案例，为相关企业治理VOCs废气提供助益。

5 结束语

由此可见，VOCs废气对整个社会的生产以及发展产生了较大的影响，因此注重和加强这一废气的处理是目前社会发展中重点关注的内容。鉴于此，在实际的处理中，相关企业应当注重这一废气产生原因以及危害的分析，结合其具体的性质选择适宜的处理技术，从而强化环境保护工作的实效。