化工废气中的VOCs废气治理技术研究

化工废气中的VOCs废气治理技术研究

李兵

航天凯天环保科技股份有限公司 湖南省长沙市 410100

摘要：近年来，我国的化工行业获得了较大的发展空间，但是，化工行业生产经营过程中通常伴随着有机废气的排放，有机废气会危害生态环境，影响身体健康，也有可能导致气候变化。伴随社会环保意识的不断提升，加强对有机废气的治理，积极应用治理新技术已经成为化工行业的共识。基于此，文章首先分析了VOCs废气治理的必要性，然后对具体的治理技术措施及治理过程管理措施进行了研究，以供参考。

关键词：VOCs废气；治理技术；质量控制

1、VOCs废气治理的必要性分析

挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds，VOCs）是一类在常温下易挥发的有机化合物，广泛存在于化工行业的生产过程中。VOCs的排放对环境和人类健康造成了严重的影响。据统计，化工行业是VOCs排放的主要来源之一，其排放量占总排放量的约30%。VOCs废气的排放不仅会导致大气污染，还会对大气中的臭氧层形成产生破坏，对人体呼吸系统和神经系统造成损害，甚至引发癌症等严重疾病。因此，对化工行业中VOCs废气的治理技术进行研究和应用具有重要的背景和意义。

2、VOCs废气治理技术应用

2.1吸附治理技术

吸附治理技术主要分为直接吸附、回收吸附、新式催化焚烧吸附等方式。首先，在这种直接吸收的方法中，其要根据其本身的吸收能力，来吸收VOC的尾气；以达到净化空气的目标。而且，因为活性炭本身就有很强的吸附性能，所以这种方法的空气清洁率可以高达90%，而且这种方法使用简便，设备简单，设备简单，成本低廉，可以对VOC废气的污染进行有效的治理，但活性炭也要定期更换，以免吸附的污染物过多而减弱了它的吸附能力。其次，再生吸附法，这种方法主要是利用纤维活性碳来吸收VOC气体，使得VOC气体处于接近饱和的状态；完成了蒸气回流，解吸完毕后，再用活性碳进行吸附。最后，采用催化燃烧的方法，这种方法在初期没有太大的投资，后期的运营费用也比较低，整体来说比较稳定。在采用这种方法处理VOC气体时，需要将其强制吸入热风，以达到完全的净化效果。该方法适用于浓度低，外部空气流量大，含有大量VOC气体的环境。

2.2冷凝治理技术

凝结法处理的基本原理是：在不同的温度下，有机物的饱和程度也不一样；可改变有机污染物的含量，将有机化合物抽出后，可有效地去除VOC气体，降低有毒气体的毒性；在这个时候，挥发性有机化合物气体进入空气中会产生轻微的污染。同时，在浓缩萃取有机物质的同时，萃取出的有机物质也可以回收再用。它是一种节约型的治理技术。凝结法工艺简单、效率高，在一般VOC气体处理中具有普适性。但是，值得关注的是，烟花爆竹等高风险产业，其排放的气体比较特殊，难以采用凝结法处理有机污染物；这种方法费时费力，而且效果不佳，所以凝结法不适用于这类危险气体的分离和处理。

2.3生物治理技术

VOCs废气治理的绿色生物技术主要有生物滤床和生物洗涤法。它们利用微生物代谢能力降解VOC成无害产物。生物滤床是环境友好的典型代表，其通过设计微生物与固载体共生的床层结构，实现气流中VOCs的高效生物降解。微生物的活性和床层材料是核心。滤床技术适用于处理大流量低浓度废气，成本效益突出。优化运行条件，提高微生物活性的稳定性，是推广滤床技术面临的主要难题。当前研究热点即在于筛选和培育降解VOCs的特异功能菌，并设计创新滤料，实现生物滤床的环境适应性和治理动力学的优化升级。生物法是VOC治理中的绿色技术代表，主要包括生物滤床和生物洗涤两大类。生物滤床利用微生物附着的固体床层降解气流中的VOC，工艺简单，处理大气量废气成本低，环境影响小。而生物洗涤则是在水体系中利用微生物代谢作用降解可溶性VOC，尤其适合处理含湿性大、恶臭气体。两者共性在于过程温和，不产生二次污染，且能耗极低。这与物理化学方法形成优势互补。当前生物技术面临的挑战在于进一步扩展适应的VOC种类与浓度范围，提高处理动力学，实现稳定高效运行。这需要深入研究微生物-VOC相互作用机制，以及优化外界条件对微生物活性的影响。发展和应用生物法等绿色技术，将有力推动VOC治理向更高水平突破。这意味着污染治理成本降低的同时，也能减少二次污染对环境与健康的潜在危害，符合节能减排和生态文明建设的重要方向。因此，生物技术必将在VOC治理中发挥更大作为。

2.4吸收技术

吸收法属于当前应用最为广泛的一种废气处理工艺，兼具操作简单、费用投入小等方面优势，受到广大化工企业管理人员的青睐。①物理吸收法。将挥发性低的溶剂作为吸收剂，以实现对气相污染物的吸收，随后再依据吸收剂与污染物之间的物理性质差异作分离操作。此方法通常用于废气风量较大、挥发性有机物浓度较低废气的处理。对于吸收剂的选择，要符合下述要求：蒸气压较小；吸收质能在吸收剂中呈现出较强的溶解度；粘度较小；具有良好的稳定性、抗氧化性以及抗乳化性等；对设备不会形成腐蚀作用；无毒无害，并且价格低廉，来源广泛；②化学吸收法。使废气当中的污染物和吸收液当中的物质发生化学反应，以实现对污染物的吸收。当前，最为常用的化学吸收法包括碱洗吸收、酸洗吸收以及氧化吸收，经过处理的废气污染物通常不进行回收，并且要对吸收液作定期更换处理。

2.5吸附技术

吸附法指的是利用吸收剂与吸附质之间的分子吸引力或化学键力，从气相中将吸收质分离的废气处理方法。依据吸附质和吸附剂之间作用力上的差异，可将其具体划分为物理吸附与化学吸附两种。常用的化学吸附材料包括酚醛吸附树脂与壳聚糖等，通常将此方法用于水相有机污染物的去处，而在废气处理中的应用情况较少。而物理吸附材料则包括活性炭、硅胶、沸石以及活性氧化铝等，上述吸附剂呈现为孔状结构，因此比表面积相对较大，能够呈现出较强的吸附效果。此外，吸附剂再生能力强，可进行回收，因此其适用范围较广。相关研究显示：相比于蜂窝状或颗粒状的吸附材料，纤维状材料能够呈现出更高的吸附速率。与其他废气污染治理方式相比，吸附法不仅能耗较低，而且去除率较高，能够呈现出优质的经济效益和环保效益。然而，若是废气当中含有胶体物质，容易造成吸附剂失效，并且吸附法需要配置规模庞大的设备，处理流程具有较强的复杂度。

2.6 焚烧处理技术

所谓焚烧处理，是通过有机废气所具有的可燃特性对其进行消除处理的技术措施。挥发性有机物废气在进入到燃烧室当中以后，依据相关技术要求设置燃烧室温度，并补入过量空气，通过燃烧使有机污染物向二氧化碳和水等无害物质转化。当前国内较为常用的燃烧处理技术包括两种：①直接燃烧法。将挥发性有机物废气直接输入燃烧室作高温燃烧处理。此方法通常用在对浓度和为其温度较高的废气处理中，处理过程需要较大的温度，通常为1000°C左右。倘若燃烧温度无法达到工程设计温度时，便要添加一定量的柴油、天然气等燃料。由于废气在经过燃烧之后会具有较高的温度，因此可以对这部分热量加以回收再利用，比如用作废气预热或烧水等。直接燃烧法因为处理过程有明火存在，因此技术应用危险程度相对较高。如果废气当中可燃组分体积浓度介于爆炸的下限与上限之间，则不适合采取直接燃烧法进行废气处理，有可能会造成火焰沿管道向后燃烧，继而引发爆炸。为保证利用直接燃烧法处理废气的安全性，要严格限制废气当中挥发性有机物的浓度，应处于25%以下；②催化燃烧法。使用催化剂降低挥发性有机物废气的起燃温度，在此温度条件下可燃性有机物可以实现无焰燃烧，继而将有机物转化为二氧化碳和水。此处理技术的燃烧温度通常介于300-500°C之间，兼具起燃温度低和能源消耗低等优势。比较常用的催化剂包括Cu、Fe、Ti以及Pt等。

结语

综上所述，VOCs废气治理工作的有效落实对于保障生态平衡、保护生物多样性和人类健康都会起到至关重要的作用，应当引起我们的关注和重视。相关企业需要秉承具体问题具体分析的原则，明确VOCs废气的具体构成及影响，并科学选择技术方法，加强技术应用规范，提升VOCs废气治理效果。

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