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VOC废气治理工程技术

来源:http://yuxi.jiazhoutec.com/news1027376.html发布时间:2024-07-05 11:39:00

VOC废气治理工程技术

目前我国的主要的大气污染排放物除了二氧化硫SO2、氮氧化物NOx和颗粒物之外,还有大量VOC废气。我国的工业企业对生产中产生的VOC废气治理仍处于初级阶段,对自然生态环境造成了很大的污染。随着人们生活水平的不断提高,对健康问题的重视度随之提高,对各种有害气体的防治也日渐重视。不同的VOC治理技术在适用性上存在着较大的区别,因此,企业在实际治理应用中需根据项目实际情况,因地制宜,采用有针对性的治理方案。


1VOC废气的危害

VOC是活泼的、有危害的挥发性有机物的统称。VOC是工业生产过程中十分常用的有机溶剂,因其具有高挥发性,在使用的过程当中不断地向空气中挥发。在印刷、石油化工、医药、人造革、电子元器件、家具等行业中属于日常消耗类生产资料,使用量和挥发量都非常大。同时,工业生产中燃料的燃烧及燃料汽车行驶过程中也会产生大量的VOC气体。这些有机化合物存在于空气中,对人体和生态环境都有很大的危害。

VOC类气体污染过的空气会对人体的内脏产生伤害,导致人体出现慢性或急性中毒甚至死亡的现象。例如苯类物质,不仅可以通过呼吸系统进入人体,还可以直接透过皮肤被人体吸收,从而进入到人体的内脏和血液循环当中,轻则引发胸闷、头痛、呼吸不畅、肺气肿等症状,重则对内脏产生器质性伤害,引发造血功能障碍、癌症等严重疾病,还可能会损伤人体的中枢神经系统,甚至引发神经系统功能障碍。大规模高浓度苯蒸汽挥发的情况下,会引起急性中毒而死亡。苯类已被公认为是强致癌物质。VOC中的碳氢化合物和氮氧化物能够参与大气中的光化学反应,产生光化学烟雾、雾霾等,同时破坏地球臭氧层、产生温室效应。此外,VOC废气中有一部分成分在一定浓度情况下具有易燃易爆特性,如不加处理或处理不当容易造成爆炸事故。

2VOC废气治理现状

由于历史原因,多年的工业化进程中排放的大量废气已经使我国的自然生态环境出现了很大变化,环境污染非常严重,雾霾天气遍布全国。随着科学技术的发展和人们知识水平的普遍提高,环境治理越来越受到重视。由于挥发到空气中的VOC气体不容易控制,而且危害非常大,因此最有效的方法是控制它的产生。鉴于此,国家不仅出台了很多法律法规、行业环保标准及规范文件,同时还投入了大量的资金支持VOC治理工作。近年来,企业也按照国家要求在使用燃料时应用废气处理设备,或选用了环保燃料或其他清洁能源,对于工业用溶剂也尽量选择污染小的种类,同时对反应过程进行管理,大大减少了VOC的排放量。对于人们的出行,国家也大力宣传倡导绿色出行,多使用公共交通,减少私人车辆行驶,同时部分车企还开发了不会产生尾气的新能源汽车,部分车辆出厂时安装了尾气处理装置,很多地区也陆续推出了车辆限行政策,但治理效果仍然不够理想。目前VOC的排放量虽然得到了很大程度的控制,但由于工业生产一直在继续发展,VOC废气的成分越来越复杂,处理难度越来越大,因此,VOC废气的治理工作仍然存在着相当大的挑战。


3VOC废气治理技术

目前我国应用比较普遍的VOC废气治理技术主要有以下几种。

3.1冷凝技术

冷凝技术是根据有机物质有着不同的挥发温度和饱和度的原理,利用降低或提高系统压力或温度的方式,提取蒸汽环境中的有机物,来达到净化空气的目的。对于生产过程中产生VOC废气较多的企业空气净化效率非常高。冷凝技术操作起来没有太高的技术要求,但对冶炼、水性油墨印刷等产生的VOC废气浓度较低的行业来说,废气治理效果不佳,应用效率比较低,如果要提高效率则需要引进更为先进的技术和设备,当然这就会产生较高的治理成本。由此可见,冷凝技术仅适用于产生VOC废气浓度高、面积小的生产企业的VOC废气处理或预处理。

3.2燃烧技术

燃烧技术是指通过燃烧来实现VOC废气的治理与空气净化。燃烧技术主要有三种类型:一是直接燃烧VOC废气,这种方式能够比较容易地消除大面积的废气,但因为有些VOC气体的燃点比较高或者具有特殊的燃烧条件甚至不可燃,所以治理效果并不太好;二是使用其他物质对VOC气体进行引燃,这种方式可以使部分难燃的气体变得易于燃烧,加速燃烧进程,但引燃物质消耗量较大,治理成本较高;三是通过使用催化剂与VOC废气发生氧化反应,使VOC废气分解成二氧化碳和水,相比前两种燃烧技术,使用催化剂的燃烧对温度的要求比较低,可以使VOC废气中燃点高的气体在低温条件下发生燃烧,治理的效率更高,治理成本也比较经济。但需要注意的是,硫、卤素等物质在燃烧时容易对生态环境产生二次污染,因此,当待治理的VOC废气中存在这两类物质时则不宜使用燃烧治理技术。

3.3吸收技术

吸收技术是利用废气中的有害物质具有水溶性的特性进行VOC废气治理。VOC溶解入水中之后被微生物吸收并代谢成无害物质,从而实现VOC废气的净化处理。吸收技术操作简单,没有太高的技术要求,小范围内的废气治理效果是不错的,但如果治理面积较大则会浪费过多的水资源。

在利用水来溶解废气的思路下,还可以使用其他挥发性较弱的液体作为溶剂进行VOC的吸收治理。这种吸收技术在实施前需要提前做好充分的VOC废气成分分析工作,理清各种可以与VOC废气成分发生化学反应的溶剂,并在其中找出废气溶解后不会产生二次污染的溶剂应用到VOC废气治理当中,从而实现VOC废气的净化处理。这类吸收技术中化学反应通常在常温下即可进行,对于浓度高、压力大的VOC废气治理效果非常好,但是用于吸收技术中使用到的装置具有一定的专业性要求,存在设备腐蚀问题,且不方便进行大面积VOC治理操作,因此在实际使用中也有一定的局限性。

3.4提取分离技术

提取分离技术是指将VOC废气中的有害物质分离出来,对气体中的有用成分进行回收利用,不仅可以减少VOC废气的污染,还可以实现资源的回收再利用。不过该治理方式对于设备及技术的要求都比较高,需要较大的资金支持,对于含有的有用成分利用价值较高的VOC废气具有较高的适用性,在大范围内的VOC废气治理中时也可以减少成本的分摊。

3.5吸附技术

人们在家庭当中经常使用活性炭来吸收新房装修时产生的甲醛,这实际上就是利用活性炭的吸附作用对VOC废气进行的治理,也是最常用的治理技术。吸附技术就是利用一些具有吸附作用的材料对VOC废气进行吸附,实现VOC废气治理,净化空气。吸附技术不仅效果好,而且是众多VOC治理技术中要求最低的技术,并且吸附材料的获取通常很容易,成本也很低,这也就使它成为应用最普遍的一种VOC废气治理技术。但需要注意的是,吸附材料通常不是可以无限吸附的,而是具有一定的吸附饱和度,当吸附材料对VOC废气的吸附达到饱和以后,需要及时进行处理。对于家庭VOC废气处理来说,可以将活性炭放在阳光下暴晒以使VOC废气脱离碳体,或及时更换新的活性炭。在家庭中使用活性炭治理VOC实际上只是净化小面积的室内空气,最终VOC还是排到了室外的大气之中,并没有达到最终的治理效果。对于工业上利用吸附技术,通常会联合其他技术进行治理,以完成VOC废气的最终净化,不会污染空气。在吸附材料的选择上,通常会使用沸石分子筛,它的吸附饱和度更高,如果在吸附过程中同步进行技术处理对废气进行加压,则可以实现沸石分子筛的重复利用,而且它可吸附的废气种类也更广泛。在VOC被吸附材料吸附之后,通常还要联合其他技术手段对被吸附的VOC废气进行回收利用。如联合使用冷凝技术,利用水蒸气加热将VOC分离出吸附体,然后对气体进行加压冷凝提取,再对冷凝液体进行提纯等。这就比家庭治理对技术和设备的要求要高得多,适合用于回收价值较高的情况。

4VOC废气治理技术的应用前景

我国在VOC废气治理的过程当中,对冷凝技术、燃烧技术、吸收技术、提取分离技术、吸附技术的使用比较普遍,经过多年的应用,这些技术已经相对比较成熟,很多时候都会对这几种技术进行联合使用,以使VOC废气的治理更为全面和高效。但是,随着市场需求的不断变化,工业技术的高速发展,VOC废气的种类越来越繁多,成分越来越复杂,治理难度也越来越大。在科技高速发展的加持下,一些全新的、高科技的治理技术也就应运而生,它们在VOC废气的治理上充分体现了现代科学技术的力量,在VOC废气治理上更为高效和经济,具有很强的发展潜力。

4.1微生物技术

微生物技术是使VOC参与到微生物新陈代谢的生命活动当中,通过微生物的新陈代谢活动将有害物质代谢为二氧化碳、水、其他无害的无机盐或微生物细胞质,从而达到治理VOC的目的。微生物治理技术的原理比较先进,但实际技术操作上比较简单,而且治理成本比较低,同时也不会对自然生态环境产生二次污染,治理面积可大可小,具有很广泛的适用性,是值得大力推广的VOC废气治理新技术。

4.2等离子体技术

等离子体技术是指人为构建活性离子,使其在高压放电的状态下破坏VOC废气成分结构中的碳碳键和碳氢键,将VOC废气中的有害成分转化为水和二氧化碳。等离子体技术是一种新型的、处理效率非常高的VOC废气治理技术,其操作过程中设备的损坏和折旧都很缓慢,材料成本投入也比较低,可以对大面积的VOC废气进行治理。但是该项技术在前期需要购置的处理设备价格比较贵,对于中小企业来说存在很重的成本压力,因此目前市场上对其应用还比较有限。等离子体治理技术是当前科技发展的结果,也会随着科技的不断发展而发展,一旦其设备的生产制造技术得到更进一步的提高,设备成本降低到市场大部分企业可以接受的程度,该技术将对VOC废气治理产生巨大贡献。

4.3光催化技术

光催化技术就是使用特定的催化剂,在光能的作用下对VOC废气进行治理。该项技术的治理面积可大可小,应用前途广泛。该项治理技术中所涉及到的光能是非常容易得到的,因此,催化剂就成了该技术的关键所在。目前应用比较普遍的是半导体材料,其催化效果佳、成本低且不会对自然生态环境产生二次污染。近年来,随着科技的不断发展,人们发现了比半导体更为高效的催化剂材料,它就是现在非常热门的纳米材料。纳米材料在生产和使用的过程当中在安全性和环保性方面的表现比半导体更为优秀,从VOC治理效果方面来看,是非常理想的催化剂材料,不过就目前而言,它的生产或采购成本还比较高,因此导致使用纳米材料来对VOC废气进行光催化治理的成本比较高,目前在市场上的应用也不特别广泛。当然,随着科技的不断发展进步,其生产技术会越来越先进,生产成本也会随之下降,从而在VOC的光催化治理技术中得到普遍地推广应用,使整体的VOC废气治理工作更上一个新台阶。

综上所述,社会工业的飞速发展带来了不断的自然生态环境污染,人们的生存空间和身体健康受到严重威胁,因而对污染的治理也越来越关注。VOC废气的治理技术也在这种情况下越来越具有多样性和针对性,每一种治理技术都具有各自的优缺点和适用性,因此,在实际的VOC废气治理工作当中,应充分分析、结合实际情况和需要,选择最为合适的治理技术,当治理情况较为复杂时,可以对多种治理技术进行联合使用,以提高治理效率和效果,减少环境污染,保护我们的身体健康和赖以生存的自然生态环境。相信在人们不断提高的生活品质要求和科技发展的共同作用下,VOC废气治理技术必定会不断朝着更为高效、绿色、经济的方向发展,使VOC废气治理工作更为简单普遍,还人们一片蓝天净土。文章转自富阳生态环境局

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