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        VOCs有機廢氣處理技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀研究

        2020-01-17 06:47:38王彥麗
        黑龍江科學(xué) 2020年8期
        關(guān)鍵詞:膜分離廢氣凈化

        王彥麗

        (山東海岳環(huán)境科技股份有限公司,山東 煙臺 264006)

        作為空氣污染物的主要成分,VOCs有機廢氣基本上都來自于有機溶劑的揮發(fā)作用,如噴漆、涂料等,其含有如苯類、烴類、氨、硫化物、醛類等化學(xué)成分,如果不及時治理,將對環(huán)境與人們的健康產(chǎn)生威脅。

        1 VOCs有機廢氣的危害與現(xiàn)狀

        1.1 VOCs有機廢氣排放的危害

        VOCs有機廢氣源于煤、石油等燃料燃燒以及噴漆、涂料、塑料等化工品的生產(chǎn)過程,如果這些廢氣不經(jīng)處理任意排放到空氣中,會對環(huán)境帶來很大的危害,揮發(fā)物質(zhì)會與空氣中的二氧化氮結(jié)合形成臭氧,其產(chǎn)生的光化學(xué)煙霧和刺激性氣味會刺激眼睛與呼吸道,并損傷心肺功能與肝臟等重要人體器官,如果長期置于揮發(fā)性有機廢氣中,甚至?xí)?dǎo)致癌變,對人體健康產(chǎn)生巨大的威脅。對動植物的生長也會造成嚴重的破壞。

        1.2 VOCs有機廢氣治理現(xiàn)狀

        目前,VOCs有機廢氣的排放越來越受到人們的關(guān)注,許多國家相繼出臺法律法規(guī)來限制VOCs有機廢氣的排放。由于工業(yè)企業(yè)的廢氣處理技術(shù)比較落后,一些企業(yè)因為國家出臺的相關(guān)政策才安裝廢氣處理設(shè)備,實際上并沒有達到應(yīng)有的治理效果。為了提高經(jīng)濟效益,減少投入,有些企業(yè)引進的治理設(shè)備與技術(shù)也相對落后與陳舊,使廢氣處理不徹底,且容易造成二次污染。傳統(tǒng)的VOCs有機廢氣處理技術(shù)在實際應(yīng)用中有較大限制,它們在高濃度與中濃度的VOCs有機廢氣治理中效果較好,對于低濃度的VOCs有機廢氣處理,其效果相對較差。要對VOCs有機廢氣的治理不斷創(chuàng)新,積極引進國外先進技術(shù),形成切實有效、實用性強的處理技術(shù)與方法理念,以加強對空氣污染的整治工作。

        2 VOCs有機廢氣治理技術(shù)

        2.1 低溫等離子處理技術(shù)

        低溫等離子態(tài)是除固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)以外的第四種物質(zhì)形態(tài),它是集結(jié)了大量正負帶電粒子和中性粒子,以集體形式存在的一種準中性氣體。低溫等離子處理技術(shù)是將大量的高能電子、自由基等活性粒子以每秒鐘300~3 000萬次的頻率反復(fù)轟擊異味氣體分子,電離、裂解廢氣中的各種成分,經(jīng)過一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng),將有害氣體轉(zhuǎn)為無害。相比其他處理方法,它的優(yōu)勢在于裝置簡單,占用空間小,可操作性強,但其對二氧化碳的選擇性不高,并且容易形成小分子化合物,造成二次污染,處理效率得不到保障,因而在實際應(yīng)用具有一定的不穩(wěn)定性,需要進一步改善低溫等離子體技術(shù)。

        2.2 生物技術(shù)

        生物技術(shù)法處理VOCs有機廢氣是近年來新興的處理技術(shù),其基本思路是利用一些以VOCs有機氣體為養(yǎng)分的微生物的新陳代謝將廢氣進行降解,轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水等。

        生物技術(shù)法的優(yōu)勢是設(shè)備簡單、投資小、運行費用較低、綠色環(huán)保、沒有二次污染,對于處理低濃度有機廢氣效果良好。近年來,該項技術(shù)的突破較快,各種生物菌種取得了較大發(fā)展,除了在有害氣體除臭領(lǐng)域廣泛應(yīng)用以外,也被逐漸應(yīng)用到酮、醛等有機成分的凈化中,并且其應(yīng)用范圍還在不斷拓展。但是生物技術(shù)法也有一定的不足,由于需要培養(yǎng)微生物,因此降解效率較低,適合低濃度的廢氣處理,并且生物菌種對有機物的降解專一,不具有普遍性。為了保證處理過程不產(chǎn)生其他有害氣體,需要將氣態(tài)污染物進行液化處理。目前還沒有形成生物技術(shù)法處理VOCs有機廢氣的較為完整的技術(shù)理論體系。

        2.3 微波催化氧化技術(shù)

        微波催化氧化技術(shù)結(jié)合了傳統(tǒng)的空氣凈化技術(shù)、填料吸附技術(shù)、解吸技術(shù),實現(xiàn)了傳統(tǒng)解吸治理向微波解吸治理的轉(zhuǎn)變。在治理VOCs有機廢氣時,使用該項技術(shù)能明顯縮短廢氣的解吸與吸附時間,提高廢氣治理效率,并且有效地降低能源消耗。微波催化氧化技術(shù)經(jīng)濟實用,吸附效果明顯并且能重復(fù)使用20次以上,而且反復(fù)使用不影響吸附效果。從技術(shù)發(fā)展的角度,微波催化氧化處理技術(shù)與污水治理技術(shù)原理相似,如結(jié)合污水處理技術(shù)經(jīng)驗將其進一步完善與改進,必將發(fā)揮更大的治理效用。

        2.4 冷凝技術(shù)

        冷凝法是降低VOCs有機廢氣溫度、使廢氣中揮發(fā)性有機化合物氣體量達到飽和,并依據(jù)其不同的化學(xué)特性將其液化,從而達到凈化氣體與回收有機物的目的。該技術(shù)主要應(yīng)用在溫度低、濃度高、氣體量小的廢氣處理過程中,它可以降低VOCs有機廢氣的有機負荷,使有機物回收利用的效果更好。由于VOCs有機廢氣產(chǎn)生于工業(yè)廢渣,而不是在工業(yè)生產(chǎn)中直接產(chǎn)生,因此常常將工業(yè)廢渣儲存到冷凝罐中進行降溫處理,工業(yè)廢渣因低溫而凝結(jié)從而使有機物自動分離,避免了常溫下VOCs有機廢氣的產(chǎn)生。對于工業(yè)企業(yè)來說,雖然冷凝技術(shù)成本比較高,但卻是必不可少的。

        2.5 納米材料凈化技術(shù)

        納米材料凈化技術(shù)是近幾年VOCs有機廢氣處理采用的新技術(shù)。納米材料是一種晶體尺寸在1~100 nm 的超細材料,其粒子表面積大,表面活性強,具有很強的吸附能力。在光照條件下,納米材料能夠?qū)⒂袡C物轉(zhuǎn)化成有機酸、二氧化碳和水等,在廢氣處理反應(yīng)過程中,具有非常好的催化作用,并能提高廢氣分解的反應(yīng)速度,還可以使原來不能分解的物質(zhì)進行分解,在VOCs有機廢氣處理方面具有較強的優(yōu)勢,并且常應(yīng)用于室內(nèi)空氣凈化領(lǐng)域。

        2.6 膜分離技術(shù)與膜基吸收凈化技術(shù)

        膜分離技術(shù)主要是在給定的壓力下,利用高分子膜的特性將廢氣進行滲透處理,使有機物從VOCs有機廢氣中分離。當VOCs進入膜分離系統(tǒng)后,由于膜的選擇作用,將VOCs氣體通過,而將其余氣體截留,使處理后的氣體達到排放標準,并且收集的有機氣體進入冷凝回收系統(tǒng)進行循環(huán)再利用。膜分離技術(shù)在石油化工、制藥及食品加工領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。雖然該項技術(shù)投資較大,但是通過膜分離系統(tǒng)分離出來的有機溶劑回收利用價值較高,為企業(yè)降低了成本,因此許多企業(yè)致力于高效的膜分離技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用。

        在膜分離技術(shù)基礎(chǔ)上,逐步發(fā)展出了膜基吸收凈化技術(shù)。與前者相比,膜基吸收具有選擇性,有兩種中空纖維膜,一種膜對吸收劑進行脫吸操作,能吸出吸收劑中的有機物,一種膜對VOCs有機廢氣進行吸收。由于吸收劑對VOCs有機廢氣具有較高的溶解性,且無毒,不易揮發(fā),保證了膜基的吸收凈化效果,因此膜基吸收凈化技術(shù)比單純的膜分離技術(shù)具有更高的穩(wěn)定性與凈化處理效果。

        3 結(jié)語

        新興的VOCs有機廢氣的處理技術(shù)能夠有效克服傳統(tǒng)處理技術(shù)的弊端。但由于VOCs有機廢氣的復(fù)雜性,單一技術(shù)的處理效果往往不能達到排放標準,通常需要幾項技術(shù)的混合應(yīng)用,利用不同技術(shù)的優(yōu)勢進行組合處理,以達到最佳的處理效果。當前,我國對VOCs有機廢氣的管控越來越嚴格,在大氣污染問題日益嚴重的今天,從源頭上控制VOCs的排放勢在必行,在保證發(fā)展的同時提高廢氣處理技術(shù)與應(yīng)用水平,才能確保工業(yè)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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