挥发性有机废气治理进展分析

河北筑能工程技术有限公司 王敬欣

对于挥发性有机废气来说，在特定沸点之下，很容易生成具有挥发性的有机化合物，具体包括硫烃、含氧烃、卤代烃等，当这些挥发性有机废气被人体吸入之后，对人们身体健康产生严重威胁，还会影响自然界动植物正常生长。因此，我国应该加大对废气治理技术研究的力度，不断优化废气治理技术体系。从当前我国有机废气治理工作开展情况来看，运用的治理方法往往仅限于中高浓度的有机废气，在实际应用过程中能起到一定治理作用，而对于低浓度废气来说，治理难度依然较大，常规处理方法在实际应用过程中很难发挥出理想效果。今后，应该加大对挥发性有机废气治理技术的研究力度。

一、挥发性有机废气治理技术现状分析

从当前我国大气污染情况来看，挥发性有机废气属于最难治理的废气之一，同时，对大气环境污染严重，尤其对于塑料、油漆等一些化工类制品来说，在生产过程中会产生大量有机废气，这些有机废气一旦排放到空气中，可能会对人的眼部、呼吸道、肝脏等脏器功能产生严重影响，还会导致癌症并发。目前来看，我国已经制定了禁止挥发性有机废气排放的政策，开始强制性治理挥发性有机废气，相关技术研究也不断深入。整体来看，清洁生产的治理技术在实际应用中发挥了较为理想的效果，可以有效抑制低浓度挥发性有机废气扩散，但是对于我国石油化工等一些污染严重的行业来说，清洁生产指标体系有待进一步完善，相关设备装置完善程度不高，这也使得生产工作在实际开展过程中很难保证整体清洁性[1]。我国还有一部分石油化工企业，为了可以获得更为理想的利润，虽然也制定了挥发性有机废气治理制度，并开展了相应的治理工作，但往往流于形式，有机废气治理技术及相关知识成为摆设，没有在企业实际生产过程中发挥实质性作用。从当前我国挥发性有机废气治理技术发展及应用情况来看，最常应用的治理技术主要包括吸附法、催化燃烧法、冷凝法等，但是具体来看，技术方法在实际应用过程中往往表现出明显的局限性，尤其对于当前我国工业生产中常见的低浓度挥发性有机废气来说，在应用过程中所发挥出的效果微乎其微。因此今后应该进一步加大对挥发性有机废气治理技术的研究力度，从而构建起更为完善的治理技术体系[2]。

二、当前我国常用的低浓度挥发性有机废气治理技术具体类别及作用原理

（一）直接燃烧法

应用直接燃烧法来对挥发性有机废气进行处理时，主要是将VOCs接到焚烧锅炉中，如果待处理的有机废气浓度较高时，可以在锅炉中充分燃烧，从而生成H2O和CO2，但如果接入焚烧锅炉中的有机废气浓度较低，则焚烧效果会受到较为严重的影响，势必出现焚烧不充分的现象，这时候需要在锅炉中加入相应的燃料，从而保证VOCs能够完全燃烧。目前来看，直接燃烧法处理挥发性有机废气有自身较为独特的优势，主要表现为成本投入低、设备操作简单等几个方面[3]。但与此同时，此种废气治理方法的劣势也较为明显，主要体现为在废气处理过程中，需要始终保持炉内有很高的燃烧温度，并且在这样的温度条件下还会产生一定量的NOX，这些化合物势必对周围空气产生二次污染，从而使得后续废气治理难度有所提升。

（二）催化燃烧法

应用催化燃烧法在对有机废气进行处理时，主要是指在有机废气燃烧过程中加入某种特定的催化剂，通过这种方式来降低活化能，加快反应速度，从而促进VOCs充分燃烧，最终实现治理有机废气的目标。目前我国市场上的燃烧催化剂种类繁多，可以将其大致划分为贵金属及非贵金属两大类[4]。其中贵金属催化剂应用最为广泛，对于贵金属催化剂来说，其与VOCs接触时，会发生反应，这一过程致使贵金属与碳氢化合物融合到一起，提升其活性，进而发生催化分解反应。将催化燃烧法与上述直接燃烧法进行比较之后，可以发现，二者优势不同，催化燃烧时对燃烧温度要求不高，通常只需要温度保持在200℃-400℃，便可以达到较为理想的燃烧效果，并且催化燃烧方法可以在温度较低的条件下进行，这也明显降低了二次污染物的产生量，其环保性要优于直接燃烧法。但是从现阶段我国催化应用情况来看，所使用的大多数催化剂自身稳定性不高，尤其在特定条件下被含有P、S等的物质破坏，这也使得催化剂自身活性受到影响，从而导致催化性能明显降低。因此很多时候想要使催化剂的催化效果得到持续性发挥，需要不断更换新的催化剂，这也使得催化成本明显提升[5]。由此可以看出，催化燃烧法在实际应用过程中也存在一定局限性，需要根据生产规模考虑是否应用此方法，一般来说，催化燃烧法只适合应用于一些规模较大的工业生产企业，主要由于此种方法投资较大，并且只有活性炭脱附废气才能进行催化燃烧。

（三）吸附处理法

吸附处理法也是我国在过去很长一段时间中常用的挥发性有机废气处理技术，其在实际应用过程中主要是利用具有微孔结构的吸附剂来吸附废气中的有害物质，从而使这些有害有机物可以从主体上分离开来。在吸附法处理过程中，利用风机的吹拂作用，这样可以使吸附效果得到进一步优化，如果时间控制合理，可以实现连续处理挥发性有机废气，这样也有利于对废气处理成本进行控制，从而优化吸附处理方法的效果。但整体来看，我国在VOCs处理方面的研究还不够深入，无论是吸附法还是其他传统处理方法，在将其应用到VOCs处理中时，往往对低浓度的VOCs处理效果很难达到我国现行环保政策要求，需要控制环境温度、借助催化剂等多种辅助方式才能勉强满足低浓度废气处理标准[6]。因此，今后在对VOCs治理技术进行研究时，应该充分发挥吸附处理法的优势，从而实现对VOCs的高效处理，进而保证工业生产过程中所产生的有机废气不会对周围生态环境及人们身体健康产生负面影响。

（四）生物处理法

生物处理法也是现阶段我国较为常用的有机废气治理技术，应用此种方法开展有机废气治理工作时，主要是通过生物过滤的方式来处理其中的VOCs，一般情况下，此种方法主要被应用于工业生产领域、市政环境治理领域等。生物处理法在实际应用的过程中，可以通过生物过滤的方式来对浓度较低的VOCs进行处置，从而将其中的有害物质过滤出去[7]。VOCs与生物滤床中的生物膜填料发生反应，从而致使其被生物膜上的填料吸附，进而产生CO2和H2O，可以实现对低浓度有机废气的有效治理。

三、挥发性有机废气治理技术进展及应用分析

（一）微波催化氧化技术进展及应用

随着我国科技水平不断提升，挥发性有机废气治理技术也在不断创新，在当前时代背景及行业背景之下，微波催化氧化技术开始逐渐应用到有机废气治理中，是当前我国科技含量最高的有机废气治理技术，此项技术结合了传统的填料吸附技术优势，并且进一步提高了对VOCs的综合治理能力，有机废气治理效果更为理想[8]。同时，微波催化氧化技术的应用也使得传统吸附治理方式开始逐渐向微波解吸方向转变，这也是我国挥发性有机废气治理技术发展的重要变革之一，通过此项技术的应用，明显提高了废气治理效率。此外，在应用微波催化氧化技术时，还发现其可以明显缩短有机废气的解析及吸附时间，并且减少了多种资源浪费，使得有机废气治理技术综合成本得到有效控制。目前来看，此项技术已经在我国部分大规模工业生产企业中应用，并且此项技术可以连续应用几十次依然保证处理效果达到标准要求，今后我国应该进一步提升对此项技术研发的重视度，从而在工业生产中有效提高挥发性有机废气治理效率。

（二）活性炭纤维技术进展及应用

当前来看，活性炭纤维吸附技术逐渐在我国挥发性有机废气治理中推广应用，其与传统的碳吸附技术存在较大区别，主要体现为活性炭纤维技术更具新颖性，并且其中和、吸附效果更为理想。在应用活性炭开展有机废气治理工作时，其技术原理体现为活性炭具有吸附性强的特点，并且在吸附过程中不会对周围环境产生负面影响，这也使得此项技术在应用过程中体现出了较为理想的清洁效果。同时由于活性炭表面布满了具有吸附性的碳原子，这也使得其结构更为密实，可以满足有机废气治理的各项标准要求，从而使得有机废气治理效果得到优化。将活性炭纤维技术与传统的碳吸附技术进行比较，活性炭的化学结构及物理结构都较为特殊，因此其在吸附速度及吸附容量方面都要明显优于传统的碳吸附方式。并且，活性炭纤维技术的优势还体现在可以反复应用，这也使得治理成本得到了有效控制，今后应该加大对此项技术的研究及推广力度，从而促使此项技术可以逐渐替代传统的碳吸附技术。

（三）纳米净化技术进展及应用

对于当前的纳米材料净化技术来说，主要是指应用纳米材料来实现对有机废气的有效治理。纳米材料是一种有极高精细度的材料，粒径尺寸通常可以达到纳米级别，并且其表面积较大，因此其活性中心面积也要比一般材料大很多，可以看出，应用纳米材料开展有机废气治理工作时，其废气转化效率明显提升，这也使得纳米净化技术在我国受重视程度不断提高，我国相关领域在此方面的资金投入力度也在不断加大[11]。此外，通过对纳米催化剂的科学应用，可以将那些原本不具备反应能力的物质转换为反应能力较强的物质，通过这种转换，可以使有机废气治理效果得到进一步优化，同时也明显缩短了废气治理时间。尤其对于TiO2来说，其粒径通常在1-100nm之间，因此在将其应用到挥发性有机废气治理中之后，其对废气治理的效果更为明显，超过传统的废气治理方法。并且，此种方法在室内环境净化、大气净化、汽车尾气处理中的应用都体现出了良好的效果，其应用前景广阔。

（四）脉冲电晕技术进展及应用

随着现阶段我国科技水平不断提升，对于挥发性有机废气治理技术的研究也越来越深入，在这样的背景下，脉冲电晕法逐渐受到重视。对于此种方法来说，可以去除有机废气中的有害有机物，主要作用原理是通过脉宽窄的高压脉冲电源放电，不过这一过程可以获得非平衡等离子体，并且会产生大量电子及活性粒子，其对有机废气中的有害物质有较强的氧化降解作用。最近几年来看，国内外对此项技术的研究逐渐深入，经过初步应用证实，此项技术在实际应用过程中可以发挥出较为理想的有机物去除效果。早在几年前，美国环保局便对挥发性有机物及与之相关的有毒气体电晕破坏进行了研究，模拟了表面反应器进行电子电源破坏的全过程，可以看出，其分解有毒气体及相关有机化合物的能力较强。目前来看，可以看出，电晕破坏法有广阔的研发及应用前景。

（五）等离子体分解技术进展及应用

对于等离子体分解的技术来说，在实际应用过程中可以实现对氯氟烃等物质的有效分解，具体来看，此项技术在我国处于初步试用阶段。有关学者利用等离子体化学作用分解氯氟烃等有机气体的效果，这也使得此项技术在国际上受重视程度逐渐提升，到目前为止，已经有多个国家开始参与此项技术研发及推广。等离子体分解技术的应用可以实现在短时间内对有机废气的有效治理，主要是在小型装置内进行大体量的废气处理，处理效率较高，并且在实际开展处理工作过程中会应用到两个系统。第一个系统是指利用高频等离子体的化学作用来与水蒸气接触，或者达到分解效果；第二个系统主要是为了防止二噁英再生，从而将高温分解之后的排放气体快速冷却到80℃以下。对于等离子体分解法整个运营过程来说，其可控性较强，会使系统中的氯氟烃与水蒸气反应，然后进入到等离子体发生装置、反应炉及冷却罐中，最后会经过排水装置，通过上述几个装置构成了等离子体分解的全过程。我国在此项技术方面的研究尚且不够深入，应该不断完善我国等离子体分解技术体系。

四、结束语

综上所述，挥发性有机废气治理技术已经成为我国当前工业生产中经常会应用到的技术体系，尤其对于大型工业生产企业来说，其在日常生产时会产生大量的挥发性有机废气，想要实现对这些有机废气的全面治理存在一定难度。当前来看，我国挥发性有机废气治理技术呈现出多样性特点，在实际应用过程中，大多数有机废气治理技术往往存在一定局限性，只能处理中、高浓度的有机废气，而对低浓度有机废气的治理效果则不明显，也使得现阶段我国工业生产过程中低浓度有机废气治理工作在实际开展过程中面临诸多挑战。今后我国应该提升对脉冲电晕技术、等离子体分解技术、纳米材料净化技术等高精尖有机废气治理技术研发及应用的重视程度，从而更好地促进我国工业企业可持续发展，这也是保证我国社会经济结构整体稳定性的关键路径之一。