有机废气处理技术综述

有机废气处理技术综述

许杨阳

橙志（上海）环保技术有限公司上海201900

摘要：随着我国经济的不断发展，涌现出了数量众多的化工企业，这些企业每年排放出大量的工业有机废气，对大气环境造成了严重影响。因此，对工业有机废气的治理成为了环境治理方面的重中之重。基于此，本文主要对有机废气处理技术进行分析探讨。

关键词：有机废气；处理技术

1国内外有机废气的主要几种治理技术概述

1.1活性炭吸附法

利用固体吸附的原理从气相或者液相去除有害成分的过程称为吸附操作。根据吸附机理，可以将吸附剂分为物理吸附材料和化学吸附材料。化学吸附材料通常通过疏水键化学吸附作用去除有机污染物质，如用于吸附去除邻苯二甲酸二甲酯类物质(PAEs)的酚醛树脂吸附剂、BA接枝改性聚丙烯纤维、壳聚糖等。但是化学吸附材料通常应用于水相有机污染物质的去除，在有机废气方面的应用较少，可能是因为在气－固两相界面上有机废气污染物质与吸附剂之间的接触时间太短，不利于化学吸附反应的进行，吸附效果不理想。因此在吸附法治理有机废气的实际应用过程中，常用的吸附剂为活性炭、沸石等物理吸附材料，因为这些吸附剂呈孔状结构，比表面积大，物理吸附作用强，适用范围宽。大量的研究结果表明与蜂窝状、颗粒状吸附材料相比，纤维状吸附材料具备传质速率快的优点。因此，在选择废气污染物吸附材料时可以优先选择纤维状材料，以提高处理效果。

1.2吸收法

吸收法主要是利用溶剂吸收ＶＯＣｓ，根据物理性质的不同分离ＶＯＣｓ与吸附剂，从而达到净化的目的。通常低浓度、低温、高压下ＶＯＣｓ去除更适用于此方法。吸收剂本身性能指标，以及使用的吸收设备的结构特征决定吸收效果。目前采用的吸收剂有柴油、煤油、水等。当吸收液为水时，回收有机溶剂简单易行，只需经过精馏处理；但当非水类溶剂时，为节约成本，应采用再生吸收剂，所以同样存在二次污染的问题。此类方法常用于一些涉及油漆涂装作业企业。

1.3氧化法

氧化法是指直接燃烧或者辅助燃烧有机气体，达到降低有机物的浓度，使其不再具有危害性的一种处理方法，基本原理是VOCs与O2发生氧化反应，生成CO2和H2O。对于有毒、有害，而且没有回收价值的VOCs，氧化法是最适合的处理技术和方法。这种方法主要分为两种，即热氧化法和催化氧化法。热氧化法即直接燃烧对有机废气的热处理效率相对较高，一般情况下可达到99%。而催化燃烧指的是在催化床层的作用下，加快有机废气的化学反应速度。这种方法比直接燃烧用时更少，是高浓度、小流量有机废气净化的首选技术。

1.4生物处理法

一般情况下，一个完整的生物处理有机废气过程包括3个基本步骤:①有机废气中的有机污染物首先与水接触，在水中可以迅速溶解;②在液膜中溶解的有机物，在液态浓度低的情况下，可以逐步扩散到生物膜中，进而被附着在生物膜上的微生物吸收;③被微生物吸收的有机废气，在其自身生理代谢过程中，将会被降解，最终转化为对环境没有损害的化合物质。生物净化法实际上是利用微生物的生命活动将废气中的有害物质转变成简单的无机物(如二氧化碳和水)以及细胞物质等，主要工艺有生物洗涤法、生物过滤法和生物滴滤法。

不同成分、浓度及气量的气态污染物各有其有效的生物净化系统。生物洗涤塔适宜于处理净化气量较小、浓度大、易溶且生物代谢速率较低的废气;对于气量大、浓度低的废气可采用生物过滤床;而对于负荷较高以及污染物降解后会生成酸性物质的则以生物滴滤床为好。

2几种主要有机废气处理技术比较与总结

2.1适用范围比较

活性炭吸附技术一般适合于污染物浓度低于2000mg/m3以下的有机废气处理，在酸性环境下的吸附效果优于碱性环境，且气体温度最好为常温，若废气温度过高，可选配气体冷却装置来降低废气温度，使之达到活性炭最佳吸附状态。溶剂吸收法主要适用于高浓度有机废气或者大风量低浓度的有机废气处理。

催化燃烧技术一般适合污染物浓度在2000～6000mg/m3之间的有机废气处理，若废气温度大于180℃，废气浓度可低于2000mg/m3也可，但废气中如含有硫等有害于催化剂中毒的成分不适合该技术。

生物处理技术适宜于处理净化气量较小、污染物浓度较大、易溶且生物代谢速率较低的废气处理，通常，废气中的TOC(总有机碳)应在1000mg/m3以下，废气流量小于50000mg/m3，废气温度小于40℃。

2.2存在问题比较

2.2.1活性炭的吸附性与再生处理

活性炭吸附是将污染物质从气相固定到自身，并没有从根本上解决污染消除的问题，当多种气态污染物同时存在时，活性炭的吸附能力大幅低于只含有一种气态污染物时的吸附效率。而对于吸附饱和的活性炭，一般处置方式有两种，一是废弃，直接烧掉或填埋，这样会造成资源浪费。二是将其再生反复使用，但活性炭的再生仍然存在一些问题，主要包括:再生过程活性炭有效部分损失较大、再生后吸附能力有一定下降，再生尾气的二次污染等。

2.2.2吸收液吸收效率低

液相吸收法是将污染物质从气相到液相的物理转移或化学转变，气态污染物液相喷淋吸收针对高浓度有机废气或者大风量低浓度的有机废气的治理较好，而针对低风量低浓度有机废气治理效率仍有待进一步提高。

2.2.3催化剂选择苛刻

当使用催化氧化燃烧处理有机废气时，某些气体污染物燃烧氧化反应条件苛刻，必须需要高温、高空、高水蒸气分压，因此选择的催化剂必须具备高活性、高热稳定性和高水热稳定性，以及一定的抗中毒能力;常用的催化剂是Pd、Pt、Rh、Au等贵金属催化剂，但这些贵金属价格昂贵、易烧结，增加了催化氧化处理成本。

2.2.4生物处理法的选择性

微生物对邻苯二甲酸酯类物质(PAEs)、苯类物质等有机污染物降解速度很慢，主要由于聚合物和复合物的分子能抵抗生物降解，微生物所必需的酶不能靠近并破坏化合物分子内部敏感的反应键，限制了生物法在处理这些气态物质方面的应用。

3新技术展望

随着对有机废气处理技术的研究开放力度不断加大，除上述传统的处理工艺技术外，一些新的技术也逐步被开发应用，为有机废气的治理提供了更广阔的途径。

3.1膜分离法

膜分离法是使用半渗透性的膜将VOCs从废气中分离出来的方法。基本机理是基于气体中各组分透过膜的速度不同，透过膜的能力不同，因为每种组分透过膜的速度与该气体的性质、膜的特性与膜两边的气体分压有关。

3.2光催化氧化法

半导体材料，如TiO2、ZnO、CdS、WO3、Fe2O3、PbS、Ga2O3、ZnO-SnO2、TiO2/Fe3O4等，在光照下可以将吸收的光能直接转变为化学能，可以激发出“电子－空穴”对(一种高能粒子)，这种“电子－空穴”和周围的水、氧气发生反应后，就产生了具有极强氧化能力的自由基活性物质，因此能够使许多通常情况下难以发生的反应在比较温和的条件下顺利进行

3.3综合处理技术

综合处理技术主要是指将多个传统处理工艺有机结合，比如吸收－解吸－变压吸附组合工艺、吸附催化氧化技术等，这类综合处理技术具有极强的针对性和互补性，处理效果远远优于单一方法。

4结语

有机废气治理技术多种多样，但任何一种技术都有其局限性，在应用中，企业需要有针对性地从技术上和经济上进行综合分析后选择经济适用的治理技术，将多种技术结合使用，也能取得较好的处理效果。

参考文献：

[1]梁晓琳．VOC治理探究与应用在环境管理中的影响［J］．环境与发展，2017(4):231－232．

[2]刘春宇．关于工业VOC的危害分析及治理技术探讨［J］．化工管理，2017(36):89－91．