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  • 试析有机废气治理技术  

    摘要:近年来,大气污染情况越来越严重,对人们的生活环境造成了恶劣的影响和严重的威胁,如果任其持续发展下去将对经济乃至整个社会造成影响。技术发展为废气治理带来了曙光,很多新的废气治理技术被研发出来,且在实际应用中展现出了良好的效果,常见的有吸附法、物理法、生物法等等。

    经济的快速发展虽然改变了人们的生活,提升了人们的生活水平,但随之带来的环境污染问题却给人们的生命健康带来了威胁。工业生产会产生大量的有机废气,这些废气不经处理或者处理不彻底就排放到大气当中,不仅会造成大气污染,其中的有毒有害物质还会影响人们的人体健康,引发疾病爆发。在下文当中,笔者将有机废气的治理技术进行讨论,并治理技术未来的发展进行讨论,进一步推动有机废气治理技术的发展水平。

    一、有机废气治理技术简要分析

    根据有机废气的特点,研究人员开发了许多适用的治理技术。根据污染物的方向,有机废气处理技术可分为两类:一是浓缩回收。浓缩回收是指利用吸附、冷凝、膜分离等方法降低有机废气中挥发性有机物的浓度。二是分解。分解消除指的是光、电、热、催化剂的使用或微生物作用对低浓度挥发性有机化合物进行分解,使之转化成无毒无害的水和二氧化碳等物质,从而达到了去除毒素的目的。

    在实际应用中,工业有机废气的处理方法有吸收法、吸附法、催化燃烧法以及热燃烧法等。虽然有机废气治理技术呈现多样化发展,但各种处理方法都有一定的适用性和局限性,不同排放源的废气成分差别很大。因此,企业需综合考虑有机污染物种类、性质、浓度、净化要求和经济因素,科学选择合适的有机废气处理方法。在下文当中,笔者将首先介绍有机废气最常用的碳吸附、热燃烧技术等几种技术的性质、优势以及缺点,而后针对当前的有机废气治理现状和需求提出了治理技术的未来发展方向,希望对实际治理技术的发展有所助力。

    二、有机废气治理技术分析

    (一)活性炭纤维吸附

    活性炭纤维吸附法属于治理技术中的吸附技术,主要是利用炭的吸附作用,吸附有机废气中的有毒有害物质,以及恶臭分子等等。传统的活性炭吸附主要采用粉状或粒状性活性炭,吸附效率比较低,对有机废气的处理并不彻底,很多时候不能直接达到排放要求,现代常用的吸附介质是第三代活性炭,其主要原料为腈纶等有机纤维,第三代活性炭表面积大,吸附容量大,而且附着能力更强,耗能较小,无二次污染,能够对有机废气进行高效率的预处理。活性炭纤维吸附比较适用于低浓度的有机废气。 有研究证实,结合冷凝浓缩法对有机废气进行治理,其治理效率更高,且能够使有机废气转化为可回收利用的气体,环保价值非常高。

    活性炭纤维吸附虽然在环保性方面颇具优势,而且治理效率高,但第三代有机纤维价格昂贵,技术的应用成本比较高,且材料的使用寿命非常短,如若考虑经济因素,该方法并不在选择范围内。未来,应当致力于研究低成本、高寿命的吸附纤维,降低技术的应用成本,让活性炭纤维吸附技术能够普及到中小型工业企业当中,实现大规模应用。

    (二)催化燃烧法

    催化燃烧法是燃烧治理技术中的一种,另一种为直接燃烧法。直接燃烧法主要利用燃料对混合气体进行加热,高温环境下,废气中的一些有害物质就会分解成无害物质,常用的燃料一般是燃气、燃油。该方法使用简单,而且成本低,工艺设备很容易就能获得,但是直接燃烧法只能针对解决对高温作用下可以分解为无害物质的有机气体,技术使用范围非常小,一般用于治理高浓度、小风量的有机废气,而且该项技术存在一定的风险性,工艺安全难以控制。催化燃烧法则是基于直接燃烧法的缺陷而研究出的另一种燃烧治理技术,主要利用了气-固相催化反应对有机废气进行治理,其原理是在活性氧参和深度氧化作用下分解有机废气中的有害物质。催化燃烧法利用催化剂降低气体的活化能,让反应分子大量聚集在表面,降低了气体的燃点,让气体在低温条件下进行无焰燃烧,解决了直接燃烧法的安全问题和技术控制问题。整个反应过程如下:

    催化燃烧法所涉及到的催化剂比较复杂,且种类多,根据其活性成为的差异,可以将其分为三个大类:第一是贵金属催化剂,常见的有Pt、Ru以及Pa等等;第二类是过度金属氧化催化剂,常见的有CuOx、MnOx以及CoOx等等;第三类为复氧化物催化剂,例如尖晶石、 BaCuO2、 CuMn2O4以及LaMn03 等。其中,过度金属氧化催化剂和复氧化物催化剂的使用比较广泛,这两种技术的使用成本比较低,未来将成为燃烧治理技术的重点研究方向。

    (三)生物法

    采用生物法进行有机废弃物处理最早始于美国, 至今已经有50多年的历史,在技术特性方面,生物法与传统的物理化学方法相比具有一定的优势,如设备简单,投资少,运行费用低,无二次污染等,目前研究人员已开发出不同的生物净化系统,包括生物滤池、生物滤池和生物洗涤塔。

    随着有机废气处理任务的日益增多,采用低投资、低成本的生物净化技术对有机废气进行治理已经引发了较为广泛的关注,成为了业内的研究热点之一。基于生物过滤处理,苯系列有机废气在pH 5左右的酸性条件下,温度保持在25℃左右,入口二甲苯浓度小于800毫克/米~ 3,二甲苯的废气生物滤池去除率可以达到70%-100%,生物滤池对于低浓度有机废气中的二甲苯有很好的去除效果。然而,处理系统的温度和pH值对处理系统影响很大,难以控制过程,限制了该治理技术的规模化应用。生物洗涤器处理低流量、高浓度挥发性有机废气,在室温下,pH值为5左右,生物洗涤器非常适用于净化高浓度的气态污染物,在相同高度填料下,可同时去除多种污染物,处理效率高达53.7% - 78.6%,可用于处理在生产过程中产生的成为较为复杂的挥发性有机气体,很值得在环境保护领域的推广,但加工效率有待进一步提高。性能优越的陶粒填料净化苯乙烯废气,将进气量控制为0.6米/秒,循环喷雾量控制为90 L/min、进口量小于180 g/(m³/h)的条件下,其负荷可高达163g/(m³/h),净化效率可超过90%。

    三、技术发展分析

    (一)膜分离技术

    膜分离技术应用了半渗透性的膜,在废气中分离VOCs。该项技术基于废气中各个组分透过膜速度和能力的差异,能够选择性的将VOCs从废气中分离出来。

    (二)光催化氧化技术

    该项技术建立在半导体材料的光能转化学能作用基础之上,产生出高能粒子对,这些粒子对可以与空气中的水、氧气进行反应,从而产生自由基活性物质,这些物质具有很强的氧化作用,从而使废气中一些难以发生反应的物质在温和的条件下进行反应,达到净化有机废气的作用,常见的半导体材料有如TiO2、ZnO, CdS、W03、Fe2O3、Ga2O3等等。

    (四)综合处理技术

    综合处理技术是集合多种处理工艺对有机废气进行处理。综合处理技术能够糅合不同技术的优势,弥补单一处理技术的缺陷,对于有机废气的治理具有较高的效率。

    结束语

    不同的治理技术可以针对不同性质分废气,他们的出现有效缓解了大气污染问题,未来,这类环保型技术还将继续发展,进一步解决经济发展过程中的污染问题,保持行业发展的持续性,维持并优化现有的生态环境。

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