張盛至，謝 蓓

（1.山東優(yōu)納特環(huán)境科技有限公司，山東 濟南 250000；2.浙江建安檢測研究院有限公司，浙江 杭州 310000）

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展水平的不斷提升，人們的生態(tài)環(huán)境保護意識不斷增強，對企業(yè)環(huán)保工作也提出了更高要求。在實際生產(chǎn)過程中，活性碳纖維有機廢氣回收技術的應用非常廣泛，尤其是在清潔生產(chǎn)過程中更是發(fā)揮著重要作用。基于此，本文結(jié)合活性碳纖維有機廢氣回收技術在清潔生產(chǎn)中的應用實踐，深入分析了該技術的具體應用情況。

1 有機廢氣的危害

有機廢氣對人體健康的危害包括：有害氣體達到一定濃度時，會對人體造成傷害，例如苯和甲醛在常溫下是一種無色、有刺激性氣味的氣體，其在空氣中濃度達到一定程度會對人的皮膚產(chǎn)生刺激并引發(fā)皮炎等癥狀。苯是一種有毒物質(zhì)，會使人中毒死亡；甲醛具有很強的刺激性和毒性，會對人體造成危害，苯和甲醛都會導致人體血液循環(huán)障礙，嚴重時會導致死亡。

有機廢氣對大氣環(huán)境的影響包括：有害氣體進入大氣后會對大氣環(huán)境造成嚴重污染。例如，隨著工業(yè)生產(chǎn)排放廢氣中有害物質(zhì)的增多，會導致空氣質(zhì)量下降，大量有害氣體會加速臭氧層的破壞，從而導致紫外線強度增強。紫外線強度過強時會對人的皮膚產(chǎn)生強烈刺激，容易引起皮膚病等癥狀；紫外線直接照射到地表，會對地表植物造成傷害。大量有毒有害物質(zhì)進入土壤中會加速土壤板結(jié)，導致植物生長緩慢、甚至死亡，嚴重時會導致土壤無法正常使用，破壞生態(tài)環(huán)境[1]。

2 有機廢氣處理設備的組成

有機廢氣處理設備主要包括兩部分：吸附床和催化燃燒裝置。吸附床的作用是將廢氣吸附在吸附劑上，而催化燃燒裝置則是將廢氣在催化劑作用下分解為無害的物質(zhì)，同時釋放出能量。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括風機、吸附床、管道等部分。

2.1 吸附床

吸附床主要由蜂窩活性炭制成，具有較高的孔隙率和比表面積?；钚蕴坷w維具有發(fā)達的微孔結(jié)構(gòu)，使其可以吸附低濃度、高粘度的有機廢氣。同時，它還具有一定的機械強度，可以有效防止顆粒物進入系統(tǒng)內(nèi)部，對系統(tǒng)內(nèi)部設備造成破壞。

2.2 催化 燃燒裝置

催化燃燒裝置主要由電加熱裝置和催化燃燒爐組成。電加熱裝置是由電動機帶動電加熱棒工作，并通過電加熱棒進行連續(xù)加熱，使催化燃燒爐內(nèi)的溫度達到燃燒溫度；催化燃燒爐內(nèi)的高溫廢氣通過風機負壓引送到催化燃燒裝置內(nèi)進行處理，從而使廢氣得到有效凈化。

2.3 風機

在有機廢氣處理設備中，風機作為主要動力來源，可以將吸附床內(nèi)部廢氣集中排出，實現(xiàn)高效、穩(wěn)定的氣體凈化。同時，通過風機產(chǎn)生的負壓可以將吸附床內(nèi)部產(chǎn)生的熱量排出系統(tǒng)并將熱量回收到系統(tǒng)中，從而降低有機廢氣處理設備的能量消耗。此外，其還能在一定程度上防止吸附床內(nèi)溫度過高而導致活性炭纖維吸附作用減弱。

2.4 管道

管道主要由法蘭連接管道、閥門、彎頭等部分組成。當有機廢氣處理設備工作時，由于工作環(huán)境溫度較高、濕度較大等原因會導致有機廢氣處理設備中產(chǎn)生冷凝水以及腐蝕性物質(zhì)。為了避免這些問題對設備造成影響和損壞，必須使用具有良好耐腐蝕性能、不易產(chǎn)生冷凝水和腐蝕性物質(zhì)的管道。如果有機廢氣處理設備需要排放有機廢氣，就需要通過管道將有機廢氣集中到一起排入大氣中。有機廢氣處理設備工作時會產(chǎn)生一定濃度的有機廢氣，這些有機物會在管道內(nèi)部儲存一段時間后，在重力作用下流向集氣箱。由于有機廢氣處理設備工作環(huán)境溫度較高，有機廢氣處理設備內(nèi)部會產(chǎn)生一定溫度差。有機廢氣處理設備內(nèi)部溫度升高或外界溫度降低，都會使吸附床內(nèi)部產(chǎn)生冷凝水或腐蝕性物質(zhì)，相關人員必須采取一定措施避免這類問題，在這種情況下需要在管道內(nèi)部設置止回閥和脫水器等裝置來避免有機廢氣進入系統(tǒng)中并造成危害[2]。

3 有機廢氣常用處理技術

3.1 吸收法

吸收法是利用某些物質(zhì)與廢氣中的溶質(zhì)或氣體發(fā)生反應，生成難溶物質(zhì)，并將廢氣中的有害成分吸收而達到凈化目的。該法分為物理吸收法和化學吸收法。物理吸收是利用某些物質(zhì)與氣體中的溶解物發(fā)生化學反應，從而達到凈化廢氣的目的；化學吸收是利用某些物質(zhì)具有的特殊性質(zhì)，使氣體中的有毒、有害成分與之發(fā)生化學反應，從而達到凈化氣體的目的。在我國，用物理吸收法凈化有機廢氣已有幾十年的歷史，尤其是80年代以后得到了迅速發(fā)展，主要包括空氣噴淋洗滌法、加熱分解法、化學吸收法、膜分離技術、等離子體凈化技術等。

3.1.1 空氣噴淋法

其原理是利用高溫（一般為150～200 ℃）空氣，使其與具有一定噴射高度的噴嘴及吸收塔內(nèi)壁接觸而發(fā)生反應，生成氣液兩相。廢氣在噴射過程中攜帶的大量液體霧滴可以對廢氣起到洗滌作用，以達到凈化目的。其優(yōu)點是凈化效率高，一般可達95%～99%，且不會發(fā)生結(jié)垢和堵塞問題，不產(chǎn)生二次污染；缺點是設備造價高，處理效率低。

3.1.2 水噴淋洗滌法

其原理是利用廢氣和水在噴淋裝置中發(fā)生反應而達到凈化氣體的目的。其優(yōu)點是凈化效率高，一般可達99%以上，且設備造價低，對含有多種有機污染物的廢氣處理效果好。

3.1.3 加熱分解法

該方法利用加熱使有機物分解而達到凈化氣體的目的。其優(yōu)點是設備簡單、造價低、能耗低；缺點是不能去除易揮發(fā)性有機物，并且由于加熱分解反應在設備中進行，可能引起火災和爆炸事故，而且能耗高、效率低。

3.1.4 等離子體凈化技術

其原理是利用等離子體放電使有機廢氣中的部分污染物轉(zhuǎn)化為非電活性粒子，以達到凈化的目的。其優(yōu)點是對濃度較高、污染嚴重的廢氣處理效果好、能耗低、無二次污染、裝置占地面積小，但該技術設備費用高、凈化效率較低。

3.1.5 膜分離技術

該技術利用一層半透膜從液體中分離出溶解于溶劑中的物質(zhì)，不需要添加其他輔助物質(zhì)，因此無二次污染產(chǎn)生。目前，在國內(nèi)較先進的膜分離設備有高效離子膜型、有機聚合物膜型等，主要用于工業(yè)廢氣處理。但它對有機氣體組分要求較高，對于丙酮等沸點較低的廢氣處理效果差。

3.1.6 液體吸收法

該方法利用液體與氣體組分發(fā)生反應而達到凈化目的。其優(yōu)點是設備簡單、造價低、占地面積?。蝗秉c是不能去除易揮發(fā)性有機物，吸收液多為強氧化劑和強堿液（如氫氧化鈉），對人體和設備都有一定的腐蝕性。

3.2 生物氧化法

生物氧化法是指利用微生物將有機廢氣中的有機成分氧化成二氧化碳和水的過程。與傳統(tǒng)的處理方法相比，生物氧化法具有高效、經(jīng)濟、運行簡單等優(yōu)點。目前，生物氧化法已廣泛應用于有機廢氣的處理，并取得了良好效果。具體工藝是利用生物填料塔將廢氣與液體混合，與生物填料結(jié)合后，在填料表面進行微生物生長代謝過程；生物廢氣通過一系列填料層，最后從出料閥排出。該技術主要利用微生物氧化分解廢氣中的有機物，使其轉(zhuǎn)化為CO2和H2O等無害物質(zhì)[3]。具體是由生物反應器進行氧化分解；由曝氣池進行氣體混合；由出料閥排出，之后將其回填到反應器中；最后將有機廢氣處理后排放。

3.3 冷凝回收法

冷凝回收法是利用冷凝器對有機廢氣進行分離，再將其中的液體回收至罐內(nèi)，經(jīng)過再次加工后使用。一般來講，冷凝器主要應用于回收低沸點有機溶劑，這類物質(zhì)一般都屬于易揮發(fā)性物質(zhì)，且沸點較低。將有機廢氣與水或其他溶劑進行混合，經(jīng)熱交換后能夠?qū)崿F(xiàn)有機廢氣的冷凝分離，再將其中的液體回收至罐內(nèi)。這種方法不需要額外添加新的設備，能夠有效分離有機廢氣。但是目前這種方法還不是很成熟，主要表現(xiàn)在設備造價較高、能耗高等方面。

4 活性碳纖維有機廢氣回收技術在清潔生產(chǎn)中的應用分析

活性碳纖維有機廢氣回收技術主要是應用于對工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有機廢氣的回收處理，并將其轉(zhuǎn)化為能源進行使用的技術，是一種十分有效的處理方法。該技術裝備主要包括活性炭纖維、陶瓷填料、吸附裝置等。在整個回收處理過程中，活性炭纖維起到了關鍵作用，它可以吸附廢氣中的有害物質(zhì)，使之轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水等無害物質(zhì)。并且，活性炭纖維也能夠分解其中的有毒有害氣體，并轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水等無害氣體。但是要想發(fā)揮活性碳纖維有機廢氣回收技術的作用，相關人員還需要在實際生產(chǎn)過程中不斷完善與創(chuàng)新?；钚蕴祭w維有機廢氣回收技術還能有效處理氨、硫化物、揮發(fā)性有機物、氨氮等污染物，這些污染物在吸收了特定的活性炭纖維后，能夠被分解或轉(zhuǎn)化[4]，以此實現(xiàn)對污染物的治理。

4.1 氨氣、硫化物、揮發(fā)性有機物和氨氮的回收處理

在清潔生產(chǎn)過程中，使用活性碳纖維有機廢氣回收技術對氨氣、硫化物、揮發(fā)性有機物和氨氮等進行處理，能夠?qū)⑦@些物質(zhì)的含量降至最低，然后進行無害化處理，避免污染環(huán)境。例如，在對氨進行回收時，可以將氨氣在經(jīng)過一定的處理后制成氨水；污水處理廠采用活性炭纖維有機廢氣回收技術處理污水，能夠使污水中的氨氮含量降至最低，達到國家排放標準，氨氣、硫化物、揮發(fā)性有機物和氨氮等污染物能夠得到有效回收與處理。在整個轉(zhuǎn)化過程中，在對氨進行吸收時可以使其轉(zhuǎn)化為無毒無害的氨水或碳酸銨；而硫化物在活性碳纖維有機廢氣回收技術中可以被轉(zhuǎn)化為硫化氫；在對硫進行回收時可以將硫化物轉(zhuǎn)化為硫醇。

4.2 脫硫工藝廢氣的回收處理

脫硫工藝的廢氣回收處理技術主要是指利用活性炭纖維等物質(zhì)對脫硫工藝產(chǎn)生的廢氣進行回收處理，以此實現(xiàn)對脫硫工藝中產(chǎn)生的二氧化硫等有害氣體的回收和治理。這種技術主要是利用活性炭纖維和吸收液對廢氣中的二氧化硫進行吸附，在得到吸收液后將廢氣中的二氧化硫轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)[5]。該技術具有操作簡單、運行穩(wěn)定、投資小等優(yōu)點，并且能夠?qū)Χ趸虻扔泻怏w進行有效吸附和轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)了對二氧化硫等有害氣體的治理。此外，該技術還可以應用于焦爐煙氣脫硫和工業(yè)廢氣脫硫中。例如，山西某焦爐煤氣脫硫工程在應用該技術后，大大降低了二氧化硫的排放濃度和排放量。

利用活性炭纖維有機廢氣回收技術處理廢氣中的一些有害物質(zhì)也具有十分顯著的優(yōu)勢。例如，這種技術可以對硫、氨等有害物質(zhì)進行吸附，從而減少空氣中硫、氨等有害物質(zhì)的含量，而且這種技術也是一種十分節(jié)能和環(huán)保的處理技術。另外，該技術在生產(chǎn)過程中不需要任何熱源或電源，其運行成本相對較低?；钚蕴坷w維材料具有較大的比表面積，能夠很好地吸附有機廢氣中的一些有害物質(zhì)。此外，該技術在回收處理過程中不產(chǎn)生任何熱量或熱能，有效減少了企業(yè)生產(chǎn)過程中的能源消耗和資源浪費問題，因此該技術在清潔生產(chǎn)領域具有很好的應用前景。

4.3 有機廢氣的吸附與凈化

活性碳纖維有機廢氣回收技術能夠有效吸附凈化工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有機廢氣，并將其中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。例如，活性碳纖維能夠吸附一些有機物，而這些有機物的分子量較小，且具有很強的極性，根據(jù)這一特點，可以將其中的一些有機物過濾或分離。例如，將有機廢氣與活性炭纖維結(jié)合后，有機廢氣中的有害物質(zhì)就會被活性碳纖維吸附并牢牢鎖住，而這些有機物質(zhì)會與活性碳纖維中的一些陽離子結(jié)合，使之轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳等無害物質(zhì)。除此之外，活性碳纖維還能夠?qū)σ恍┯袡C物進行深度凈化，例如，在活性碳纖維中添加一些活性炭或其他材料后，就可以將這些有害氣體進行分解或轉(zhuǎn)化，而這一過程需要借助一定的高溫條件來實現(xiàn)。然而這種技術也有一定的局限性，因為該技術主要是在高溫條件下才能發(fā)揮作用，會造成一定的安全隱患。所以在實際生產(chǎn)過程中，相關人員還需要結(jié)合不同工廠及生產(chǎn)工藝等實際情況，對活性碳纖維有機廢氣回收技術進行有效調(diào)整與改進，在此基礎上，還需要針對具體問題制定出相應的處理措施，這樣才能使該技術在清潔生產(chǎn)中發(fā)揮更大作用，從而使企業(yè)獲得更多的經(jīng)濟效益和社會效益。

5 結(jié)語

綜上所述，隨著科學技術的不斷發(fā)展，有機廢氣回收技術在國內(nèi)也取得了較大進展，但目前有機廢氣回收技術仍存在較多問題，如成本高、凈化效率低、易受有機化合物特性變化影響、回收效果差等，針對這些問題還需要不斷改進和完善?；钚蕴祭w維吸附法是一種應用非常廣泛的有機廢氣處理方法，并且隨著活性碳纖維吸附法在各行業(yè)的廣泛應用，未來相關人員會開發(fā)出更多方法來處理各種有機廢氣。