陳哲銘 夏友超 邵小林

（浙江環(huán)科環(huán)境咨詢有限公司 浙江杭州 310007）

揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)進(jìn)展分析

陳哲銘 夏友超 邵小林

（浙江環(huán)科環(huán)境咨詢有限公司 浙江杭州 310007）

文章分析了揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)的現(xiàn)狀，探析了揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)的進(jìn)展以及應(yīng)用，旨在為廣大參與揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)研究的工作人員提供一定的參考。

揮發(fā)性有機(jī)廢氣；治理技術(shù)；進(jìn)展

1 前言

揮發(fā)性有機(jī)廢氣指的是在沸點在高溫條件下，飽和蒸汽壓高于133.3Pa的容易揮發(fā)的有機(jī)化合物，成分主要包括硫烴、含氧烴、氮烴、鹵代烴、烴類以及低沸點的多環(huán)芳香烴，揮發(fā)性有機(jī)廢氣在一定程度上能夠威脅人的身體健康，同時還對環(huán)境造成一定的危害。因此，必須對揮發(fā)性有機(jī)廢氣進(jìn)行治理，由于傳統(tǒng)的揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)僅針對高、中濃度的揮發(fā)性有機(jī)廢氣進(jìn)行治理，對于低濃度揮發(fā)性有機(jī)廢氣的治理效果相對較弱。因此，針對揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展和應(yīng)用已經(jīng)成為現(xiàn)代社會廣泛關(guān)注的熱點話題。

2 揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)的現(xiàn)狀分析

在涂漆、塑料、化工以及其他生產(chǎn)中，會形成許多揮發(fā)性的有機(jī)廢氣，這些揮發(fā)性的有機(jī)廢氣如果沒有經(jīng)過特殊的處理就排放到空氣中，不僅會對環(huán)境造成嚴(yán)重的危害，還會影響人的鼻、眼、心、肝、肺等器官，甚至?xí)?dǎo)致人體的器官出現(xiàn)變態(tài)反應(yīng)源，長期吸入這些氣體，會致殘和致癌。由于揮發(fā)性有機(jī)氣體對人體的危害，其處理技術(shù)越來越受到人們的重視，并且為了限制揮發(fā)性有機(jī)氣體的排放，許多國家都頒布了相應(yīng)的法令，揮發(fā)性有機(jī)氣體的處理已經(jīng)成為治理環(huán)境污染的關(guān)鍵以及重點。目前，我國對于揮發(fā)性有機(jī)氣體的處理包括吸收法、吸附法等傳統(tǒng)的治理技術(shù)，這些技術(shù)在實際應(yīng)用的過程中存在很大的限制，通常這些方法只適合應(yīng)用在高、中濃度揮發(fā)性有機(jī)氣體的治理中，而對于低濃度揮發(fā)性有機(jī)廢氣的質(zhì)量方面，其效果相對微弱。因此，針對我國揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)的研究以及創(chuàng)新，已經(jīng)成為現(xiàn)代社會關(guān)注的熱點話題，通過不斷的對現(xiàn)有的治理技術(shù)進(jìn)行改革和創(chuàng)新，然后積極的引入國外新建的技術(shù)理念以及方法，逐漸的形成具有中國特色的揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理體系，以此消除揮發(fā)性有機(jī)氣體對環(huán)境以及人體造成的影響。

3 揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)進(jìn)展以及應(yīng)用

3.1 微波催化氧化技術(shù)及其在揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理中的應(yīng)用。微波催化氧化技術(shù)有效的集合了傳統(tǒng)的填料吸附技術(shù)、空氣凈化技術(shù)以及解吸技術(shù)等的特點，實現(xiàn)了傳統(tǒng)解吸治理方式向微波解吸治理方式的轉(zhuǎn)變。治理揮發(fā)性有機(jī)廢氣過程中微波催化氧化技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效的縮短廢氣的解吸和吸附時間，顯著的降低了各種能源的消耗和浪費。同時，微波催化氧化技術(shù)在治理揮發(fā)性有機(jī)廢氣的過程中還具有非常好的經(jīng)濟(jì)性，現(xiàn)在采用的吸附劑的吸附效果非常好，并且至少能夠連續(xù)使用二十次，在反復(fù)使用的過程中都具有非常好的吸附效果。從技術(shù)發(fā)展的角度來看，揮發(fā)性有機(jī)廢氣的治理中微波催化氧化技術(shù)的應(yīng)用，和其在污水治理中的應(yīng)用原理以及方法相一致，僅需要對一些細(xì)節(jié)問題進(jìn)行改進(jìn)，然后進(jìn)一步的加強試驗和研究，能夠有效的提高揮發(fā)性有機(jī)廢氣的處理效率。

3.2 活性炭纖維治理技術(shù)及其在揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理中的應(yīng)用?；钚蕴坷w維治理技術(shù)與傳統(tǒng)的碳吸附技術(shù)相比，比較新穎以及吸附效果更佳理想的揮發(fā)性有機(jī)廢氣的治理技術(shù)。該種揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)的原理表現(xiàn)為：通過應(yīng)用最先進(jìn)的高效吸附性、環(huán)保材料的活性炭纖維，活性炭纖維的內(nèi)表面和外表面都分布了許多吸附能力非常強的碳原子，并且由這些碳原子共同組成了一道具有強吸附能力的表面性結(jié)構(gòu)，對于揮發(fā)性有機(jī)廢氣具有非常好的吸附效果，能夠有效的滿足治理揮發(fā)性有機(jī)廢氣的實際需求。通過對活性炭纖維和傳統(tǒng)的碳吸附材料進(jìn)行比較得知，活性炭纖維具有非常特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)，同時還具有吸附速度快、吸附容量大、再生容易、表面積大、微孔豐富、含碳量高等眾多優(yōu)點，因此，在治理揮發(fā)性有機(jī)廢氣的過程中，活性炭纖維治理技術(shù)具有非常好的應(yīng)用效果，值得將活性炭纖維治理技術(shù)廣泛的推廣和應(yīng)用在揮發(fā)性有機(jī)廢氣的治理中。

3.3 生物治理技術(shù)及其在揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理中的應(yīng)用。生物治理技術(shù)在揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理中應(yīng)用的原理表現(xiàn)為：主要是通過利用一些以發(fā)揮性有機(jī)廢氣中的有機(jī)物為兩份的微生物，通過這些微生物的新陳代謝以及降解之后，將有機(jī)物轉(zhuǎn)化成水、二氧化碳等無機(jī)物。但是生物治理技術(shù)在揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理中的應(yīng)用和在廢水處理相比，很難保證在氣相中不產(chǎn)生有害物質(zhì)，因此在實際應(yīng)用的過程中應(yīng)該保證氣態(tài)污染物的液化，在液相的狀態(tài)下進(jìn)行各種污染物的生物吸附、新陳代謝以及降解，其效果比氣相治理效果明顯。目前，國內(nèi)外對于生物治理技術(shù)在揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理中應(yīng)用的研究已經(jīng)獲得了一定的進(jìn)展，但是尚未形成完善的技術(shù)理論以及方法體系，還需要進(jìn)行進(jìn)一步的深入研究。

3.4 納米材料凈化技術(shù)及其在揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理中的應(yīng)用。納米材料指的是晶粒尺寸為納米級的超細(xì)材料，納米粒子具有表面活性中心多、表面積大等特點，具有非常好的催化作用，在催化劑采用納米粒子，能夠有效的提高反應(yīng)速率，甚至納米催化劑的應(yīng)用能夠?qū)⒃瓉聿荒苓M(jìn)行的反應(yīng)也可以完全進(jìn)行。納米TiO2是一種粒徑介于1nm～100nm之間的高功能精細(xì)無機(jī)產(chǎn)品，具有活性高、比表面積大等眾多優(yōu)點，其在氣態(tài)污染物的治理方面具有非常顯著的優(yōu)勢。納米TiO2的降解激勵表現(xiàn)為：在光照條件下，納米TiO2能夠把有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成有機(jī)酸、水、二氧化碳等，納米TiO2的光催化劑在揮發(fā)性有機(jī)廢氣以及室內(nèi)空寂凈化等方面具有非常廣泛的應(yīng)用前景。

3.5 膜基吸收凈化技術(shù)及其在揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理中的應(yīng)用。膜基吸收凈化技術(shù)和傳統(tǒng)的膜分離技術(shù)相比，吸收劑決定了膜基吸收的選擇性，同時膜基只需要在較低的推動力作用下就能夠進(jìn)行吸收，保證兩相流體進(jìn)行自動流動，保證了接觸界面的穩(wěn)定性。膜基吸收凈化技術(shù)在揮發(fā)性有機(jī)廢氣中的應(yīng)用，主要包括兩種中空纖維膜：其一，對吸收劑進(jìn)行脫吸操作的膜，在抽真空或者加熱調(diào)

價下，能夠吸出吸收劑中的有機(jī)物，脫吸膜在揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理中的應(yīng)用如圖1所示，他對VOCs具有選擇性透過作用，不允許吸收劑通過，以此保證脫吸過程能夠順利的進(jìn)行；其二，對揮發(fā)性有機(jī)廢氣進(jìn)行吸收的膜，揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理中吸收劑具有非常高的溶解性，但是對空氣中的其他成本不溶解，并且吸收劑還是一種不揮發(fā)、無毒、惰性的有機(jī)溶劑，吸收膜在揮發(fā)性有機(jī)廢氣中的應(yīng)用過程如圖2所示，在實際應(yīng)用的過程中，始終保持液相壓力低于氣相壓力，以此保證膜能夠有效的吸收氣體。

圖1 脫吸膜對VOCs進(jìn)行脫吸時壓力分布和氣液濃度圖

圖2 吸收膜對VOCs進(jìn)行脫吸時壓力分布和氣液濃度圖

4 結(jié)語

總而言之，我國以及世界范圍內(nèi)對于揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)的研究都投入了非常大的精力，目前已經(jīng)開發(fā)和應(yīng)用的揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)中，微波催化氧化技術(shù)、活性炭纖維治理技術(shù)、生物治理技術(shù)、納米材料凈化技術(shù)、膜基吸收凈化技術(shù)等在實踐應(yīng)用中都獲得了非常好的效果，有效的克服了傳統(tǒng)揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)的弊端。同時，由于不同的治理技術(shù)具有不同的特點，在實踐應(yīng)用的過程中，應(yīng)該根據(jù)具體的狀況，選擇相應(yīng)的治理技術(shù)，這樣才能夠獲得最好的治理效果。

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表4 不同濕度下PM2.5濃度與能見度的對應(yīng)值

結(jié)合圖6和表4可以得出，能見度與PM2.5的擬合曲線均在PM2.5濃度為50 μg/m3左右出現(xiàn)拐點，即在大于50μg/m3的范圍內(nèi)，能見度隨著PM2.5濃度下降而提高的趨勢較慢，而當(dāng)PM2.5濃度小于50 μg/m3時，能見度隨著PM2.5濃度下降呈現(xiàn)顯著上升趨勢。

3 結(jié)語

3.1 對杭州市區(qū)大氣能見度和PM2.5數(shù)據(jù)關(guān)系分析表明，大氣能見度與PM2.5濃度呈負(fù)相關(guān)，且大氣濕度對能見度造成的影響不可忽略。

3.2 不同相對濕度下，大氣能見度與PM2.5的關(guān)系可以用非線性冪函數(shù)進(jìn)行擬合，且擬合程度較高，說明擬合公式可以較好反映杭州市區(qū)能見度與PM2.5的真實情況。

3.3 能見度與PM2.5擬合曲線大概在50μg/m3左右出現(xiàn)拐點，這說明在大于50μg/m3的范圍內(nèi)，能見度隨PM2.5降低而改善的情況不明顯，只有當(dāng)PM2.5濃度小于50μg/m3時，能見度隨著PM2.5濃度下降呈現(xiàn)顯著上升趨勢。因此這也說明在杭州市區(qū)開展大氣污染治理的過程中，只有將PM2.5濃度控制到一定濃度以下時，才能在大氣能見度方面看到明顯改善。

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