有機廢氣治理中臭氧技術(shù)的應(yīng)用

徐志建

摘 要：有機廢氣是工業(yè)生產(chǎn)的必然產(chǎn)物，不經(jīng)處理的有機廢氣直接排入大氣會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。近年來，研究出了很多針對有機廢氣的治理技術(shù)，臭氧技術(shù)受到了高度重視。本文首先分析了臭氧技術(shù)的特點和原理，然后細(xì)致討論了臭氧技術(shù)應(yīng)用于有機廢氣治理的原理和工藝流程，并且簡要闡述了該工藝的優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：有機廢氣；廢氣治理；臭氧技術(shù)

中圖分類號：X701 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）30-0374-01

1 臭氧技術(shù)的特點和原理

臭氧屬于強氧化劑，可以與有機物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。有機廢氣中的有機物種類很多，臭氧可以與大部分有機物發(fā)生反應(yīng)，所以在有機廢氣治理中具有很強的普適性。臭氧技術(shù)的優(yōu)點很多，其反應(yīng)速度非?？?，處理廢氣方法簡便，可以與多種有毒性有機物反應(yīng)，并且臭氧技術(shù)在治理廢氣之后不會產(chǎn)生二次污染。

臭氧技術(shù)治理有機廢氣的基本原理是利用臭氧自身的氧化能力或者利用臭氧與水反應(yīng)生成的羥基自由基（HO·）來與有機物反應(yīng)，然后除掉有機物。相比較而言，羥基自由基的氧化能力要比臭氧的氧化能力更強。

一般情況下，反應(yīng)環(huán)境的酸堿度不同，臭氧與有機物反應(yīng)的機理也有差異。如果是酸性環(huán)境，那么臭氧和有機物直接發(fā)生氧化反應(yīng)而消除有機物；如果是踐行環(huán)境，則臭氧和其分解出來的羥基自由基共同發(fā)生氧化作用以消除有機物。所以，如果廢氣中有機物如果很難消除或者是有毒，則可以調(diào)節(jié)廢氣治理的酸堿性。

目前，有機廢氣治理中給予臭氧技術(shù)高度重視，因為臭氧技術(shù)可以同時脫除廢氣中的多種有機物，這就可以提高廢氣處理的效率，在一定程度上也可以降低廢氣處理的成本。

有機廢氣中也含有大量的氮氧化物，比如在煤的燃燒過程中會排放出接近95%的氮氧化物。隨著氮元素化合價的不斷升高，氮氧化物的水溶性也會增加，比如二氧化氮、三氧化氮、以及三氧化二氮都具有極好的水溶性。高價氮氧化物具有很強的氧化性，而脫硫塔中的二氧化硫具有很強的還原性。所以，如果將有機廢氣中的一氧化氮氧化成高價氮氧化物，則可以有效出去二氧化硫等還原性廢氣。臭氧技術(shù)則可以助力一氧化氮轉(zhuǎn)變成高價氮氧化物，具體可以用如下幾個方程式來說明：

由此可見，臭氧技術(shù)可以促進高價氮氧化物的生成，進而有利于脫除廢氣中的二氧化硫等還原性硫化物。除此之外，臭氧還可以除去有機廢氣中的汞元素和氮元素。然而，臭氧脫硫和脫硝以及脫汞的效率受到很多因素的影響，比如在反應(yīng)過程中臭氧濃度和反應(yīng)的時間以及反應(yīng)的溫度等等，如果反應(yīng)時臭氧的體積分?jǐn)?shù)相對較小則會導(dǎo)致反應(yīng)向著反向進行，那么廢氣治理的效率就會打折扣。所以，在有機廢氣治理過程中應(yīng)用臭氧技術(shù)要對反應(yīng)機理進行研究，確定最佳的反應(yīng)參數(shù)，從而保證臭氧和有機廢氣充分反應(yīng)，最終達到凈化廢氣的作用。另外，制造和產(chǎn)生臭氧也需要成本，提高臭氧的利用率在一定程度上等于降低廢氣治理成本。

2 臭氧技術(shù)應(yīng)用于有機廢氣治理淺析

2.1 應(yīng)用臭氧治理有機廢氣的工藝原理

臭氧可以與有機廢氣直接發(fā)生氧化反應(yīng)，然后將有機物除掉。加入催化劑之后，臭氧能夠產(chǎn)生羥基自由基，從而提升氧化劑的氧化性，最終可以大幅度提升廢氣治理的效率。應(yīng)用臭氧治理有機廢氣的工藝原理如下所述。處理廢氣的系統(tǒng)主要包括兩個部分：①臭氧主機處理罐；②臭氧催化處理罐。臭氧主機的作用是制造臭氧，主機與催化處理罐相連，產(chǎn)生的臭氧輸入到催化處理罐中。臭氧催化處理罐內(nèi)有很多永久性催化填料，還有改性水系統(tǒng)和氣相催化處理系統(tǒng)，這樣就在催化罐內(nèi)形成了一個多相混合的體系。液相和氣相可以共同發(fā)揮作用來促進氧化還原反應(yīng)的進行。通常情況下，在廢氣治理工藝中要有兩個催化罐來對廢氣進行處理，所以臭氧主機要要有兩套管道來輸送臭氧與催化罐，如果催化罐不止兩個，則臭氧主機則要相應(yīng)增加管道的數(shù)量。

2.2 應(yīng)用臭氧治理有機廢氣的工藝流程

工藝流程的主干包括四個部分，即預(yù)處理塔、一級臭氧催化處理罐、二級臭氧催化處理罐和風(fēng)機。預(yù)處理塔的主要作用是對廢氣進行初步處理，其處理目標(biāo)是固體雜質(zhì)以及具有酸堿性的物質(zhì)，從而避免雜質(zhì)導(dǎo)致催化劑鈍化等負(fù)面影響。經(jīng)過預(yù)處理之后的有機廢氣進入一級臭氧催化處理罐，要求在負(fù)壓下引入，從而避免有機廢氣擴散到空氣中。在一級催化罐中對有機污染物進行初步分解，反應(yīng)充分之后在進入二級催化處理罐內(nèi)進行反應(yīng)。當(dāng)所有的催化反應(yīng)都進行完之后，將處理后的氣體排放到空氣中。需要注意的有兩點：①有機廢氣在預(yù)處理塔和催化罐之間的排放都需要通過引風(fēng)機來完成，從而保證氣體流動速度和廢氣治理效率。②催化罐中的臭氧由臭氧主機按需輸入臭氧氣體。

2.3 應(yīng)用臭氧治理有機廢氣的工藝特點

較之一般的有機廢氣凈化工藝而言，應(yīng)用臭氧來治理有機廢氣的工藝原理具有很多優(yōu)點：①該工藝中制備的臭氧雜質(zhì)少、純度高，不會在廢氣中引入新的雜質(zhì)，并且氧氣制備的方法相對簡單快捷。②在該工藝中，劇烈的氧化還原反應(yīng)都是在密閉的特制反應(yīng)罐中進行的，所以其具有很強的安全性。③臭氧與有機物反應(yīng)之后的產(chǎn)物多數(shù)是水和二氧化碳，所以不會對環(huán)境造成二次污染。④該工藝的操作相對簡單，并且可以對工藝流程的各個工段進行智能控制，工藝出現(xiàn)故障的概率相對較小。即便反應(yīng)系統(tǒng)中出現(xiàn)問題，其修理和維護工作也比較好開展。⑤臭氧催化處理罐內(nèi)的永久性催化填料不用更換，所以廢氣處理的成本可以控制在較低范圍內(nèi)。

3 結(jié) 語

綜上所述，運用臭氧技術(shù)來處理有機廢氣，具有較高的效率，同時不會產(chǎn)生新的污染氣體，所以該技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用空間和良好的前景。當(dāng)下臭氧主機制氧能力良好，催化罐的工作效率也較高，但是預(yù)處理塔的工作效率還有很大進步空間。預(yù)處理工作越細(xì)致，有機廢氣中雜質(zhì)對催化反應(yīng)的影響就越小。因此，有機廢氣治理工藝人員要在實踐中總結(jié)經(jīng)驗，優(yōu)化預(yù)處理塔的工作性能。

參考文獻

[1]陳哲銘，夏友超，邵小林.揮發(fā)性有機廢氣治理技術(shù)進展分析[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2015（04）.

[2]楊 飛，楊衛(wèi)紅.探究揮發(fā)性有機廢氣治理技術(shù)的現(xiàn)狀與進展[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2014（04）.

收稿日期：2018-9-12