摘要：近年來，大氣污染情況越來越嚴(yán)重，對(duì)人們的生活環(huán)境造成了惡劣的影響和嚴(yán)重的威脅，如果任其持續(xù)發(fā)展下去將對(duì)經(jīng)濟(jì)乃至整個(gè)社會(huì)造成影響。技術(shù)發(fā)展為廢氣治理帶來了曙光，很多新的廢氣治理技術(shù)被研發(fā)出來，且在實(shí)際應(yīng)用中展現(xiàn)出了良好的效果，常見的有吸附法、物理法、生物法等等。
經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展雖然改變了人們的生活，提升了人們的生活水平，但隨之帶來的環(huán)境污染問題卻給人們的生命健康帶來了威脅。工業(yè)生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生大量的有機(jī)廢氣，這些廢氣不經(jīng)處理或者處理不徹底就排放到大氣當(dāng)中，不僅會(huì)造成大氣污染，其中的有毒有害物質(zhì)還會(huì)影響人們的人體健康，引發(fā)疾病爆發(fā)。在下文當(dāng)中，筆者將有機(jī)廢氣的治理技術(shù)進(jìn)行討論，并治理技術(shù)未來的發(fā)展進(jìn)行討論，進(jìn)一步推動(dòng)有機(jī)廢氣治理技術(shù)的發(fā)展水平。
一、有機(jī)廢氣治理技術(shù)簡要分析
根據(jù)有機(jī)廢氣的特點(diǎn)，研究人員開發(fā)了許多適用的治理技術(shù)。根據(jù)污染物的方向，有機(jī)廢氣處理技術(shù)可分為兩類：一是濃縮回收。濃縮回收是指利用吸附、冷凝、膜分離等方法降低有機(jī)廢氣中揮發(fā)性有機(jī)物的濃度。二是分解。分解消除指的是光、電、熱、催化劑的使用或微生物作用對(duì)低濃度揮發(fā)性有機(jī)化合物進(jìn)行分解，使之轉(zhuǎn)化成無毒無害的水和二氧化碳等物質(zhì)，從而達(dá)到了去除毒素的目的。
在實(shí)際應(yīng)用中，工業(yè)有機(jī)廢氣的處理方法有吸收法、吸附法、催化燃燒法以及熱燃燒法等。雖然有機(jī)廢氣治理技術(shù)呈現(xiàn)多樣化發(fā)展，但各種處理方法都有一定的適用性和局限性，不同排放源的廢氣成分差別很大。因此，企業(yè)需綜合考慮有機(jī)污染物種類、性質(zhì)、濃度、凈化要求和經(jīng)濟(jì)因素，科學(xué)選擇合適的有機(jī)廢氣處理方法。在下文當(dāng)中，筆者將首先介紹有機(jī)廢氣最常用的碳吸附、熱燃燒技術(shù)等幾種技術(shù)的性質(zhì)、優(yōu)勢以及缺點(diǎn)，而后針對(duì)當(dāng)前的有機(jī)廢氣治理現(xiàn)狀和需求提出了治理技術(shù)的未來發(fā)展方向，希望對(duì)實(shí)際治理技術(shù)的發(fā)展有所助力。
二、有機(jī)廢氣治理技術(shù)分析
(一)活性炭纖維吸附
活性炭纖維吸附法屬于治理技術(shù)中的吸附技術(shù)，主要是利用炭的吸附作用，吸附有機(jī)廢氣中的有毒有害物質(zhì)，以及惡臭分子等等。傳統(tǒng)的活性炭吸附主要采用粉狀或粒狀性活性炭，吸附效率比較低，對(duì)有機(jī)廢氣的處理并不徹底，很多時(shí)候不能直接達(dá)到排放要求，現(xiàn)代常用的吸附介質(zhì)是第三代活性炭，其主要原料為腈綸等有機(jī)纖維，第三代活性炭表面積大，吸附容量大，而且附著能力更強(qiáng)，耗能較小，無二次污染，能夠?qū)τ袡C(jī)廢氣進(jìn)行高效率的預(yù)處理�；钚蕴坷w維吸附比較適用于低濃度的有機(jī)廢氣。 有研究證實(shí)，結(jié)合冷凝濃縮法對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行治理，其治理效率更高，且能夠使有機(jī)廢氣轉(zhuǎn)化為可回收利用的氣體，環(huán)保價(jià)值非常高。
活性炭纖維吸附雖然在環(huán)保性方面頗具優(yōu)勢，而且治理效率高，但第三代有機(jī)纖維價(jià)格昂貴，技術(shù)的應(yīng)用成本比較高，且材料的使用壽命非常短，如若考慮經(jīng)濟(jì)因素，該方法并不在選擇范圍內(nèi)。未來，應(yīng)當(dāng)致力于研究低成本、高壽命的吸附纖維，降低技術(shù)的應(yīng)用成本，讓活性炭纖維吸附技術(shù)能夠普及到中小型工業(yè)企業(yè)當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。
(二)催化燃燒法
催化燃燒法是燃燒治理技術(shù)中的一種，另一種為直接燃燒法。直接燃燒法主要利用燃料對(duì)混合氣體進(jìn)行加熱，高溫環(huán)境下，廢氣中的一些有害物質(zhì)就會(huì)分解成無害物質(zhì)，常用的燃料一般是燃?xì)狻⑷加�。該方法使用簡單，而且成本低，工藝設(shè)備很容易就能獲得，但是直接燃燒法只能針對(duì)解決對(duì)高溫作用下可以分解為無害物質(zhì)的有機(jī)氣體，技術(shù)使用范圍非常小，一般用于治理高濃度、小風(fēng)量的有機(jī)廢氣，而且該項(xiàng)技術(shù)存在一定的風(fēng)險(xiǎn)性，工藝安全難以控制。催化燃燒法則是基于直接燃燒法的缺陷而研究出的另一種燃燒治理技術(shù)，主要利用了氣-固相催化反應(yīng)對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行治理，其原理是在活性氧參和深度氧化作用下分解有機(jī)廢氣中的有害物質(zhì)。催化燃燒法利用催化劑降低氣體的活化能，讓反應(yīng)分子大量聚集在表面，降低了氣體的燃點(diǎn)，讓氣體在低溫條件下進(jìn)行無焰燃燒，解決了直接燃燒法的安全問題和技術(shù)控制問題。整個(gè)反應(yīng)過程如下：
催化燃燒法所涉及到的催化劑比較復(fù)雜，且種類多，根據(jù)其活性成為的差異，可以將其分為三個(gè)大類：第一是貴金屬催化劑，常見的有Pt、Ru以及Pa等等;第二類是過度金屬氧化催化劑，常見的有CuOx、MnOx以及CoOx等等;第三類為復(fù)氧化物催化劑，例如尖晶石、 BaCuO2、 CuMn2O4以及LaMn03 等。其中，過度金屬氧化催化劑和復(fù)氧化物催化劑的使用比較廣泛，這兩種技術(shù)的使用成本比較低，未來將成為燃燒治理技術(shù)的重點(diǎn)研究方向。
(三)生物法
采用生物法進(jìn)行有機(jī)廢棄物處理最早始于美國， 至今已經(jīng)有50多年的歷史，在技術(shù)特性方面，生物法與傳統(tǒng)的物理化學(xué)方法相比具有一定的優(yōu)勢，如設(shè)備簡單，投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，無二次污染等，目前研究人員已開發(fā)出不同的生物凈化系統(tǒng)，包括生物濾池、生物濾池和生物洗滌塔。
隨著有機(jī)廢氣處理任務(wù)的日益增多，采用低投資、低成本的生物凈化技術(shù)對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行治理已經(jīng)引發(fā)了較為廣泛的關(guān)注，成為了業(yè)內(nèi)的研究熱點(diǎn)之一。基于生物過濾處理，苯系列有機(jī)廢氣在pH 5左右的酸性條件下，溫度保持在25℃左右，入口二甲苯濃度小于800毫克/米~ 3，二甲苯的廢氣生物濾池去除率可以達(dá)到70%-100%，生物濾池對(duì)于低濃度有機(jī)廢氣中的二甲苯有很好的去除效果。然而，處理系統(tǒng)的溫度和pH值對(duì)處理系統(tǒng)影響很大，難以控制過程，限制了該治理技術(shù)的規(guī)�；瘧�(yīng)用。生物洗滌器處理低流量、高濃度揮發(fā)性有機(jī)廢氣，在室溫下，pH值為5左右，生物洗滌器非常適用于凈化高濃度的氣態(tài)污染物，在相同高度填料下，可同時(shí)去除多種污染物，處理效率高達(dá)53.7% - 78.6%，可用于處理在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的成為較為復(fù)雜的揮發(fā)性有機(jī)氣體，很值得在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的推廣，但加工效率有待進(jìn)一步提高。性能優(yōu)越的陶粒填料凈化苯乙烯廢氣，將進(jìn)氣量控制為0.6米/秒，循環(huán)噴霧量控制為90 L/min、進(jìn)口量小于180 g/(m³/h)的條件下，其負(fù)荷可高達(dá)163g/(m³/h)，凈化效率可超過90%。
三、技術(shù)發(fā)展分析
(一)膜分離技術(shù)
膜分離技術(shù)應(yīng)用了半滲透性的膜，在廢氣中分離VOCs。該項(xiàng)技術(shù)基于廢氣中各個(gè)組分透過膜速度和能力的差異，能夠選擇性的將VOCs從廢氣中分離出來。
(二)光催化氧化技術(shù)
該項(xiàng)技術(shù)建立在半導(dǎo)體材料的光能轉(zhuǎn)化學(xué)能作用基礎(chǔ)之上，產(chǎn)生出高能粒子對(duì)，這些粒子對(duì)可以與空氣中的水、氧氣進(jìn)行反應(yīng)，從而產(chǎn)生自由基活性物質(zhì)，這些物質(zhì)具有很強(qiáng)的氧化作用，從而使廢氣中一些難以發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)在溫和的條件下進(jìn)行反應(yīng)，達(dá)到凈化有機(jī)廢氣的作用，常見的半導(dǎo)體材料有如TiO2、ZnO, CdS、W03、Fe2O3、Ga2O3等等。
(四)綜合處理技術(shù)
綜合處理技術(shù)是集合多種處理工藝對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行處理。綜合處理技術(shù)能夠糅合不同技術(shù)的優(yōu)勢，彌補(bǔ)單一處理技術(shù)的缺陷，對(duì)于有機(jī)廢氣的治理具有較高的效率。
結(jié)束語
不同的治理技術(shù)可以針對(duì)不同性質(zhì)分廢氣，他們的出現(xiàn)有效緩解了大氣污染問題，未來，這類環(huán)保型技術(shù)還將繼續(xù)發(fā)展，進(jìn)一步解決經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中的污染問題，保持行業(yè)發(fā)展的持續(xù)性，維持并優(yōu)化現(xiàn)有的生態(tài)環(huán)境。 |
