大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)發(fā)展研究

龍建

摘要：我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)把經(jīng)濟(jì)建設(shè)作為發(fā)展重點(diǎn)，在大氣污染治理工作上做得還不夠。迄今為止，我國(guó)已成為世界上揮發(fā)性有機(jī)化合物排放量最高的國(guó)家。大氣中PM2.5含量超標(biāo)，危害人體健康和社會(huì)經(jīng)濟(jì)正常發(fā)展，所以控制大氣環(huán)境至關(guān)重要。本文主要探討研究了揮發(fā)性有機(jī)廢氣的處理工藝的未來(lái)發(fā)展，希望為相關(guān)研究提供參考。

關(guān)鍵詞：大氣環(huán)境;揮發(fā);有機(jī)廢氣;治理

引言

有機(jī)廢氣在高溫下變成揮發(fā)性化合物，因此很容易擴(kuò)散到大范圍的空氣中，造成一定的環(huán)境污染，危害人們的健康。由于揮發(fā)性有機(jī)化合物的成分多樣，不同有機(jī)廢氣的性質(zhì)非常相似，這些不同的廢氣很容易混合，造成環(huán)境污染。

一、大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)廢氣的主要來(lái)源

大氣環(huán)境治理中的各種揮發(fā)性有機(jī)廢氣主要都是來(lái)源于含有各類工業(yè)生產(chǎn)廢棄物、汽車(chē)尾氣等工業(yè)生產(chǎn)和道路交通運(yùn)輸，這將可能會(huì)直接造成光化學(xué)污染等環(huán)境污染。

1.1工業(yè)生產(chǎn)

目前城市大氣環(huán)境污染源中出現(xiàn)的大量揮發(fā)性的有機(jī)廢氣主要還是來(lái)源于我國(guó)煤炭采掘加工、制藥、印刷線路板等一系列工業(yè)項(xiàng)目生產(chǎn)或加工裝配過(guò)程煙塵中生成的污染物。在這些工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中，形成大量揮發(fā)性有機(jī)原料，在一定條件下有機(jī)原料混合就會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生高揮發(fā)性有機(jī)廢氣。

1.2道路運(yùn)輸

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展，轎車(chē)已然發(fā)展成為我們?nèi)粘Ｗ钇毡槭褂玫慕煌üぞ?。然而，隨著社會(huì)汽車(chē)保有量規(guī)模的日益增加和全國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)基地的數(shù)量不斷迅速擴(kuò)大，汽車(chē)制造對(duì)生活環(huán)境中的嚴(yán)重污染和問(wèn)題的日益嚴(yán)重，機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣是導(dǎo)致空氣污染的首要因素。

在各種機(jī)器生產(chǎn)過(guò)程和道路運(yùn)輸中釋放出了大量的揮發(fā)性廢氣，對(duì)大氣環(huán)境產(chǎn)生污染物，從而造成光化學(xué)環(huán)境污染。在揮發(fā)性有機(jī)合成廢氣中，還含有大量的碳?xì)浠衔锖偷趸?，?dāng)這種物質(zhì)釋放到大氣中，在強(qiáng)大的太陽(yáng)光下經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期曝光，吸收了紫外光，再收集熱能并活化，在改變了原來(lái)的分子結(jié)構(gòu)后，新物質(zhì)才能產(chǎn)生，引發(fā)光化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生了各種光化學(xué)反應(yīng)煙霧。同時(shí)由于光化學(xué)反應(yīng)煙氣中還產(chǎn)生了一些劇毒物質(zhì)，對(duì)各種農(nóng)作物的生長(zhǎng)有害性極大。

二、大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)廢氣的危害

2.1室內(nèi)危害

如果室內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機(jī)廢氣的濃度超過(guò)限度，會(huì)導(dǎo)致人頭痛、惡心、記憶力減退，患者長(zhǎng)時(shí)間地獨(dú)自地待在室內(nèi)或者在睡眠睡眠，可能會(huì)突然出現(xiàn)全身強(qiáng)直性抽搐、昏迷及休克死亡等的一系列癥狀，這也就會(huì)嚴(yán)重的損害神經(jīng)系統(tǒng)，以及肝腎功能。

2.2揮發(fā)性有機(jī)廢氣的室外危害

大氣中揮發(fā)性有機(jī)廢氣污染存在直接風(fēng)險(xiǎn)和間接風(fēng)險(xiǎn)。直接風(fēng)險(xiǎn)包括對(duì)人類健康和植物生長(zhǎng)的影響，而間接風(fēng)險(xiǎn)主要是氣候和環(huán)境影響。

2.2.1大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)廢氣對(duì)人體健康的危害

大氣環(huán)境是人類生存的空間。如果揮發(fā)性有機(jī)廢氣大量排放到環(huán)境中，會(huì)大大降低空氣質(zhì)量并引發(fā)霧霾天氣。揮發(fā)性有機(jī)廢氣被排放出來(lái)并在一定條件下反應(yīng)，有害物質(zhì)在人體內(nèi)慢慢地積聚，損害人體機(jī)能，引起病變，嚴(yán)重影響人體健康和生存發(fā)展。

2.2.2大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)廢氣對(duì)植物的危害

當(dāng)有機(jī)廢氣污染物中釋放的某些有害化學(xué)物質(zhì)數(shù)量超過(guò)或其濃度限高值時(shí)，空氣系統(tǒng)中具有揮發(fā)性的有機(jī)污染廢氣數(shù)量的大幅增加還會(huì)大幅提高其硫化物含量和三氟化物等的污染濃度，會(huì)進(jìn)一步直接危害到植物，導(dǎo)致疾病或死亡。在空氣中含有低濃度的揮發(fā)性有機(jī)廢氣情況下，會(huì)慢慢地對(duì)植物造成危害，作物產(chǎn)量和農(nóng)作物質(zhì)量也會(huì)隨之下降。

2.2.3大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)廢氣對(duì)氣候的影響

大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)廢氣的增加造成空氣污染，陽(yáng)光被空氣中的煙塵顆粒擋住，減少了對(duì)地面的光輻射，影響動(dòng)植物的生長(zhǎng)。另一方面，植物由于缺乏光合作用而發(fā)育不良。此外，大氣中的粒子可以凝結(jié)水汽，增加降水，改變氣候環(huán)境。

三、揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)分析

3.1吸附回收技術(shù)

溶劑吸附回收處理大氣中揮發(fā)性有機(jī)廢氣是一種非常有效的處理方法，同時(shí)它也大大的降低了可揮發(fā)性有機(jī)類的污染物等的化學(xué)總含量，在自然資源的利用率上也會(huì)大幅度提高。在某些處理工藝中，可以通過(guò)活性炭吸附處理。吸附完成后，在吸附過(guò)程中對(duì)活性炭進(jìn)行分離和再生，對(duì)有機(jī)活性炭、有機(jī)污染物中的有害物質(zhì)進(jìn)行破壞處理。

3.2催化燃燒處理技術(shù)

催化燃燒處理工藝主要利用化學(xué)催化劑在一定低溫下將大量揮發(fā)性有機(jī)工業(yè)廢氣完全加熱氧化，達(dá)到工業(yè)有機(jī)廢氣凈化處理的理想效果。該技術(shù)廣泛應(yīng)用于化工、油漆和涂料制造業(yè)，并且科技的進(jìn)步已經(jīng)可以為企業(yè)提供更廣泛的設(shè)備選擇。該技術(shù)由煙道、電加熱設(shè)備、余熱回收設(shè)備等組成。在早期生產(chǎn)中，氧化鋁通常用來(lái)作負(fù)載型貴金屬催化劑，但因?yàn)閮r(jià)格較為昂貴，逐漸的被其他的催化劑取代。在工業(yè)廢氣中催化稀土燃燒應(yīng)用過(guò)程的中，需要重點(diǎn)注意一些安全防護(hù)問(wèn)題，電器在運(yùn)行過(guò)程中，廢氣在高溫下與空氣混合極易發(fā)生爆炸。因此，在采用催化燃燒處理技術(shù)時(shí)，將空氣混合比濃度控制在空氣爆炸危害范圍的最大下限。

3.3生物處理技術(shù)

生物廢氣處理技術(shù)的主要基本原理都是通過(guò)微生物以微生物的分解或代謝酶的活性形式去處理高揮發(fā)性生物有機(jī)化合物廢氣體系中存在的各種有機(jī)物，從而有效降低有機(jī)物質(zhì)的含量。在這個(gè)轉(zhuǎn)化過(guò)程中，微生物主要通過(guò)利用各種有機(jī)物將它作為其正常生長(zhǎng)或者繁殖的主要養(yǎng)分，然后微生物將使其物質(zhì)通過(guò)氧化分解反應(yīng)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，最終使其產(chǎn)生水和氣體。一些化學(xué)處理工藝中還需要對(duì)各種生物化學(xué)處理轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的各項(xiàng)化學(xué)指標(biāo)進(jìn)行合理質(zhì)量控制，以進(jìn)一步提高各種有機(jī)物和污染物的化學(xué)轉(zhuǎn)化效果，并將其分解轉(zhuǎn)化而成水和二氧化碳。

3.4光催化氧化技術(shù)

光催化氧化技術(shù)不僅具有成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)，而且還具有材料循環(huán)利用的能力?；钚蕴坷w維負(fù)載納米二氧化鈦光催化劑新產(chǎn)品，具有很強(qiáng)的光腐蝕性能，而且吸附性強(qiáng)，抗菌效果極佳。光催化氧化還原法雖然氧化時(shí)幾乎完全沒(méi)有氧化副產(chǎn)物，但由于同時(shí)又存在與催化劑作用后失活、催化劑固定時(shí)困難、催化劑先固定再活化然后與其它催化劑直接反應(yīng)作用時(shí)效率也明顯大大降低等幾種主要工藝缺點(diǎn)。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，納米技術(shù)與光催化氧化技術(shù)相結(jié)合，可以進(jìn)一步提高分解處理的效率。不難理解，開(kāi)發(fā)這項(xiàng)技術(shù)的潛力也是巨大的。

3.5膜分離法

膜分離法是利用高分子半透膜分離有機(jī)廢氣的方法。這種方法工藝簡(jiǎn)單，無(wú)二次污染，能耗低。該分離工藝的操作有高溫壓縮冷凝和膜分離。膜分離方法可廣泛用于處理各種不同污染類型的大氣污染物，例如苯、甲苯、二甲苯和乙烯基、氯化物、甲基溴等。該種方法對(duì)于處理活性炭難以冷凝和吸收的低沸點(diǎn)和氯化有機(jī)物的效果非常好。

3.6集成治理技術(shù)

集成處理技術(shù)是將上述六種處理技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，并與實(shí)際情況完美結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)揮發(fā)性有機(jī)廢氣的處理。現(xiàn)階段，一些集成處理技術(shù)已應(yīng)用于揮發(fā)性有機(jī)廢氣的處理。如吸附技術(shù)與溶劑吸收技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，有效回收高濃度苯乙烯類廢氣。吸附劑再生過(guò)程充分利用吸附富集和催化氧化技術(shù)，自催化燃燒產(chǎn)生的熱量用于脫吸以恢復(fù)吸附劑的活性，節(jié)約二次能源。投入實(shí)際使用時(shí)發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)不僅處理效率高，而且功耗極小，發(fā)展前景看好。

3.7膜基吸收凈化技術(shù)

膜基的吸收和凈化技術(shù)主要依賴于兩種類型的中空纖維膜。首先，吸附劑脫吸所使用的膜，其次，吸收大量揮發(fā)性強(qiáng)的有機(jī)氣體的膜和用于處理有機(jī)廢氣的吸收粘合劑一樣具有很高的氣體溶解度，但需要注意的是，而這種吸收劑只用于溶解有機(jī)廢氣，不會(huì)影響其他氣體的化學(xué)成分。也就是說(shuō)，在空氣中沒(méi)有溶解作用。作為一種不揮發(fā)、無(wú)毒的溶劑，吸收劑從環(huán)境中吸收了大量的有機(jī)廢氣，在環(huán)境治理中發(fā)揮著重要作用。

3.8活性炭纖維治理技術(shù)

目前，活性炭是我國(guó)常用的吸附劑。活性炭纖維吸附處理技術(shù)是簡(jiǎn)單的活性炭纖維吸附處理技術(shù)的升級(jí)版。吸附比以前更強(qiáng)，效果會(huì)更明顯。由于在處理過(guò)程中我們添加了大量活性炭原子纖維，因此在活性炭原子纖維的外部會(huì)被活性碳原子涂層覆蓋?；钚蕴坷w維處理技術(shù)的原理主要是因?yàn)榛钚蕴康膬?nèi)外表面都有很多活性炭原子。使用這些具有高吸附能力的環(huán)保活性炭纖維，可以有效處理?yè)]發(fā)性有機(jī)廢氣?；钚蕴坷w維加工技術(shù)本身具有非常特殊的化學(xué)和物理結(jié)構(gòu)。研究表明，活性炭纖維的特殊結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了吸附能力，具有表面積增加、吸附速度更快、對(duì)VOCs處理能力更強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，所以目前這項(xiàng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯。然而，活性炭的回收和進(jìn)一步處理已成為一個(gè)新的令人煩惱的問(wèn)題，研究人員必須不斷努力解決這個(gè)問(wèn)題。

四、揮發(fā)性有機(jī)廢氣污染的防治及治理

揮發(fā)性有機(jī)氣體污染行業(yè)多，有著復(fù)雜的成分、不同的濃度和氣體流速。揮發(fā)性有機(jī)廢棄氣體處理必須從源頭和末端做起，源頭控制必須是重中之重。源頭控制必須通過(guò)改進(jìn)控制、制造過(guò)程中的有害廢氣的監(jiān)測(cè)分析和利用創(chuàng)新的工藝技術(shù)設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

4.1加強(qiáng)揮發(fā)性有機(jī)廢氣源頭和過(guò)程控制

一則是在工業(yè)生產(chǎn)中，特別在對(duì)于石油化工、煤炭產(chǎn)品加工等相關(guān)行業(yè)，積極主動(dòng)倡導(dǎo)和支持鼓勵(lì)化工企業(yè)不斷優(yōu)化清潔生產(chǎn)工藝。二則是以揮發(fā)性有機(jī)物產(chǎn)品為主要原料的生產(chǎn)廠家需要加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備和清潔生產(chǎn)工藝流水線等零部件的日常檢查和保養(yǎng)維護(hù)，如泵體、閥門(mén)、法蘭、物料儲(chǔ)運(yùn)裝置等易泄漏的設(shè)備和部件應(yīng)予加強(qiáng)。防止管道組件和廢氣泄漏造成的損壞。

4.2加強(qiáng)揮發(fā)性有機(jī)廢氣監(jiān)測(cè)

為實(shí)現(xiàn)揮發(fā)性有機(jī)廢氣排放控制，為有效減少嚴(yán)重的大氣污染，生態(tài)環(huán)境保護(hù)部門(mén)應(yīng)切實(shí)加強(qiáng)安全監(jiān)管，積極組織引導(dǎo)處理企業(yè)人員使用揮發(fā)性有機(jī)化學(xué)廢氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備。各級(jí)有關(guān)處理人員要切實(shí)加強(qiáng)使用揮發(fā)性有機(jī)化學(xué)廢氣綜合處理裝備的日常維護(hù)保養(yǎng)，建立日常安全管理工作記錄，完善設(shè)施相關(guān)安全管理制度和操作規(guī)范，確保設(shè)備、工具正常工作運(yùn)行。

4.3優(yōu)化工業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)

目前，我國(guó)目前總體而言大氣污染較為嚴(yán)重，大氣污染綜合治理迫在眉睫。積極支持推動(dòng)和鼓勵(lì)化工減少使用揮發(fā)性有機(jī)廢氣排放，鼓勵(lì)化工企業(yè)改造升級(jí)生產(chǎn)工程技術(shù)和應(yīng)用生產(chǎn)工程設(shè)備，開(kāi)發(fā)和推廣清潔生產(chǎn)工程技術(shù)和化工設(shè)備，減少揮發(fā)性有機(jī)氣體的排放。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，工業(yè)的快速經(jīng)濟(jì)發(fā)展給我們賴以生存的自然生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了一定的環(huán)境污染。在這種特殊情況下，需要我們科學(xué)合理地開(kāi)展揮發(fā)性有機(jī)廢氣處理技術(shù)，為我們建設(shè)一個(gè)資源節(jié)約型和生態(tài)友好型經(jīng)濟(jì)社會(huì)體系奠定良好基礎(chǔ)。

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