关于VOCs有机废气处理技术研究

发表时间:2021/4/23   来源:《工程建设标准化》2021年1月   作者:   杨朋娟
[导读] VOCs有机废气在大气中能够发生光合反应,生成臭氧和PM2.5,容易造成雾霾现象,对空气质量造成了严重的影响,危害到了人们的健康。
        杨朋娟
        河北实益环境科技有限公司 河北 石家庄 050000
        
        摘要:VOCs有机废气在大气中能够发生光合反应,生成臭氧和PM2.5,容易造成雾霾现象,对空气质量造成了严重的影响,危害到了人们的健康。随着对大气污染的管控越来越严格,使得VOCs有机废气的处理技术也在不断的进步当中。本文介绍了VOCs有机废气的排放来源,以及VOCs有机废气对人体的危害,并对VOCs有机废气的处理技术进行了分析,以便于更好的维护大气环境,促进生态环保工作的进行。
        关键词:挥发性有机废气;生态环保;处理技术
        0引言
        挥发性有机化合物(VOCs)是一种在常温常压下,具有高蒸汽压和易蒸发性能的有机化学物质,是一类常见的大气污染物,在工业生产生活中,通常作为溶剂来使用,使用之后便散发到大气中,其中某些化学品如苯、甲苯、卤化碳卤代烯烃(三氯乙烯、二氯乙烯)等目前已被确定为致癌物质。VOCs不仅会对大气环境造成严重污染,而且当人体吸入这种被污染的气体后,对眼睛和呼吸管道的刺激、头疼等均为影响人体健康的潜在威胁。现阶段,VOCs已受到包括欧盟、美国、日本、中国等多个国家和地区的规范与限制以及有关团体的关注。所以,在源头上控制VOCs的排放势在必行,对VOCs的治理迫在眉睫。
        1VOCs有机废气的排放来源
        从VOCs有机废气的排放来源上来看,主要有两种,一种是自然来源,一种是人为来源。VOCs的自然来源主要是绿色植被排放的异戊二烯化合物等物质;而VOCs的人为来源,具有可控制性,主要来自于工业企业的生产排放当中。除此之外,煤炭等燃料的燃烧、汽车尾气的排放、装饰材料、烟草行业中油墨及有机溶剂等,都存在VOCs有机废气的排放。
        2VOCs有机废气的危害
        随着工业产业以及全球化经济的不断发展,工业产品也在不断的更新当中,所用的原料种类也越来越多,产生的VOCs有机废气的量也越来越多,对人们的危害也越来越大。主要表现为:
        2.1容易发生火灾或爆炸
        VOCs有机废气本身具有挥发性,尤其是在化工厂中,其产生的VOCs有机废气虽然毒性较小或者本身没有毒性,但是属于易燃易爆物品,如果稍有不慎,将会发生火灾或爆炸,造成生命财产安全。因此,工业企业在生产过程中要完善防火设备,避免火灾的发生。
        2.2容易产生雾霾天气并且危及人体健康
        VOCs有机废气经过光合反应后会形成臭氧和PM2.5,这些都是雾霾形成的主要物质,一旦形成雾霾,能见度低,视野模糊,且其中含有大量的有害物质,危害人体的健康。在日常生活当中,也经常会碰到VOCs有机废气的情况,例如装修过程中油漆的使用,其中含有大量苯类。如果长时间处于含有油漆的房间内,其中VOCs有机废气的挥发,容易使人的神经受到损害,严重的还可能引发癌症。
        3常见VOCs有机废气处理技术
        3.1回收技术
        3.1.1冷凝法
        冷凝法是根据有机气体的化学性质,通过降低气体温度使有机蒸汽达到过饱和后从气体中液化出来得到净化回收,再经过活性炭的间隙吸附作用或选择对废气中的有机物溶解度和选择性大的溶剂作为吸附液对处理气体进行减排处理。通常该法仅用于VOCs浓度高、温度低、气体量较小的有机废气的回收处理,比如一些石油化工轻质油品生产、转储运、销售过程以及各种使用有机溶剂的行业。但冷凝法不适宜处理低浓度的有机气体,所以常作为其他净化高浓度废气的前处理,以降低有机负荷,回收有机物。如焦化厂用冷凝法回收沥青烟以消除污染;炼油厂、油毡厂氧化沥青尾气亦先用冷凝法回收油,然后再送去燃烧净化。因此该技术一般是作为一级处理技术,并与其他技术结合使用。
        3.1.2吸收法
        吸收法是采用低挥发或不挥发溶剂对VOCs进行吸收,然后利用VOCs与吸附剂物理性质的差异将二者分离的净化方法。

该法适用于浓度低、温度低但压力较高的VOCs废气净化。其吸收效果主要取决于吸收剂的性能和吸收设备的结构特征。常用的吸收剂为柴油、煤油、水和其他溶剂。当吸收剂为水时,采用精馏处理就可以回收有机溶剂;为非水溶剂时,考虑到回收成本,需进行吸收剂的再生,而且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。
        3.1.3吸附法
        吸附法是含VOCs的气态混合物与多孔性固体接触时,利用固体表面存在的未平衡的分子吸引力或化学键力,把混合气体中VOCs组分吸附留在固体表面的这种分离过程。该工艺适用于VOCs浓度较高、温度较低和压力较高的场合。其优点是能量消耗比较小,去除效率非常高,而且可以达到彻底净化有害有机废气的效果。其缺点在于需要的设备体积比较庞大,而且工艺流程比较复杂;投资后运行费用较高且有二次污染产生,当废气中有胶粒物质或其他杂质时,则吸附剂容易导致工作人员中毒。所以,使用此方法处理废气的关键在于吸附剂。研究表明,活性炭吸附VOCs性能最佳,原因在于其他吸附剂具有极性,在水蒸气共存条件下,水分子和吸附剂极性分子进行结合,从而降低了吸附剂吸附性能,而活性炭分子不易与极性分子相结合,从而提高了吸附VOCs能力。对于中小型企业来说,简单易行、成本低的活性炭吸附技术,是喷涂、包装印刷企业首选的治理技术。
        3.1.4膜分离技术
        膜分离技术是采用对有机物具有选择性渗透的高分子膜,在一定的压力下使VOCs渗透而达到分离的目的。当VOCs气体进入膜分离系统后,膜选择性地让VOCs气体通过而被富集,脱除了VOCs的气体留在未渗透侧,可以达标排放;富集了VOCs的气体可去冷凝回收系统进行有机溶剂的回收。
        3.2销毁技术
        3.2.1燃烧法
        燃烧法是利用VOCs易燃烧性质进行处理的一种方法。化工、喷漆、绝缘材料等行业所排出的有机废气广泛采用燃烧法净化。根据燃烧工艺不同,燃烧法分为直接燃烧法、热力燃烧法和催化燃烧法。直接燃烧法,又称火焰燃烧法,它是把可燃的废气当作燃料来燃烧的一种方法。该方法投资小、操作简单,适用于浓度高、风量小的废气,但其安全技术要求较高。
        热力燃烧法是在废气中VOCs浓度低时添加燃料以帮助其燃烧的方法。在热力燃烧中,被净化的废气不是作为燃料,而是作为提供氧气的辅燃气体;当废气中氧的含量较低时,需加入空气来辅燃。热力燃烧所需的温度较直接燃烧低,为540~820℃。催化燃烧法是在系统中使用合适的催化剂,使废气中的有机物在较低温度下氧化分解的方法。该方法适用于温度高、浓度高的有机废气净化处理中,其具有燃烧温度低、节能、净化率高、占地面积少的优点,但投资较大。
        3.2.2低温等离子体法
        低温等离子体是不同于固、液、气等状态的物质第四态,由大量的正负带电粒子和中性粒子组成并表现出集体行为的一种准中性气体。利用这些高能电子、自由基等活性粒子使污染物分子在极短时间内发生分解,并发生后续的各种反应以达到降解污染物的目的。该方法具有装置简单、易于操作、占地面积小、使用方便等优点,但也存在对混合有机废气净化率低的问题。目前在实际应用中也存在一些问题,相关专家建议,今后应该尽快对这项技术的应用进行规范。
        3.2.3生物技术
        生物法净化VOCs废气是近年来发展起来的空气污染控制技术,它比传统工艺投资少,运行费用低,操作简单,应用范围广,是最有希望替代燃烧法和吸附净化法的新技术。从处理的基本原理上讲,采用生物处理方法处理有机废气,是利用微生物的生理过程把有机废气中的有害物质转化为简单的无机物。
        4结束语
        综上所述,市场上对VOCs有机废气的处理技术种类繁多,在优劣上也各有不同。因此,工业生产企业在VOCs有机废气的处理技术的选择上,要根据自身经营特点,遵循经济、实用、低耗、无二次污染、高效的原则,对VOCs有机废气的处理技术进行分析,选择最为合适的处理技术,优化处理技术组合,增加VOCs有机废气的去除效率,确保工业企业的可持续发展目标。
        参考文献
        [1]季益虎.生物处理技术在VOCs废气处理过程中的研究与分析[J].环境与发展,2018,30(05):36-37.
        [2]张栖.挥发性有机物(VOCs)治理技术研究进展及探讨[J].环境与发展,2019,31(07):92-93.
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