揮發性有機廢氣治（zhì）理技術發展（zhǎn）研究

揮發（fā）性有機廢氣治理技術發展研究

針對揮發性有機廢氣治理技術的發展問題，首先介紹了揮發性（xìng）有機廢氣治理技術，主要包（bāo）括利用燃燒法處理（lǐ）揮發性有機廢氣，如（rú）利用直接燃燒法、催（cuī）化燃燒法處理（lǐ）揮發性有（yǒu）機廢氣（qì）、生物法處理揮發性（xìng）有機廢氣和吸附法處（chù）理揮發（fā）性有機廢氣，探討了揮（huī）發（fā）性有機廢（fèi）氣治理技（jì）術進展以及應用，主要探（tàn）討（tǎo）了（le）微（wēi）波催（cuī）化（huà）氧化技術、活性炭纖維治理技術和（hé）生物治理技術，並介紹了在揮發性有機廢氣治理（lǐ）中的（de）應用、納米材（cái）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（jiǎn）稱VOCs)是一種有害氣體，它的沸點接近水的沸點，有（yǒu）的VOCs沸點是在較高的溫度下，此時這些（xiē）有機廢氣的飽和蒸汽壓都會高於133.3Pa，在這樣的條件下，它們就可能成為揮發有機化合物，這種有機揮發化合物（wù）會汙染空氣，影（yǐng）響人類的健康（kāng）。這些揮發性的有機化合物主要成分（fèn）包括：硫烴、含氧烴、氮烴、鹵代烴（tīng）、烴類等多環芳香烴，由於它們的性質相似，它們很容易混合在一起，就會汙染環境，這些VOCs同時能夠（gòu）威脅人類的身體健康，在人們的呼吸中，進（jìn）入人體，對人的器（qì）官造成傷害。因（yīn）此，在科技時代，必須對揮（huī）發性（xìng）有機廢氣進行治理，使有機廢氣控（kòng）製在一定的濃度。
1揮發性有機廢氣治理技術的分析　　在高科技時代（dài），許多高科技產品的表麵，都會利用塗（tú）漆、塑（sù）料、化工以及其它（tā）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（xíng）成許多揮發性的有機廢（fèi）氣（qì），它們不僅對工人帶來身體的傷害，而且，如果這些氣（qì）體不經過處理就隨意的排放到空氣中，就會汙染環境，對人類的健康帶來嚴重的危害，對於（yú）常（cháng）用的VOCs治（zhì）理技術有以下幾種。
 
1.1利用（yòng）燃燒法處理揮發性有機廢氣
 
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，在一定的溫度下，將它們通人（rén）到焚燒爐中，就可以（yǐ）使這些有機物燃燒，當這些有機物生成（chéng）CO和HO，就（jiù）可以將它們（men）排放到空氣（qì）中。這種燃燒法的處理機理，主要根據燃燒溫度和燃燒方式的不同，一般可以（yǐ）將它們分成直接燃燒法、熱力燃燒法和催化燃燒法三種（zhǒng）形式（shì）。
 
1.1.1利用（yòng）直接燃燒法處理揮發性有機廢（fèi）氣
 
直接燃（rán）燒（shāo）法，就是使VOCs直（zhí）接燃燒，其方法（fǎ）就是將VOCs直接通人到（dào）焚燒爐中，就可以使VOCs在高溫中燃燒。如果VOCs的濃度高，它（tā）們在爐中就可以很好的燃燒，生成CO2和H2O，當VOCs濃度低時，此時的燃燒由於不充分，就（jiù）需要采取一定的措施，如（rú）加入輔助燃（rán）料，也會使（shǐ）VOCs燃燒完全，最終使VOCs完全生成CO2和H2O，這些CO2和H2O就可以排人空氣。這種方法（fǎ）的優勢是：由於（yú）它們的投（tóu）資費用（yòng）低，製備的設備比較簡單，在操作方麵也比（bǐ）較方便，但是，利用這種燃燒的方法需要維持（chí）高溫（wēn）燃燒(>1100~C)的條（tiáo）件，同時，在（zài）這種高溫條件下，就容易使產物生成NOx化合物（wù），這種化合（hé）物使燃燒結果產生二次汙染物（wù）。
 
1.1.2利用催化燃（rán）燒法處理揮（huī）發性有機廢（fèi）氣
 
催化燃燒法是在反應係統加入某種催（cuī）化劑，在催化（huà）劑的作用下，使VOCs能夠完全反應，生成（chéng）CO2和H2O，然後將它們排人到空氣中的方（fāng）法。這（zhè）種催化劑的作用（yòng）機（jī）理，主要是可以（yǐ）降低VOCs的燃點。目前使用的這種催化劑的類型較多，這些催（cuī）化劑主要是貴金屬催化劑(如Pt、Pd)和非貴金屬催化（huà）劑(女口V、Ti、Fe、Cu等)。女（nǚ）口Pt/H—Beta和PdO/H—
 
Beta等（děng）催化劑，它們（men）在與VOCs接觸時，對氯化烴類的有機物（wù）具有很強的選擇性，這樣Pt/H—Beta和（hé）PdO/H—Beta等（děng）催化劑，就容易使它們發生催化分（fèn）解作用]。而M.A.Centeno_3等人通過研究表明，利用催化燃燒的方（fāng）法，可以使Au/TiOxNy催化劑對已烷、苯（běn）和丙醇等（děng）有機物發生很高的催化作用，在這種催化作用下，使VOCs得（dé）到完全燃（rán）燒。如果將催（cuī）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，但催化燃燒法（fǎ）所需的燃燒溫度更低(200℃～400qC)，這是它的優勢。由於它們可以在較低（dī）溫度下燃燒，就可（kě）以避（bì）免NO二次汙染物生成，使環境得到（dào）保護。但是，現在使用的催化劑，由於它們的性能不穩定，在某些條件下容易被含s、P、As等物質破壞，一旦催化（huà）劑的活性破壞（huài），就使催化劑失去（qù）活性，如（rú）果一旦催化劑失去活性，為了保證反應進（jìn）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（yòng）生物法處理（lǐ）揮發性有機廢氣
 
生物過濾（lǜ）法處理VOCs，這種有機廢氣，主（zhǔ）要是工業生產、市政汙水、汙泥處理的主要來源。為了治（zhì）理惡臭氣體，提出了生物（wù）過濾法這（zhè）種技術，近年來，隨著科學的發展，發現這種處理方法對處理VOCs也有較好的效（xiào）果。這種生物過濾（lǜ）法，可以處理較（jiào）低濃度的VOCs，核心處理設備是生物濾床的作用(如圖1所示)，VOCs可以在（zài）生物濾床中得（dé）到處理，使（shǐ）VOCs生成CO：和HO，這主要是由於在濾床內（nèi），已經裝有能（néng）形成生物膜的填料，這些填料（liào）可以（yǐ）使（shǐ）VOCs在濾床裏（lǐ）被生物膜上的生物經過吸附作用，將VOCs分解成CO2和H2O，使它們排放到空氣中得到淨化。

圖1生物過濾法工藝的流程圖

這種生物過濾法決定它（tā）的處理效（xiào）率的優劣，主要是對這種（zhǒng）生（shēng）物過（guò）濾操作條件（jiàn）的控製（zhì），因此，在利用這種方法（fǎ）時，隻要把操作條件（jiàn）控製好，就可以得到較好的結果。這種（zhǒng）方法如控製得當對不同有機物（wù）的處理結果（guǒ），可（kě）以達到40%一98%。生物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（zhǒng）方法的設備龐大，而且，它對於處理VOCs還具有選擇性，這就減弱了這種（zhǒng）方法的使（shǐ）用範圍。

1.1.4利用吸附（fù）法處理揮發性有機廢氣
 
吸附法是利用具有微孔結構的吸附劑，它的方法是利用這種吸附劑，可以將空氣中的吸附質吸附在吸附劑的（de）表麵上，通過吸附劑的吸附將（jiāng）有機物從主體（tǐ）中分（fèn）離，這樣就（jiù）可以處理有機廢氣。吸附法工藝流程如圖2所示，當VOCs通過風機的作用（yòng），使它輸（shū）送到吸附塔1，當吸附塔1中達到吸附飽和後，就可關閉閥門（mén），再（zài）將VOCs氣體切換到（dào）吸附塔2進行吸（xī）附，由於VOCs是分別在塔1和塔2進行脫附，它們是相互交替操作（zuò），因（yīn）此，隻要設計合理（lǐ），就可以達到連續（xù）處理（lǐ）的結果，使VOCs得到淨（jìng）化。目前常用的吸附劑：由於活性（xìng）炭的性能較好，這主要是（shì）活性炭具有較（jiào）大的比表麵積，這（zhè）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分子篩，這種吸附（fù）劑它具有均勻（yún）的微孔結構，就可以使這種微型結構具（jù）有較強的選擇性。就可以使它們具有較大（dà）的優勢（shì），在吸附VOCs的（de）過程（chéng）中，它（tā）們都具（jù）有較高的去除效率，就可以使它們達到吸附VOCs的作用，同時由於它們的（de）能耗（hào）低，工藝成熟，因此，這種（zhǒng）方法在（zài）一般的企業（yè）都易於推廣實用，來處理（lǐ）VOCs使（shǐ）其淨化。

圖2吸附法工藝流程圖
需要指出，中國（guó）對（duì）於VOCs的處理還存在差距，上述的處理方法，隻（zhī）適合應用在高、中濃度的VOCs治（zhì）理中，但這些方法對於低濃度的VOCs處（chù）理，其效果相對微弱。在（zài）這樣的環境中，就會影響到人的呼（hū）吸係統，使人的鼻、眼、心（xīn）、肝、肺等器官受到有害氣體的傷害，長時間在這種（zhǒng）有機廢氣中生活，就會導（dǎo）致人體的器（qì）官出現變態反應，人類吸人有機廢氣的時間（jiān）一長；就會導致吸人者致殘和致癌，給人類帶來難以補救的傷害。因此，針對中國VOCs治理技術的研究以及創新，目前，科（kē）技工作者正在積極引入或開發新的技術方法，這樣才（cái）能夠保證中國的（de）環境優良，才能避免VOCs對（duì）人類的健康帶來傷害。

2揮發性有機廢氣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（fèi）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（xué）的（de）發展，這種（zhǒng）技術已（yǐ）經得到高速的發展，它可以有效集合傳統的填料吸（xī）附技術，來提高處理VOCs治理的能力，這種（zhǒng）方（fāng）法的實現，改變了傳統解吸治理方式向微波解吸治理方式（shì）的轉變，極大（dà）地提高了治（zhì）理效（xiào）果（guǒ）。在治理VOCs過程中，使用微波催化氧化技術，它不僅能夠縮短廢氣的解吸和吸附時間，而且還可以利用這種技術，降低各種能源的消耗和浪費，減少處理（lǐ）費用，提高VOCs的治理能力。現在采用的吸附（fù）劑可（kě）以連續使用二十次，而且這些吸附劑，在反複使用的過程中，都能夠（gòu）達到（dào）非常好的吸附效果，使VOCs得到徹底的處理。
 
2.2活性炭纖維治理技術及其在揮發性（xìng）有機廢氣治理中的應用
 
活性炭纖維治理技術是高（gāo）科技時代的創新，這種技術與傳（chuán）統的碳吸附技術相比（bǐ），在使用性（xìng）能上，它的吸附效果更好。這種VOCs治理技術的原理（lǐ）為：由於（yú）它通過活性炭纖維的加入，使（shǐ）它具有（yǒu）高效吸附性，由於它的高效吸附性（xìng），主要是由於具有環保材料的（de）活（huó）性炭（tàn）纖（xiān）維，這樣就使（shǐ）它的（de）內表麵和外表麵分布了許多碳原（yuán）子，由於這些碳原子的作用，使這（zhè）些（xiē）碳原子組成了（le）具（jù）有吸附能力很強的表麵性（xìng）結（jié）構。這種活性（xìng）碳纖維的表麵性（xìng）結構，具有很強的優（yōu）勢。為了比（bǐ）較（jiào）兩者的效能，即對活性炭纖維和傳統的碳吸附材（cái）料的吸附性能進（jìn）行比較，通過實驗結果證實，由於這種活性炭纖維的特殊結構，使它（tā）的吸（xī）附結果（guǒ）更具有優勢，這樣它可（kě）以使（shǐ）活性炭纖維具有比較優異的性能（néng），具（jù）有吸附速度快、吸附容量（liàng）大、再生容易、表麵積大、微（wēi）孔豐富、含碳量高等眾（zhòng）多優點，這些眾多的優點（diǎn），就可以使它們在治理VOCs的過程中（zhōng），充分發揮吸附VOCs的作用，可以顯示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（yǒu）很（hěn）大的優勢（shì）。非常適宜廣泛的推廣和應（yīng）用在（zài）VOCs的治理中，使環境更加清新。
 
2.3生物治（zhì）理技術及其（qí）在揮發性有（yǒu）機廢氣治理中的應用
 
生物治（zhì）理技術在VOCs的治理中，這是一個較新的方法，主要應用原理：是通過生物治理技術的發展，將微生物的降解過程利用起來，就可以將這些VOCs有機物得到處理（lǐ），使它們轉化（huà）成水、二氧化碳等無機物，這樣就把汙染環境（jìng）的有機廢氣處理掉。但是（shì），由於生物治理技術對VOCs治理的過程比較複雜，在生物（wù）治理技術中（zhōng），很難（nán）保證在氣相中不產生
 
害（hài）物質，這樣就會影響生物治理（lǐ）技術的結果，因此在實際應用中，應該注意保證氣態汙染物的液化，氣（qì）態VOCs汙染物液化後，需（xū）要通過各種汙染物的生（shēng）物吸附、新陳代謝以及降解的液化過（guò）程。但是（shì），這種處理方法至今還未形成完善的理（lǐ）論，在實際（jì）應用中還沒有找到合適的方法，因此（cǐ），要利用生（shēng）物技術處理VOCs，還需（xū）要許多科技工作者繼續努力，做進一步的深入研究。
 
2.4納米材料淨（jìng）化技術及其在揮發性有機廢氣治理中的應用
 
納米材（cái）料淨化技術（shù）是近年來處理VOCs的新技術。納米材料指的是超細材料，這種超細材料的納米粒（lì）子，由於它的表麵積（jī）大，吸附能力非常強，因此，在反應過程中，可以顯現納米材料（liào）具有非常好的催化作用，這（zhè）些納米粒子的加入，在處理VOCs的過程中，就能夠由於納米粒子的加入（rù），就可以有效的提（tí）高VOCs分解的反應速率，這對於揮發性有機廢氣的處理具有很大的優勢（shì），甚至能夠將原來不能反應的物質，也能使它們完全進行。顯然，納米TiO在氣態有機汙染物治理方麵（miàn）具有優勢。這（zhè）些優（yōu）勢主（zhǔ）要是它們（men）表（biǎo）現在光照條（tiáo）件下，就能夠激活納（nà）米材料（liào），可以（yǐ）使納米TiO：把有（yǒu）機物質轉化成（chéng）有機酸、水、二氧化碳等小分（fèn）子，這樣就把汙染有機物處理掉了，顯然，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（de）優勢，在淨化（huà）空氣方麵具有很大的（de）能力，因此，它可以（yǐ）使納米TiO：具有非常（cháng）廣泛的應用前景。為了更好的分析比較，利用表1給出了上述幾種VOCs處理工藝特點的分析（xī）對比結果，就可以清楚的進（jìn）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，它們是微波催化氧化技術、活性炭纖維治理技術、生物治理（lǐ）技術、納（nà）米材料淨化技術、膜基吸收（shōu）淨化技術等。這些（xiē）技術（shù）在實（shí）踐中已經得到廣（guǎng）泛的應用，並且已經獲得了較好的成績，尤其在處理VOCs的過程中，可以有效克服傳統VOCs治理技術的弊端。為了更好地（dì）治理VOCs，在今後的應用中（zhōng），可以利用不同（tóng）的（de）治理技術，發揮它們不同的特點，使它們更好地處理VOCs，所以在今後的實際工作中（zhōng），要根據具（jù）體VOCs的實際情況，選擇適當的治理技術（shù），這樣才能處（chù）理好VOCs的清除，才能夠（gòu）保證在環境（jìng）中對VOCs的治理效果，保證環境的（de）可持續發展。

——來源：《環境科學與管理》

原標（biāo）題：揮發性有機廢氣治理技術發展研究