張小苑

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VOC的危害及回收與處理技術(shù)

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在化學(xué)技術(shù)越來(lái)越發(fā)達(dá)的今天，有機(jī)化合物對(duì)人們的影響體現(xiàn)在生活的各個(gè)方面。但是，有一些化學(xué)物質(zhì)已經(jīng)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了不利影響，會(huì)損害人類的健康。本文主要介紹VOC這種化學(xué)物質(zhì)的危害，此外還簡(jiǎn)要地闡述了對(duì)應(yīng)的回收與處理技術(shù)。

有機(jī)化合物；環(huán)境污染；回收利用

1 引言

VOC是一個(gè)英文名詞的首字母縮寫(xiě)，它的中文含義是揮發(fā)性有機(jī)化合物，它一般被人們用作溶劑，并且會(huì)在使用過(guò)程中揮發(fā)，傳播到大氣中。我國(guó)的VOC排放量是驚人的，每年有大量的溶劑揮發(fā)飄散在大氣中，給空氣質(zhì)量帶來(lái)不利影響。

2 VOC的危害

在我國(guó)，常被用作溶劑的化合物有：芳香烴、醇等，這些化合物的分子運(yùn)動(dòng)到空氣中后，會(huì)破壞空氣原有結(jié)構(gòu)，進(jìn)而污染空氣，傷及人體。譬如苯，它是一種比較普通的溶劑，當(dāng)它作為溶劑時(shí)我們并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)它的特別之處，但是當(dāng)它揮發(fā)到空氣中時(shí)，情況有了變化，它成了一種有毒有害物質(zhì)。因?yàn)楸皆诮佑|人的皮膚時(shí)會(huì)通過(guò)皮膚進(jìn)入體內(nèi)，但很少有人犯這樣的錯(cuò)誤。另一方面，苯在揮發(fā)后可以通過(guò)呼吸道被人體吸入體內(nèi)，恰恰是這種無(wú)形的“毒藥”，使得許多人深受其害[1]。苯中毒會(huì)讓人神經(jīng)系統(tǒng)紊亂，肝功能紊亂，并伴有出血癥狀。當(dāng)苯揮發(fā)物的濃度足夠高時(shí)，甚至可以?shī)Z人性命。這絕不是危言聳聽(tīng)，苯揮發(fā)物不僅危害人的健康，還會(huì)破壞臭氧層，對(duì)于這類物質(zhì)我國(guó)政府應(yīng)該盡快想出回收和處理的辦法。

3 回收及處理技術(shù)

3.1 回收方法

（1）冷凝法。冷凝法這種回收方法的工作原理比較簡(jiǎn)單，就是將溶劑使用時(shí)排出的廢氣經(jīng)過(guò)特殊的冷卻裝置，最終凝結(jié)成液體的過(guò)程。整個(gè)過(guò)程可以用導(dǎo)管和蒸餾瓶來(lái)完成，首先是要降溫度，將氣體的溫度降到有機(jī)化合物的露點(diǎn)以下，這時(shí)，氣體會(huì)發(fā)生液化反應(yīng)，從而變成液體。沸點(diǎn)的高低將直接影響有機(jī)物的回收率，而這兩者呈正相關(guān)關(guān)系。由于這些溶劑屬于易燃物，要使回收率提高，那么用來(lái)冷卻的介質(zhì)就必須保證溫度盡可能的低，以形成強(qiáng)烈的氣壓差催動(dòng)液化反應(yīng)。要獲得很低溫的介質(zhì)并不需要太多成本，但是要配備能承受這些反應(yīng)的器皿就有些困難了，這樣一來(lái)，成本費(fèi)用驟然增加，對(duì)于實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)是不劃算的。而且，由于能量的守恒，實(shí)驗(yàn)過(guò)后的廢氣氣壓仍較高，按法律規(guī)定依舊是不允許排放的，因此，這項(xiàng)回收技術(shù)一般不單獨(dú)操作。

（2）吸附法。吸附法是大家比較熟悉的一種方法，主要的用料為活性炭，我們最常用它來(lái)吸附異味和雜質(zhì)。也可以用它來(lái)回收廢氣，這一方法如今也已經(jīng)普及。吸附法也可以分為兩種。

3.2 固定床吸附法

顧名思義，固定就是指有什么東西是不會(huì)變化的。那么這種吸附方法就是指廢氣的吸附與脫附都是在同一個(gè)操作臺(tái)，這也是為了確保吸附的過(guò)程不被打斷，這就需要操作臺(tái)上兩個(gè)吸附器不間斷的連軸工作。一邊吸附一邊再生，這就是這種吸附方法的奇妙之處?；钚蕴恳云渥陨硗怀龅膬?yōu)點(diǎn)獲得了吸附器的“青睞”，且因?yàn)榛钚蕴康南鄬?duì)價(jià)格較低，因此應(yīng)用也最廣泛[2]。但是活性炭也有很明顯的局限，它吸水力超強(qiáng)，且一吸水就會(huì)變“潮”，就會(huì)失去原來(lái)的作用，因此它也需要在比較低溫干燥的環(huán)境下才能更好發(fā)揮作用。前文所述是顆粒炭，那么還有一種炭纖維，這種纖維外表纖細(xì)，但與外界的接觸面大，更適合吸附低濃度廢氣。此外，炭纖維在性能上也要優(yōu)于顆粒炭，它吸附力強(qiáng)，速度也快，且體積小，節(jié)省空間，在很大程度上削減了不必要的成本費(fèi)用。

3.3 流動(dòng)床吸附法

流動(dòng)床吸附法其實(shí)和前面所講的方法并無(wú)本質(zhì)的差別，只不過(guò)這個(gè)方法是將廢氣的運(yùn)動(dòng)路徑做了改變，廢氣由操作臺(tái)底部進(jìn)入吸附器，然后干凈的氣體便由操作臺(tái)頂部排出，廢氣可以進(jìn)行第一步的液化操作，兩種方法結(jié)合起來(lái)，既省時(shí)省力，又方便快捷。

3.4 濃縮輪法

濃縮輪其實(shí)就是把一個(gè)普通的旋轉(zhuǎn)輪內(nèi)裝滿吸附劑，在輪子旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，目標(biāo)物可以均勻地經(jīng)過(guò)輪子一側(cè)，然后就可以把廢氣均勻地吸附。首先，廢氣由輪子的一邊向另一邊釋放，廢氣在經(jīng)過(guò)輪子時(shí)，它所含的有毒物質(zhì)也被吸附出來(lái)，然后干凈的氣體從輪子的另一邊送出。同時(shí)，還有一小股氣體從相反的方向放出，將已被吸附的廢氣慢慢送出來(lái)。如此，就形成了一個(gè)井然有序的循環(huán)，在同一個(gè)操作平臺(tái)里，可以同時(shí)完成吸附和脫附兩項(xiàng)程序，這種方法比較節(jié)約成本，十分經(jīng)濟(jì)可行。

3.5 吸收技術(shù)

吸收技術(shù)是一種多見(jiàn)于化工方面操作的凈化技術(shù)，這種技術(shù)在處理氧含量適中的氣體時(shí)，效果會(huì)比較好。與前文所提的材料都不同，吸收技術(shù)利用的是液態(tài)的吸收劑，它將氣體直接噴入液體中，使氣體和液體充分接觸，通過(guò)不同形式的吸收方式，氣體中的有機(jī)化合物會(huì)與液體中物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而脫離氣體，而被吸附到液體中，成為液體的一部分，這也是回收有機(jī)溶劑的一種方法。

3.6 膜分離

很顯然，這種回收技術(shù)采用的是高分子薄膜。由于廢氣中不同分子的大小是不一樣的，有機(jī)化合物的氣態(tài)分子大小和普通氣體的分子大小也是不一樣的。因此可以通過(guò)施加一定的壓力，讓氣體強(qiáng)行通過(guò)高分子滲透膜，這樣顆粒較小的氣體會(huì)停留在膜的表面，而分子較大的氣體則可以順利通過(guò)。這部分被攔截下來(lái)的氣體還可以重復(fù)之前回收溶劑的步驟。

使用滲透膜來(lái)分離的方法一般適用于氧濃度較高的氣體，在氣體流動(dòng)速度較快的情況下，滲透膜容易發(fā)生破損，為節(jié)約成本，在進(jìn)行操作前要仔細(xì)考量該有機(jī)溶劑是否有這么高的回收價(jià)值。

膜分離法步驟簡(jiǎn)單，且操作過(guò)程比較干凈清潔，費(fèi)用也比較適中，因此這種方法在不久的未來(lái)必將會(huì)受到環(huán)保界的青睞。

4 回收技術(shù)的選擇

在選擇回收技術(shù)時(shí)，首先要制定相關(guān)的費(fèi)用成本預(yù)算以及回收目的、回收價(jià)值明細(xì)表，否則，即使耗費(fèi)再多的時(shí)間和金錢，倘若最后回收的東西并沒(méi)有價(jià)值，那么這樣的回收過(guò)程也是失敗的。其次，要充分考慮有機(jī)溶劑的各方面性質(zhì)，廢氣的濃度也是需要考慮的因素，此外，還要關(guān)注一下回收過(guò)程的安全性。

由于炭吸附法的費(fèi)用低，操作簡(jiǎn)單，可以將它作為首要考慮的對(duì)象。如果這種方法不適用，那么也可以考慮用其他技術(shù)進(jìn)行分離，但是要考慮氧含量的問(wèn)題，不同的氧濃度適用于不同的回收技術(shù)，此外，氣體的流量也是一個(gè)考慮因素，尤其是在使用高分子膜的時(shí)候。

炭吸附技術(shù)還是適用于氣體體積較大，濃度適中的廢氣。如果氣體量太大，那么活性炭可能會(huì)不堪負(fù)荷，由此帶來(lái)操作過(guò)程的安全隱患。當(dāng)濃度高于一定的臨界值的時(shí)候，如果強(qiáng)行要進(jìn)行活性炭過(guò)濾，那么這些氣體在操作前需要進(jìn)行降低濃度的操作。另外，一些有機(jī)廢氣是不適合用活性炭進(jìn)行吸附的，活性炭纖維等新型改進(jìn)物的出現(xiàn)，彌補(bǔ)了吸附法在操作時(shí)的局限性，使它能夠更廣泛地被運(yùn)用[3]。

同時(shí)，炭吸附技術(shù)必須在濕度和溫度都相對(duì)低的環(huán)境下進(jìn)行，一旦條件不滿足，那么活性炭基本不能發(fā)揮作用。

5 廢氣處理技術(shù)

如果排除了回收這一途徑，那么只能將廢氣送去處理。廢氣主要面臨的處理方法其實(shí)就是焚燒，即便是焚燒也有兩種方法：直接焚燒、間接焚燒。間接焚燒又名催化焚燒，是指對(duì)氣體施加一定的催化劑，使得氣體與氧氣反應(yīng)發(fā)生燃燒現(xiàn)象。直接燃燒的話比較簡(jiǎn)單直接，但是有可能會(huì)產(chǎn)生有害氣體，對(duì)環(huán)境造成二次污染。而催化燃燒雖然可以節(jié)約燃料，但是在燃燒完后還要對(duì)其進(jìn)行清理，清理不徹底還會(huì)影響下次的使用，因此這種方法顯得比較麻煩。

直接燃燒法根據(jù)燃燒器皿的不同又可分為焚燒爐直接燃燒和火炬直接燃燒。焚燒爐主要是為一些帶有特殊氣味的氣體或是有毒氣體準(zhǔn)備的，燃燒的整個(gè)過(guò)程都在爐內(nèi)進(jìn)行，不會(huì)對(duì)大氣造成二次污染，從這個(gè)角度看還是比較環(huán)保的。而火炬直接燃燒，主要是針對(duì)一些燃點(diǎn)比較高的氣體，因?yàn)榛馉t可能不能承受那么高的溫度，但是這種方法很有可能會(huì)對(duì)大氣造成再一次的污染。

廢氣內(nèi)含有的元素是復(fù)雜的、多樣的，操作者在進(jìn)行回收、處理操作前一定要弄起氣體的性質(zhì)和具體成分，是否無(wú)毒無(wú)害，是否易燃易爆，只有做好了萬(wàn)全準(zhǔn)備，才能夠保證操作過(guò)程的安全。此外，在操作時(shí)也有許多注意事項(xiàng)，特別是在點(diǎn)燃?xì)怏w，催化氣體等操作時(shí)，要格外注意自己的人身安全。還有，氣體的焚燒可能會(huì)給大氣帶來(lái)污染，要謹(jǐn)慎選擇處理方式，如果選擇了焚燒，就一定要處理干凈。

6 結(jié)語(yǔ)

各種有機(jī)廢氣都有著自己獨(dú)特的性質(zhì)和特點(diǎn)，在選擇回收和處理方式時(shí)要充分考慮這些因素，可以選取單一的方式，也可以多種相結(jié)合。VOC廢氣中的有機(jī)溶劑，若能有效回收，則是一筆巨大的節(jié)約款項(xiàng)，這里面蘊(yùn)含了巨大的利潤(rùn)空間，有效回收還可以為保護(hù)環(huán)境貢獻(xiàn)出一份力量。

[1]于靜.國(guó)內(nèi)有機(jī)溶劑市場(chǎng)分析[J].現(xiàn)代化工,1998(5).

[2]孫玉芬,鹿政理,閃紅光.氯甲烷廢氣處理方法的選擇[J].化工環(huán)保,1992(1).

[3]夏光等編著.中日環(huán)境政策比較研究[M].中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,2000.