揮發性（xìng）有機廢氣治理技（jì）術發展（zhǎn）研究

揮發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（wèn）題，首先（xiān）介紹了揮（huī）發性（xìng）有機廢氣治（zhì）理技術，主要包括利用燃燒法處理揮發性有機廢氣，如利用直（zhí）接燃燒法（fǎ）、催化燃燒法處理揮發性有機廢（fèi）氣、生物法處理揮發性有（yǒu）機廢氣和吸附法處理揮發性有機廢氣，探討了揮發性有機廢氣治理技（jì）術進展以及應用，主要探討了微波催化氧（yǎng）化技術、活性炭纖維治理技術和生物治理技術，並介紹了在揮發性有機廢氣治理中的應用、納米材料淨化技術的（de）應用和（hé）膜基吸收淨化技（jì）術在揮發性有機廢氣治（zhì）理（lǐ）的應用。

揮發性有機廢氣（qì）(以下（xià）簡稱VOCs)是一種有（yǒu）害氣體，它的沸點接近水的沸點，有的VOCs沸點是在較高的溫（wēn）度下，此時這些有機廢氣的飽和蒸汽壓都會高於133.3Pa，在這（zhè）樣的條（tiáo）件（jiàn）下，它們就可能成為（wéi）揮發（fā）有機化合物，這種有機揮發化（huà）合物會汙染空氣，影響人（rén）類的健康。這些揮發性的有機化合物主要成分包括：硫烴、含（hán）氧烴、氮（dàn）烴、鹵代烴、烴類等多環芳香烴，由於它（tā）們的性質（zhì）相似，它們很容易混合在一起，就會汙染環境，這些（xiē）VOCs同時能夠威脅人類的身體健康，在（zài）人們的呼（hū）吸（xī）中（zhōng），進（jìn）入（rù）人體，對人的（de）器官造（zào）成傷害。因此，在科技時代（dài），必須對揮發性有機廢氣進行治理，使有機（jī）廢氣控製在一定的濃度。
1揮發性有（yǒu）機廢氣治理技術的分（fèn）析　　在高科技時（shí）代，許多高科技產品的表麵，都會利用塗漆、塑料、化工（gōng）以（yǐ）及其它化工原料，都會使用許多有機物來進行（háng）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氣，它們不僅對工人帶來身體的傷害（hài），而且，如（rú）果這些氣（qì）體不經過（guò）處理就（jiù）隨意的（de）排放（fàng）到空氣中，就會汙染環境，對人類的健康（kāng）帶來嚴重的危害，對於常（cháng）用的VOCs治理技術有以（yǐ）下幾種。
 
1.1利用燃燒法處理揮發性有機廢氣
 
燃燒法是利用VOCs的可燃（rán）性，由於它們自身可以燃燒，如果將這些有（yǒu）機物，在一定的溫度下（xià），將它們通人到焚燒爐中，就可以使這些有機物（wù）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（rán）燒法的處理機理，主要根據燃燒溫度和燃燒方式的不同，一般可以將它們分成直接燃燒法、熱力燃燒法和催化燃燒法三種形式。
 
1.1.1利用直接燃燒法處理揮發性有（yǒu）機廢氣
 
直接燃燒法，就是（shì）使VOCs直接（jiē）燃燒，其方法（fǎ）就是（shì）將VOCs直接通人到焚燒爐中，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（hěn）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完全生成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（zī）費用低，製備的設備比較簡單，在操作方麵也比較方便，但（dàn）是，利（lì）用這種燃燒的方法需要維持高溫燃燒（shāo）(>1100~C)的條件，同時（shí），在這種高溫條件下，就（jiù）容易（yì）使產物生成NOx化合物（wù），這種（zhǒng）化合物（wù）使燃燒結果產生二次汙染物。
 
1.1.2利用催化（huà）燃燒法處理揮（huī）發（fā）性有機廢氣
 
催化燃燒法是在反應係統加入某種催化劑（jì），在催化（huà）劑的作用（yòng）下，使VOCs能夠完全反應，生成CO2和H2O，然後將（jiāng）它們（men）排人（rén）到空氣中（zhōng）的方法。這種催化劑的作用機理，主要（yào）是可以降低VOCs的燃點。目前使用的這種催化（huà）劑的類型（xíng）較（jiào）多，這些催化劑主要是貴金屬催化劑(如Pt、Pd)和非貴金屬催（cuī）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（wù）具有（yǒu）很強的選擇性，這樣Pt/H—Beta和PdO/H—Beta等催化劑，就容易使它們（men）發（fā）生催化分解作用]。而M.A.Centeno_3等人（rén）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（wán）、苯和丙（bǐng）醇等有機物發生很高的催化（huà）作用，在這種催化作（zuò）用下，使VOCs得到完全燃燒。如果將催化燃燒法與熱力燃燒法進行比（bǐ）較，它（tā）們各自具有不同的優勢，但催化燃燒（shāo）法所需的燃燒溫度更低(200℃～400qC)，這（zhè）是它的優勢。由於它（tā）們可以在較（jiào）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（xiàn）在使用（yòng）的催化劑，由於它們的性能不穩定，在（zài）某些條件下容（róng）易被含s、P、As等物質破（pò）壞，一旦（dàn）催化劑（jì）的活性破壞，就使催化劑失去活性（xìng），如果一旦催化劑失去活性，為了保證反（fǎn）應進行，就需要更換催化劑，這一過程，也需要（yào）付出（chū）昂貴的費（fèi）用。
 
1.1.3利用生（shēng）物法處理（lǐ）揮發性有機廢氣（qì）
 
生物（wù）過濾法處理VOCs，這種有機（jī）廢（fèi）氣，主要是工業生產、市政汙（wū）水、汙泥處理的主要來源（yuán）。為了治理惡臭氣體，提出了生物過濾法這種技術，近年來（lái），隨著科（kē）學的發展，發現這種處理方法對處理VOCs也有較好（hǎo）的效果。這種生物過濾法，可以處理較低濃（nóng）度的（de）VOCs，核（hé）心處理設（shè）備是（shì）生物（wù）濾床的作用(如（rú）圖1所示)，VOCs可以在生物濾（lǜ）床中得到（dào）處理，使（shǐ）VOCs生（shēng）成CO：和HO，這主要是由於在濾床內，已經裝有能形成（chéng）生物膜的填料，這些填料可以使VOCs在濾床裏被生物膜上（shàng）的生物經過吸附作用，將VOCs分解成CO2和H2O，使它們排（pái）放到空氣中得到淨化（huà）。

圖1生物過濾法工藝的流（liú）程圖

這種（zhǒng）生物過濾法決定它的處（chù）理效（xiào）率的優劣，主要是對這種生物（wù）過濾（lǜ）操作條件的（de）控製，因此，在利（lì）用這種方法時，隻要把操作條件控製（zhì）好（hǎo），就可以得到較好的結果。這種方法如控製得當對（duì）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（de）應用，但是由於這種方法的設備龐大，而且，它對於處理VOCs還具有選擇性，這就減弱了這種方（fāng）法的（de）使用範圍。

1.1.4利用吸（xī）附法處理揮發性有（yǒu）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表麵上（shàng），通過吸附劑的吸附將（jiāng）有機（jī）物從主體中分離，這樣就可以處理有機廢氣。吸附法工藝（yì）流程如圖2所示，當VOCs通過風機的作用，使它輸送到吸附塔1，當吸（xī）附塔1中達（dá）到吸附飽和後，就可（kě）關閉閥門，再將VOCs氣（qì）體切換到吸附塔2進行吸附，由於VOCs是分別在塔1和（hé）塔2進行脫附，它們是相互交替操作，因此，隻要設計合理，就可以達到連續處理的結果，使VOCs得（dé）到淨化。目前常用的吸附劑：由於活性炭的性能較好，這主要（yào）是活性炭具有（yǒu）較大的比表麵積，這就使（shǐ）活性炭具有較高的吸附容量，使VOCs得到較大的；另一（yī）種方法就（jiù）是沸石分子篩（shāi），這種吸附劑它具有均勻的微孔結構，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（de）過程（chéng）中，它們都具有較高的去除效率，就可（kě）以使（shǐ）它（tā）們達到吸（xī）附VOCs的（de）作用，同時由於它們（men）的能耗低，工（gōng）藝成熟（shú），因此，這種方（fāng）法在（zài）一般的企業都易於推（tuī）廣實用，來處理VOCs使其（qí）淨化。

圖2吸附法工藝流程圖
需要指出，中國（guó）對於VOCs的處理還存在差距（jù），上述（shù）的（de）處理方法，隻適合應用在（zài）高、中濃度的VOCs治理中，但這些方法對於低濃（nóng）度的VOCs處理，其效果相對微弱。在這樣的環境（jìng）中，就會影響到人的呼吸係統，使人的鼻、眼、心、肝、肺等器官受到有害（hài）氣體的傷（shāng）害，長（zhǎng）時間在這種有機廢氣中生活，就會導致人體的器官出現變態反應，人類吸人有機（jī）廢氣的時間一長（zhǎng）；就會導（dǎo）致吸人者致殘和致（zhì）癌，給人類帶來難以補救的傷害。因（yīn）此，針（zhēn）對中國VOCs治（zhì）理技術的研究以及創新，目前，科技（jì）工作者正（zhèng）在積極引入或（huò）開發新的技（jì）術（shù）方法，這樣才能夠保證中國的環境優良，才能避免VOCs對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氣（qì）治理中的應用
 
微波催化氧化技術（shù）是高科技的處（chù）理技術，隨著科學的發展，這種技術已經得到高速的發展，它可以有效集合傳統的填料吸附技術，來提高處理VOCs治理的能力，這（zhè）種方（fāng）法的實現，改變了傳統解吸治理方式向微波解吸（xī）治理方式的轉變（biàn），極大地（dì）提（tí）高了治理效果。在治理（lǐ）VOCs過程中，使用微波催化氧（yǎng）化技術，它不僅能夠縮短廢氣的解（jiě）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，減少處理費用，提高VOCs的治理能力。現在（zài）采用的吸附（fù）劑可以連續使用二十次，而且這些吸附劑，在反複使用的過程中，都能夠達（dá）到非常好的吸附效果，使VOCs得到徹底的處理。
 
2.2活性炭纖維治理技術及其（qí）在揮發性有機廢氣治理中的應用（yòng）
 
活性炭纖維治理技術是高科技時代的創新（xīn），這種技術與傳統的碳吸附技術相比（bǐ），在使用性能上，它的吸附效（xiào）果更好。這種VOCs治（zhì）理技術的原理為：由於它（tā）通過活性炭纖維的加入，使它具有高效吸附性，由於它的高效吸附性，主要是由於（yú）具有環保材料的活性炭纖維，這樣就使它的內表（biǎo）麵和（hé）外表麵分布了許多碳原子，由於這些碳原子的作用，使這（zhè）些碳原子組成了具有吸附能力很強的表麵性（xìng）結構（gòu）。這種活性碳纖維的表麵性結構，具有很強的優勢。為了比較兩者的效能，即對活性炭纖維和傳統的碳吸附材料（liào）的吸附性能進行（háng）比較，通過（guò）實驗（yàn）結果證實，由於這種活性炭纖維（wéi）的特（tè）殊結構，使它的吸附結果更具（jù）有（yǒu）優勢，這樣它可以使活性炭纖維具（jù）有比較優異的性能，具有吸附速（sù）度快、吸附容量大、再生容易（yì）、表麵積大、微孔豐富、含碳量高等眾多（duō）優點，這些眾多的優點，就可以使它們在（zài）治理VOCs的過（guò）程中，充分發揮吸附（fù）VOCs的作用，可以顯示活性炭纖維非（fēi）常好（hǎo）的用效果，因此，活性炭纖維治理（lǐ）技術已經（jīng）具有很大的優勢。非常適宜廣（guǎng）泛的推廣和應用在VOCs的治理中，使環境更加清（qīng）新。
 
2.3生物治理（lǐ）技術（shù）及其在揮發性有機廢氣治理中的應用
 
生物治理技術在VOCs的治理中，這是（shì）一（yī）個較新的方法，主要應用原理（lǐ）：是通過生物治理技（jì）術的發展，將微生物的降解過程利（lì）用起（qǐ）來，就可以將這些VOCs有機物得到處理，使它們轉化（huà）成水、二氧化碳等無機物，這樣就把（bǎ）汙染環境的有機廢氣處理掉。但是，由於生物（wù）治（zhì）理技術對VOCs治理的過（guò）程比（bǐ）較複雜，在生物治理技術中，很難保證在（zài）氣相中不產（chǎn）生（shēng）
 
害（hài）物質，這樣就會影響生物治理（lǐ）技術（shù）的結果，因此在實際應（yīng）用中（zhōng），應該注意保證氣態汙染物的液化，氣態VOCs汙染（rǎn）物液化後（hòu），需要通過各（gè）種汙染物的生物吸（xī）附、新陳代謝以及降解的（de）液化過程。但是，這種處理（lǐ）方法至今還未形成完善的理（lǐ）論，在實際應用中還沒有找到合適的方法，因此，要利用生物技術處（chù）理VOCs，還需要許多科技工作者繼續努力，做進一步的深入研（yán）究。
 
2.4納米（mǐ）材料淨化技術及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（lái）處（chù）理VOCs的新技術。納米材（cái）料指的是超細材料，這種超細材（cái）料的納米粒子，由於（yú）它的表（biǎo）麵積大，吸附（fù）能力非常強，因此，在反（fǎn）應過程中，可以（yǐ）顯現納米材料具有非常好的催化作用，這些納米粒子的（de）加入，在處（chù）理VOCs的（de）過程中，就能夠由於納米粒子（zǐ）的加（jiā）入，就可以有效（xiào）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（dà）的優勢，甚至能夠（gòu）將原（yuán）來不（bú）能反應的物質，也能使它們完全進行。顯然，納（nà）米TiO在氣態有機汙染物治理方麵具有優勢。這些優勢主（zhǔ）要是它們表現在光照條件下，就能夠激活納米材料，可以（yǐ）使納米TiO：把有機物質轉化（huà）成有機酸、水、二氧化（huà）碳等小分子，這樣就把汙染有機物處理掉了，顯（xiǎn）然，納米TiO：的光（guāng）催化劑，在處理VOCs方麵具有很大的發占優勢，它可以（yǐ）在（zài）降解處理VOCs方（fāng）麵具有很（hěn）大的優勢，在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。為了更好（hǎo）的分析比較，利用表1給出了上述幾（jǐ）種VOCs處理工藝（yì）特點的分析對比結果，就可以清楚（chǔ）的進行比較。

3結語 

中（zhōng）國對揮（huī）發性有機廢氣治理技（jì）術的研究投入（rù）了一定的（de）精力，目前已經開（kāi）發和應（yīng）用的種類較多，它（tā）們是微波催化氧化（huà）技術（shù）、活性炭纖維治理技術、生（shēng）物治理技（jì）術（shù）、納米材料淨化技術、膜（mó）基吸收淨化（huà）技術等。這些技術在實踐中已經得到廣泛的應用（yòng），並（bìng）且已經獲得了較好的成（chéng）績，尤其在處理VOCs的（de）過程中，可（kě）以有效克（kè）服傳統VOCs治（zhì）理技術的弊端。為了更好地治理VOCs，在今後（hòu）的應用中，可以利用不同的治理技術，發（fā）揮它們不同的特點，使它（tā）們更好地處理VOCs，所以（yǐ）在今後的實際工作中，要根據（jù）具體（tǐ）VOCs的實際情況，選擇適當（dāng）的治理技術，這樣（yàng）才能處理好（hǎo）VOCs的清除，才（cái）能夠保證（zhèng）在環境中對VOCs的治理效果，保證環境的可持續發展。

——來源：《環境科學與管理》

原標題：揮發性（xìng）有機廢氣治理技術發展研究（jiū）