合肥市斯康环境科技咨询有限公司安徽合肥230041
摘要：近年来国内外挥发性有机废气治理技术的现状，如吸附技术、催化燃烧技术、生物技术等。探讨了挥发性有机废气处理技术的发展趋势。
关键词：挥发性有机废气；催化燃烧技术；发展趋势
一、挥发性有机废气的概述
挥发性有机废气（VOCS）是指沸点在50～260℃、室温下饱和蒸气压超过133.3Pa的易挥发性有机化合物，其主要成分为烃类、硫化物、氨等。有机废气是有害人体健康的污染物质，它与大气中的NO2反应生成O3，可形成光化学烟雾，并伴随着异味、恶臭散发到空气中，对人的眼、鼻和呼吸道有刺激作用，对心、肺、肝等内脏及神经系统产生有害影响，有些则是影响人体某些器官和机体的变态反应源，甚至造成急性和慢性中毒，可致癌、致突变，同时可导致农作物减产。因此，VOCS处理越来越受到各国的重视，许多发达国家都颁布了相应的法令以限制VOCS的排放，已成为大气污染控制中的一个热点。目前国内外对治理挥发性有机废气开展了大量的研究和应用，下面将对这些处理技术加以介绍。
二、挥发性有机废气治理技术
VOCs的末端控制技术可以分为两大类：即回收技术和销毁技术。回收技术是通过物理的方法，改变温度、压力或采用选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法来富集分离有机污染物的方法，主要包括吸附技术、吸收技术、冷凝（及蒸气平衡）技术及膜分离技术等。回收的有机溶剂可以直接用于质量要求较低的生产工艺，或者集中进行分离提纯。销毁技术是通过化学或生化反应，用热、光、催化剂或微生物等将有机化合物转变成为二氧化碳和水等无毒害无机小分子化合物的方法，主要包括高温焚烧、催化燃烧、生物氧化、低温等离子体破坏和光催化氧化技术等。
1、吸附处理技术
吸附法是利用多孔性固体吸附剂处理流体混合物，使其中所含的一种或数种组分浓缩于固体表面上，以达到分离的目的。吸附法在VOCS的处理过程中应用极为广泛，主要用于低浓度高通过量有机废气（如含碳氢化合物废气）的净化。该方法去除率高，无二次污染，净化效率高，操作方便，且能实现自动控制；不足之处是由于吸附容量受限，不适于处理高浓度有机气体，当废气中有胶粒物质或其它杂质时，吸附剂易失效，同时吸附剂需要再生。吸附法的关键问题就在于对吸附剂的选择。吸附剂要具有密集的细孔结构，内表面积大，吸附性能好，化学性质稳定，耐酸碱，耐水，耐高温高压，不易破碎，对空气阻力小。
2、催化燃烧处理技术
催化燃烧技术（AOGC）是指在较低温度下，在催化剂的作用下使废气中的可燃组分彻底氧化分解，从而使气体得到净化处理的一种废气处理方法。该法适用于处理可燃或在高温下可分解的有机气体。催化燃烧主要具有以下优点：①为无火焰燃烧，安全性好；②对可燃组分浓度和热值限制较小；③起燃温度低，大部分有机物和CO在200～400℃即可完成反应，故辅助燃料消耗少，而且大量地减少了NOx的产生；④可用来消除恶臭。但是其缺点是工艺条件要求严格，不允许废气中含有影响催化剂寿命和处理效率的尘粒和雾滴，也不允许有使催化剂中毒的物质，以防催化剂中毒，因此采用催化燃烧技术处理有机废气必须对废气作前处理。同时该法不适于处理燃烧过程中产生大量硫氧化物和氮氧化物的废气。
3、液体吸收处理技术
在废气治理工程中，液体吸收法是最常用的方法之一。该法不仅能消除气态污染物，还能回收一些有用的物质，可用来处理气体流量一般为3000～15000m3/h、浓度为0.05%～0.5%（体积分数）的VOCS，去除率可达到95%～98%。该技术采用低挥发或不挥发液体为吸收剂，通过吸收装置利用废气中各种组分在吸收剂中的溶解度或化学反应特性的差异，使废气中的有害组分被吸收剂吸收，从而达到净化废气的目的。VOCs的吸收通常为物理吸收。根据有机物相似相溶原理，常采用沸点较高、蒸气压较低的柴油、煤油作为溶剂，使VOCs从气相转移到液相中，然后对吸收液进行解吸处理，回收其中的VOCs，同时使溶剂得以再生。当吸收剂为水时，采用精馏处理就可以回收有机溶剂；当吸收剂为非水溶剂时，从降低运行成本考虑，常需进行吸收剂的再生。吸收法的优点是工艺流程简单、吸收剂价格便宜、投资少、运行费用低，适用于废气流量较大、浓度较高、温度较低和压力较高情况下气相污染物的处理；其缺点是对设备要求较高、需要定期更换吸收剂，同时设备易受腐蚀。
4、生物处理技术
生物法的基本原理是：过滤器中的多孔填料表面覆盖有生物膜，废气流经填料床时，通过扩散过程，把污染成分传递到生物膜，挥发性有机物的污染物被吸附到空袭表面，与膜中生物相发生生物化学反应，降解成CO2、H2O和中性盐，从而使废气中的污染物得到降解。生物过滤器对挥发性有机物的去除率可达95％，对恶臭物质达99％。生物法特别适合于处理气体流量大于17000m3/h、体积分数小于0.1%的VOCS气体。可在常温、常压下操作，净化效率高，抗冲击能力强，只要控制适当的负荷和气液接触条件，净化率一般都在90%以上；不产生二次污染，特别是一些难处理的含硫、含氮的恶臭物质以及苯酚、氰等有害物质均能被氧化和分解。与传统的有机废气处理技术相比，生物处理技术具有处理效果好、投资及运行费用低、安全性好、无二次污染、易于管理等优点；其缺点是由于氧化分解速度较慢，生物过滤需要很大的接触表面，过滤介质的适宜pH值范围也难以控制。常见的生物处理工艺包括生物过滤法、生物滴滤法、生物洗涤法、膜生物反应器和转盘式生物过滤反应器法。
5、光催化氧化处理技术
光催化氧化法是近年来日益受到重视的污染治理新技术。对VOCS降解率可达到90％～95％。该技术是指在一定波长光照下，利用催化剂的光催化活性，使吸附剂在其表面的VOCS发生氧化还原反应，最终将有机物氧化成CO2、H2O及无机小分子物质。光催化氧化具有选择性，反应条件温和（常温、常压），催化剂无毒，能耗低，操作简便，价格相对较低，无副产物生成，使用后的催化剂可用物理和化学方法再生后循环使用，对几乎所有污染物均具净化能力等优点。
三、结语
在有机废气治理技术中，吸收和吸附技术虽然较为成熟和成型，但由于其处理设备容量有限，吸附剂需要再生等问题使得应用受到限制。生物处理技术、催化燃烧技术、低温等离子技术、光催化氧化技术不仅能够有效地解决传统技术对处理低浓度、大气量有机废气不适用的难题，而且具有投资少、运行费用低，废气停留时间短，高效、稳定、反应彻底且无二次污染的特点，同时还克服了传统方法运行费用高、反应器庞大等缺陷，相信在今后的VOCs污染治理领域更具发展前途。VOCs的种类繁多、成分复杂、性质各异，在很多情况下采用一种净化技术往往难以达到治理要求，而且也不经济。利用不同单元治理技术的优势，采用组合治理工艺，不仅可以满足排放要求，而且可以降低净化设备的运行费用。因此，在有机废气治理中，采用两种或多种净化技术的组合工艺近年来得到了迅速发展。
参考文献：
[1]康宇.挥发性有机废气治理技术的现状和进展[J].黑龙江科技信息，2017
[2]简锦泉.挥发性有机废气生物处理技术研究进展[J].环境与发展，2018