揮發性有機廢（fèi）氣治（zhì）理技術發展研究

揮發性（xìng）有機廢氣治理（lǐ）技術發展研究

針對揮發性有機廢氣治理技術的發展問題，首（shǒu）先介紹了揮發（fā）性有（yǒu）機廢氣治理技術，主要包括利（lì）用燃（rán）燒法處理揮發（fā）性有機廢氣，如利用（yòng）直接燃燒法、催化燃燒法處（chù）理揮發性（xìng）有機廢氣、生物法處理揮發性有機廢氣和吸附法處理揮發性有（yǒu）機廢（fèi）氣，探討了（le）揮（huī）發（fā）性有機廢氣治理技術（shù）進展（zhǎn）以及應用（yòng），主要探（tàn）討了微波催化氧化技術、活性炭（tàn）纖（xiān）維治（zhì）理（lǐ）技術和生物治理技術，並介紹了在揮（huī）發性有機廢氣治（zhì）理中的應用、納米材料淨化技術的應用和膜基吸收淨化技術在揮發性有機廢氣治理的應用。

揮發性有機廢氣(以下簡稱VOCs)是一種有害氣體，它的沸點接近水的沸點（diǎn），有（yǒu）的VOCs沸點是在較高的溫度下，此時這些有機廢氣的飽和（hé）蒸汽（qì）壓都會高（gāo）於133.3Pa，在這樣的條件下，它們就可能成（chéng）為揮（huī）發有機化合物，這種有機揮發化合物會汙染空氣，影響人類的（de）健康。這（zhè）些揮發性的（de）有機化合物主要成（chéng）分包括：硫烴、含氧烴、氮烴、鹵代（dài）烴、烴類等多環芳香烴，由於（yú）它們的性質相似，它們（men）很容易混合（hé）在一起，就會汙染環境，這些VOCs同時能夠威脅人（rén）類的（de）身體健康，在人們的呼吸中，進入人體，對人的器官造成傷（shāng）害。因此，在科技時代，必須對揮發性有機廢氣進（jìn）行治理，使有機廢氣控製在一定的濃度。
1揮發性有機廢氣（qì）治理技術的分析　　在高科技時代，許（xǔ）多（duō）高科技產品的（de）表（biǎo）麵，都會利（lì）用塗漆、塑料、化工以及其它化工原料，都會使用許多有機物來進行處理，在利用這些有機物時，就會使它們形成許多揮發性的有機廢（fèi）氣，它們（men）不僅對工人帶來身體的傷害（hài），而且，如果這些氣體不經過（guò）處理就隨意的排放到空氣（qì）中，就會汙染環境，對人類的健康帶（dài）來嚴重（chóng）的危害，對於常（cháng）用的VOCs治理技術有以下幾種。
 
1.1利用燃燒法處理揮發性（xìng）有（yǒu）機（jī）廢氣
 
燃燒法是利用VOCs的可燃性，由於它們自身可以燃燒，如果將這些有機物，在一定的（de）溫度下，將它們通人到焚燒（shāo）爐中，就可以使這些有機（jī）物燃燒，當這些有機物生成CO和HO，就可以將它們（men）排放到空氣中。這種燃燒法的處理機理，主要根據燃燒（shāo）溫度和燃燒方（fāng）式的不同，一般可以將它們分成直（zhí）接燃（rán）燒法、熱力（lì）燃燒法和（hé）催（cuī）化燃燒法（fǎ）三種形式。
 
1.1.1利用直接燃燒法處理揮（huī）發性有機廢氣
 
直接燃燒（shāo）法，就（jiù）是使VOCs直接燃燒，其方法就是將VOCs直接（jiē）通人到焚燒爐中，就可以使VOCs在高溫中燃燒。如果VOCs的濃度高，它們在爐中就可以很好（hǎo）的燃燒，生成CO2和（hé）H2O，當VOCs濃度低時，此時的燃燒由於不充分，就需要采取一定的措施（shī），如加入輔助燃料，也會使VOCs燃燒完全，最終使VOCs完全（quán）生（shēng）成CO2和H2O，這些CO2和H2O就可以排人空氣。這種方法的優勢是：由於它們的投資費用低，製備的設備比較簡單，在操作方麵也比較方便，但是，利用這種燃燒的（de）方法需要維持高溫（wēn）燃燒(>1100~C)的條件，同時，在這種高溫條件下（xià），就容易使產物生成NOx化合物，這種化合物使燃燒結果（guǒ）產生二次汙染物。
 
1.1.2利用催化燃（rán）燒法處理揮發性有機廢氣
 
催化燃（rán）燒法是在反應係統加入某種催化劑，在催化劑的作用下（xià），使VOCs能夠（gòu）完全反應，生成CO2和H2O，然後將它們排（pái）人到空氣中的方法。這種催化劑的（de）作用機理，主要是可以降低VOCs的燃點。目（mù）前使（shǐ）用的這（zhè）種催化劑的類型較多，這些催化劑主要（yào）是貴金屬催（cuī）化劑(如Pt、Pd)和非貴金屬催化劑(女口V、Ti、Fe、Cu等)。女口Pt/H—Beta和PdO/H—
 
Beta等催化劑，它們在與VOCs接觸時，對氯化烴類的有機物具有很強（qiáng）的選擇性，這樣Pt/H—Beta和PdO/H—Beta等催化劑，就容易使它們發生催化分解作用]。而M.A.Centeno_3等人通過研究表明，利用（yòng）催化燃燒的方法，可以使Au/TiOxNy催化劑對已烷、苯（běn）和丙醇（chún）等有機物（wù）發生很高的催化作用，在這種催化作用下，使VOCs得到完全（quán）燃燒。如果（guǒ）將催化燃燒法與熱力燃燒法進行比較，它們各自具有不同（tóng）的優勢，但（dàn）催化（huà）燃燒法所需的燃燒（shāo）溫度更低(200℃～400qC)，這是它的優勢。由於它們可以在較低溫（wēn）度下燃燒，就可以避免NO二次汙染物生成，使環境得到保護。但是，現在使用的催化劑，由於它（tā）們的性能不穩定，在某些條件下容易（yì）被含（hán）s、P、As等物質破壞（huài），一旦催化劑的活（huó）性破壞，就使催化（huà）劑失去（qù）活性（xìng），如果一旦催化劑失（shī）去活性，為了保證反應進行，就需要更換催化劑，這一過程，也需要付出昂貴的費用。
 
1.1.3利用生物法處理揮發性有機廢氣
 
生物（wù）過濾法處理VOCs，這種有機廢氣，主要是工業生產、市政汙水、汙泥處（chù）理（lǐ）的主要（yào）來源。為了治理（lǐ）惡臭氣體，提出了（le）生物過濾法這種技術，近年來，隨著科學的發展（zhǎn），發現這種處理方法對處理（lǐ）VOCs也有較（jiào）好（hǎo）的效果。這種生物過濾法，可（kě）以處理較低濃度的VOCs，核心處理設（shè）備是生（shēng）物濾床的作用(如圖1所（suǒ）示)，VOCs可以在生物濾床中得到（dào）處理，使VOCs生成CO：和HO，這主要是由於（yú）在濾床內，已經裝有能形成生物膜的填料，這些填料可以使VOCs在濾床（chuáng）裏被生物膜上的生物經過吸（xī）附作用，將VOCs分解成CO2和（hé）H2O，使它們排放到空氣中（zhōng）得到淨化。

圖1生物過濾法工藝的流程圖

這種生物過（guò）濾（lǜ）法決（jué）定它的處（chù）理效率的優劣，主要是對這種生物過濾（lǜ）操作條件的（de）控製，因此，在利用這（zhè）種方法（fǎ）時，隻要把操作條件控製（zhì）好（hǎo），就（jiù）可（kě）以得（dé）到較（jiào）好的結果。這種方法如控製得當對不同有機物的處理結果，可以達到40%一98%。生物（wù）過濾法的運行成本很低，這有利於企業的應用，但是由於這種方法的設備龐大，而（ér）且，它對（duì）於處理VOCs還具有選擇性（xìng），這（zhè）就（jiù）減（jiǎn）弱了這種方法的使用範圍。

1.1.4利用吸附法（fǎ）處理揮發性有機（jī）廢氣
 
吸附法是利用具有微孔結（jié）構的吸附劑，它的方法是利用這種吸附劑，可以（yǐ）將空（kōng）氣中的吸附質吸（xī）附在（zài）吸（xī）附劑的表麵（miàn）上，通（tōng）過吸附劑的吸附將有機物從主（zhǔ）體中分離，這樣就可以處理有機廢氣。吸附（fù）法（fǎ）工藝流程如圖2所示（shì），當VOCs通過（guò）風機的作用，使它輸（shū）送到吸附塔1，當吸（xī）附（fù）塔1中達到吸附飽和後，就可關閉閥門，再將VOCs氣體切（qiē）換到吸附塔2進行吸（xī）附（fù），由於VOCs是分別在塔1和塔2進（jìn）行脫附，它們是相互交替操作，因此，隻要設（shè）計合理，就可以達到連（lián）續（xù）處理的結果，使VOCs得到淨化。目前常用的吸附劑：由於活性炭的性能較好，這（zhè）主（zhǔ）要是活性炭具有較（jiào）大的比表麵積，這就使活性炭具有較高的吸附容量，使VOCs得到較大的；另一種方法就是沸石（shí）分子篩，這種（zhǒng）吸附（fù）劑它具有均（jun1）勻的微孔結構，就可以使（shǐ）這種微型結構具有較強的選擇性。就可以使它們具有較大的優勢，在吸附VOCs的過（guò）程中，它們都具有較高的去除效率，就可以使它們達到吸附VOCs的作用，同時由於它們（men）的（de）能耗低，工藝成（chéng）熟，因此（cǐ），這種方法在一般的企業都易於推廣實用，來處理VOCs使其（qí）淨化。

圖（tú）2吸附法工藝流程圖（tú）
需要指出，中國對（duì）於VOCs的處理還存在差距，上述的處理方（fāng）法，隻適合應用在高（gāo）、中濃度（dù）的VOCs治理中，但這（zhè）些方法對於低濃度的VOCs處理（lǐ），其（qí）效果相（xiàng）對微弱。在這樣（yàng）的環境中（zhōng），就會影響到人的呼（hū）吸（xī）係統，使人的鼻、眼、心、肝、肺等器官（guān）受到有害（hài）氣體的傷害，長時間在這（zhè）種有機廢氣（qì）中生活（huó），就會（huì）導致（zhì）人體的器官出現（xiàn）變態反應，人類吸人有機廢氣的時間一長；就會導致吸人者致殘和致癌，給人類帶來（lái）難以補（bǔ）救的傷害。因此，針對中國（guó）VOCs治理技術的研究以及創（chuàng）新，目前，科技工作者正在積極引入或開發新（xīn）的（de）技術方法，這樣才能（néng）夠保（bǎo）證（zhèng）中國的（de）環境優（yōu）良，才能避免VOCs對人類的健康帶（dài）來傷害。

2揮發性（xìng）有機（jī）廢氣（qì）治理技術進展及應用 

2.1微波催化氧化技術及其在揮發性有機廢氣治理中的應用
 
微波催化氧化技術是高科技的處理技術，隨著科學的發展，這種（zhǒng）技術已經得到高速（sù）的（de）發展，它可以有效集合傳統（tǒng）的填料（liào）吸附技（jì）術，來提高處理（lǐ）VOCs治理的能力，這種方法的實現，改變了傳統解吸治理方式向微波解吸治理方式的轉變，極大地提高了治理效果。在治理（lǐ）VOCs過程中，使用微波催化氧化技（jì）術（shù），它不僅能夠縮短廢（fèi）氣的解吸和吸附時間，而且還可（kě）以利用這種技術（shù），降低各（gè）種能源的消耗（hào）和（hé）浪費，減少處理費用，提高VOCs的治理能力。現（xiàn）在采用的吸（xī）附（fù）劑可以（yǐ）連（lián）續使用二十次，而且這些吸附劑，在反複使（shǐ）用的過程中，都能夠達到非常好的吸附效果，使VOCs得到徹底的處理。
 
2.2活性（xìng）炭纖維治理技術及其在揮發性有機廢氣治理中的應用
 
活性炭纖維治理技術是高科（kē）技時代的創新（xīn），這種技術（shù）與傳統的碳吸附技（jì）術相比，在使用性能上（shàng），它的吸附效果更好。這（zhè）種VOCs治理技術的原理為：由於它通過活性炭纖維的加入，使它具有高效吸（xī）附性，由於（yú）它（tā）的高（gāo）效吸（xī）附（fù）性，主要是由於（yú）具（jù）有環（huán）保材料的活性炭纖維，這（zhè）樣就使（shǐ）它的內表麵和外表麵分布了許多碳原子，由於這些碳原子的作用，使這些碳原子組（zǔ）成了具有吸附能力很強的表麵性（xìng）結構。這種活性碳纖（xiān）維的表麵（miàn）性結構（gòu），具有很（hěn）強（qiáng）的優勢。為了比較兩者的效能，即對活性炭纖維和傳（chuán）統的碳吸附材料的吸附性能進行比較，通過實（shí）驗結果（guǒ）證實，由於（yú）這種活性炭纖維的特殊結構，使它的吸附結果更具有（yǒu）優勢，這樣它可以使活性炭纖（xiān）維具有比較優異的性能，具有吸附速度快（kuài）、吸附容量大、再生容易、表麵積大（dà）、微（wēi）孔豐富、含碳量高等眾多（duō）優點，這些眾多的優點（diǎn），就可以使它們在治理VOCs的過（guò）程中，充分發揮（huī）吸附VOCs的作用，可以顯示（shì）活性炭纖維非常好的用效果，因此，活性炭纖維治理技術已經具有很大的優勢（shì）。非常適宜廣泛（fàn）的推廣和應用在VOCs的治理中，使環境更加清新。
 
2.3生物治（zhì）理技術（shù）及其（qí）在揮發性有機廢氣治理中（zhōng）的應用
 
生（shēng）物治理（lǐ）技術在VOCs的治理中，這（zhè）是一個較新的方法，主要應用原理：是通過生物（wù）治理技術（shù）的發展，將微生物的降解過程利用起來，就可以將（jiāng）這些VOCs有（yǒu）機物得到處（chù）理，使它們轉化成水、二氧化碳等無機物，這樣就把汙染環境的有（yǒu）機廢氣處理掉。但是，由於生物治理技術對VOCs治理的過程比較複雜，在生物治理技術中，很難保證在氣相中不產生
 
害物質，這樣（yàng）就會影響生物治理技術的結果，因此在實際應用中，應（yīng）該注（zhù）意保證氣態汙染物的液化，氣態VOCs汙染物液化後，需要通過各種汙染物的生物吸附、新陳代謝以及降解的液（yè）化過程。但是，這種處理方法至今還未形成（chéng）完善的理論（lùn），在實際應用中還沒有找到合適的方法（fǎ），因此，要利用生物技術處理VOCs，還需要許（xǔ）多科技（jì）工作者繼（jì）續努力（lì），做進一步的深入研究。
 
2.4納米材（cái）料淨化技術及（jí）其在揮發性有機廢氣治理中的應用
 
納米材料淨化技術是近年來處理VOCs的新技（jì）術。納米材料指的是超細材料，這種超細材料的納米粒（lì）子，由於（yú）它的表麵積大，吸附能力（lì）非（fēi）常（cháng）強，因（yīn）此，在反應（yīng）過程中，可以顯現納米材料具有非常好的催（cuī）化作用（yòng），這些納米（mǐ）粒子的加入，在處理VOCs的過程中，就能夠由於（yú）納米（mǐ）粒子的（de）加入，就可以有效的提高VOCs分解（jiě）的反應速率，這（zhè）對於揮發性有機廢氣的處理具有很（hěn）大的優勢，甚至能夠（gòu）將原來不能反應的（de）物質，也能使它們完（wán）全進行。顯然，納米TiO在氣態有機汙染物治理方麵具有優勢。這些優勢主要是它們表現在光照條件下（xià），就能夠激活納米（mǐ）材料（liào），可以使納米（mǐ）TiO：把有機物質轉化成有（yǒu）機酸、水、二氧化碳等小分子，這樣就把汙染有機物處理掉了，顯然（rán），納米TiO：的光催化劑，在處理VOCs方麵具有很大的發占優勢，它可（kě）以在降解處理VOCs方麵具有很大的優勢，在（zài）淨化空氣方麵具有很大的能力，因此，它可（kě）以使納米TiO：具有非常廣泛的應用前景（jǐng）。為了更好的分析比較，利用表1給出了上述幾種VOCs處理工藝（yì）特點的分析對比結果，就可以清楚的（de）進行比較。

3結語 

中國對揮發性有機廢氣治理技（jì）術的研究投入了一定的精力，目前（qián）已經開發和應用的種類較多（duō），它們是微波催化氧化技術、活性炭纖維治理技術、生物治理技術、納米（mǐ）材料淨化技術（shù）、膜基吸收淨化技術等。這些技（jì）術在實踐中已經得（dé）到廣泛的應用，並且已經獲得了較好的成績，尤其在處（chù）理VOCs的過程中，可以有效（xiào）克服（fú）傳統VOCs治理技（jì）術（shù）的弊端。為了更（gèng）好地（dì）治理VOCs，在今後的應用（yòng）中，可以利用不同的治理技術，發揮它們不同的特點，使它們更好地處理VOCs，所以在今後的實際（jì）工作中，要（yào）根據（jù）具體VOCs的實際情（qíng）況，選擇適當的治（zhì）理技術（shù），這樣才（cái）能處理好VOCs的清除（chú），才能夠保證（zhèng）在環境（jìng）中對VOCs的治理效果，保證（zhèng）環境的可持續發展。

——來源：《環（huán）境科學與管理》

原（yuán）標（biāo）題：揮發性有（yǒu）機廢氣治理技術（shù）發展研究