关于我国 VOCs 废气 治理的现状分析及展望探讨

发表时间:2020/9/9   来源:《科学与技术》2020年28卷9期   作者:罗冠彦 戴灵杰
[导读] VOCs废气是具有挥发性的一种有机化合物,它的形成主要来自于道路移动源尾气

        摘要:VOCs废气是具有挥发性的一种有机化合物,它的形成主要来自于道路移动源尾气、家装涂料、石油化工及包装印刷等.随着生态环境问题日趋严重,VOCs废气治理迫在眉睫.鉴于VOCs废气来源覆盖面比较广,并且无法避免,现阶段我国使用的VOCs废气治理技术虽然在一定的程度上降低了排放浓度,但是无法进行彻底的治理,只有研究出更加经济有效的VOCs废气治理技术,才能够更有效对废气进行处理。
        关键词:VOCs废气;治理;现状;展望
引言
        我国工业的不断发展,在给社会带来经济效益的同时,VOCs的排放量也持续增长,严重威胁着生态环境及人类的健康。因此,我国VOCs废气治理在社会不断发展背景下呈紧迫趋势。现阶段,我国VOCs废气治理工艺日渐成熟,因此本文就VOCs的废气治理现状及未来发展方向进行探讨。
1.VOCs污染物的种类及来源
1.1 VOCs污染物的种类
大多数VOCs具有经济价值,还可进行回收处理;但也有一部分VOCs 因为会造成二次污染或无法消除,难以达到排放要求,需要吸附后回收处理,如卤族化合物氯乙烯和CFCs等。常见的VOCs大致可分脂肪类、芳香类、氯化碳氢化合物。
1.2 产生VOCs 污染物的来源
VOCs 污染物的来源主要有工业固定排放源、机动车尾气排放源和日常生活排放源等3个方面。工业固定源是主要排放源,不同行业VOCs排放的环境、排放的物质特征以及治理技术都不尽相同。
1.2.1 石油炼制是VOCs污染最大来源
在石油裂解过程中,会生产出烃类、醇类、醛类和酸类等物质,而繁琐的炼油工艺,在生产过程中不可避免产生大量废气。例如,在锅炉、加热炉和焚烧炉等设备的加热过程中会产生大量的燃烧烟雾废气;在物质进行催化和裂化时,会产生SO2、CO2 以及CO等废气;在对沥青进行氧化时,会产生氧化沥青废气;在回收尾气时,对含硫尾气汽提以及气体脱硫和加氢精制的过程中,都会产生废气。
1.2.2 化工行业产生的污染
化工行业排放VOCs在生产过程、燃料油和机溶剂输配储存过程中,主要是苯系物、有机卤化物氟利昂系列、胺等。化工生产中,在使用锅炉、加热炉、裂解炉和焚烧炉燃烧烟气时,会产生大量含有CO、CO2 的烟雾类污染物。此外,甲醛、乙醛、聚乙烯和硝基氯苯等原材料和甲醛装置、对苯二甲酸装置、环氧氯丙烷装置等特殊装置运行时,都会产生含有烷烃、烯烃、环烷烃和芳香烃等污染物的工业废气。
1.2.3 来源于生活中的污染
生活源中的污染主要有汽车、新居涂料装潢、秸秆燃烧和厨房油烟无组织排放等。特别是汽油机动车排放的VOCs中含有苯、甲苯和二甲苯等苯系物,柴油机动车尾气富含丙酮、丙烯和丙烷等短链碳氢化合物;新居涂料装潢产生的VOCs在短时间内浓度高,成分复杂,不易扩散,对人体健康危害很大;秸秆燃烧,产生为烟尘中VOCs的主要成份是芳香烃和醛类化合物;厨房油烟VOCs中主要污染物为乙醇和丙烷。
2.我国VOCs废气治理的现状分析
         2.1水溶解治理办法
         水溶解VOCs废气治理办法主要利用的是废气中存在的有害物质遇到水之后会溶解,并且在微生物吸收的过程中进行新陈代谢之后变成无害的物质,不会对生态环境以及空气质量造成威胁,这种办法操作简便,但是如果进行大面积的治理会导致浪费水资源,因此,只适合使用局部性质的VOCs废气治理,不能够长久使用以及推广。
         2.2燃烧毁灭治理办法
         顾名思义,燃烧毁灭治理办法主要是使用燃烧的办法对VOCs废气进行分解处理。

依据操作的形式不同,可以将其分成三种形式,第一种是直接把VOCs废气当做可燃烧的物质进行直接的燃烧处理,这种办法的优势主要是摧毁的效率高,劣势主要是无法根除VOCs含量少的废气。第二种是使用助燃物进行燃烧,这种燃烧处理办法能够加快VOCs废气处理的速度,但是此办法的成本比较大。第三种是使用催化剂进行燃烧,这种燃烧处理办法不依赖于过高的温度,因此,能够有效的降低人工费用以及成本费用,被人们所青睐,使用范围比较广。
2.3废物回收利用的冷却凝固治理技术
这是目前一种常见的废气治理技术,它主要是利用气体在温度极低的情况下就会变成液体,这样就可以使得废气中的有害物质与VOCs有机物两者进行有效的分离,废气中的VOC有机物被回收利用,而将有害物质处理掉。这种处理方式虽然简单易操作,但是面对冶炼行业或者其他炮竹等高危物体排放出的废气,所含的VOCs并不是很高,一般的冷却技术难以将之分离出。必须投入更大的成本和其他先进的冷凝物质帮助其回收。因此,这种处理技术具有一定的局限性,不适合高难度、大面积的VOCs废气处理。
3.未来废气治理的发展方向及新技术应用
3.1变废为宝的生物分子转换
对环境污染治理的重视和VOC废气处理过程中的经验总结,近年来我国在废气治理技术上取得了新的突破和进展,即运用生物分子转化法去除VOCs废气。这种技术可以直接将废气中的有害物质运用生物分子进行转换,变废为宝,转变成可利用的无害物质。不仅成本低廉,上手快,操作简单,而且适用范围和面积较大,是未来应该重点扶植和推广的技术。
3.2提取和隔离有害物质治理办法
        提取和隔离有害物质治理办法主要是把VOCs废气中的有害物质进行隔离以及提取,并且把剩余VOCs废气中有机物质回收再利用,一方面能够有效的回收利用VOCs废气,另一方面能够有效的减少废气对大气层以及生态环境造成的污染。因为投资的成本比较大,所以通常情况下这种办法主要使用在大型的工业行业内,其VOCs废气的含量比较高,能够被提取以及再利用的价值高。但是,随着我国社会主义市场经济的快速发展以及科学技术的不断更新,VOCs废气中的有害物质隔离以及提取治理办法会被广泛的使用。
3.3VOCs治理新技术发展
(1)光催化氧化技术。是将WO3、CdS、ZnO、TiO2等光敏半导体材料在光照下将光能转化成化学能,产生的粒子与水及氧气反应后,产生具有强氧化能力的自由基,有非常强大的废气氧化处理能力。该方法的优点是反应速率高,处理效果强,处理后的产物方便回收,反应过程与处理有机废气的溶液关系不大。目前已被业界关注。
(2)紫外光催化技术。是利用高能紫外光照射有机废气,使废气中的部分污染物裂解,降解成水和二氧化碳等低分子的化合物,或者将废气中的细菌核酸破坏,杀灭废气中的大部分细菌。
(3)微波催化氧化技术。是目前科技含量较高的处理技术,这是一种集合了传统的填料吸附技术,使治理效果大大的提高。微波催化氧化技术能够缩短废气的解吸与吸附时间,降低VOCs的治理成本。目前这种吸附技术已经能够连续使用几十次,并且多次使用后的效果一样能够达到标准。
(4)活性炭纤维治理技术。主要是通过活性碳
纤维的加入,利用活性炭的内外表面分布的大量碳原子组成超强能力的吸附性结构。其吸附速度快、吸附的容量增大、表面积大、微孔丰富等优点,将在VOCs治理的过程中起到很大的作用。
4.结论
         简而言之,现阶段,在VOCs废气治理的过程中出现了不同的技术理念。不同治理技术有着自身的优缺点,在今后VOCs废气治理的过程中,应该结合实际情况进行治理方案筛选及设备选型,保证废气的处理效率及其所带来的经济效益。在工业快速发展的背景下,不断加快研究先进的实用技术,给人类生产生活创造一个更好的环境。
参考文献
                [1]邓睿,周飞,唐江,胡亚维,楚英豪.VOCs的排放以及控制措施和建议[J].材料导报,2014,(S2):378-384.
                [2]王治民,孙建薇.关于VOCs废气处理技术的相关思考[J].能源与节能,2014,(05):97-99.
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