试析有机废气中挥发性有机化合物的净化技术

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  摘要:废气当中的挥发性有机化合物,会对周遭的环境造成一定的污染,进而影响到空气的质量,所以对其进行有效的净化处理,便显得尤为重要。如今,有机废气中挥发性有机化合物的净化方式,包括燃烧、生物净化技术及放电等离子体技术等。选择恰当的治理方案,一方面需要考虑到净化技术的可行性,还要考虑到技术的经济适用性。根据污染物的性质、净化需要,以及技术的适用性等,并结合生产过程的实际情况与净化设备的成本投入、回收效益等方面的内容,进行全面的考虑,进而可以在提升企业经济效益的同时,还可以对环境起到一定的保护作用。
  关键词:有机废气;挥发性有机化合物;放电等离子体技术
  引言
  挥发性有机化合物,是石油化工、喷漆、印刷等行业,排放的一种污染物。而有机废气是一种威胁人们身体健康的物质的,它可以与空气当中的二氧化氮,产生一定的化学反应,进而生成O3,并形成化学光物,而且带有一股刺鼻的气味,可以对人的呼吸道及眼睛,产生强烈的刺激,形成一种带毒的物质。在环境当中的燃烧,会破坏臭氧层的保护功能等。本文正是在这样的背景下,对有机废气中挥发性有机物的净化技术进行了分析和阐述,有效地减少了有机溶剂的用量,同时减少了化学工业中有机物的排放,采取正确的方式,科学合理地处理有机物。
  1.燃烧处理有机废气中的挥发性有机化合物
  1.1 直接燃烧法
  如果废气当中,存在着大量的有害物质,而且浓度较高或是燃烧值较高时,可以使用直接燃烧的方式。燃烧只有发出足够的热量,才可以有效的散发到空气当中,并保证燃烧的持续性。通过这种处理方式,所需的设备主要有燃烧炉、窑等,或是通过某类特殊的装置,将有机废气引入到锅炉之中,当作燃料进行燃烧[1]。
  1.2 热力燃烧法
  如果废气当中,存在着大量的有害物质,而且浓度较高或是燃烧值较低,无法支持燃烧时,可以使用热力燃烧的方式。在使用这种方法时,可以通过辅料的作用,对废气的燃烧起到一定的辅助作,并将温度提升到可燃所需要的温度,使有机废气中的挥发性有机化合物,可以充分的燃烧,并产生一定的化学反应。燃烧的方式,包括离焰、配焰燃烧系统两种[2]。
  1.3 催化燃烧法
  该种方式的流程,可以分为几个步骤。首先,含有机成分的气体,经过预先的处理,使其中的粉尘、液滴等物质消失,然后再经由风机的作用,使废气在通过预热的处理之后,使其达到燃点,最后将其引入到化学反应器当中,进行催化燃烧的步骤。
  2 .生物技术处理有机废气中的挥发性有机化合物
  该种处理技術,是在微生物处理看技术的基础之上发展而来,与废水生物处理的不同,主要体现在挥发性有机物,需要通过气相到液相的进程。该种方法的本质是对有机废气,进行的分解的处理,使其由原来的气体分解成液体或是其他形态,进而对废气进行净化处理,微生物可以对有机废气中的污染物,进行有机的降解[3]。
  该项技术的净化原理,可以根据常规的生物膜理论,进行全方位的解读。生物反应器在对废气进行处理时,需要经过三个步骤。首先,有机废气中的污染物被暴露在水中,并溶解到水质中。第二,有机物溶解到水中之后,它会在浓度的作用下,推动生物膜的形成,并被溶液之中的微生物吸收并猎取;第三,进入微生物的有机污染物将在自身代谢中分解、纯化,作为能量和营养源,最终转化为纯无机物质(二氧化碳、水等)和细胞组分。
  3.放电等离子体技术
  目前,该技术主要有电子束法、电晕放电法等。电晕放电法是最常用的方法之一。二十世纪中后期日本的MASUDA创造了脉冲电晕放电。NIFUKU等人,采用这种反应器对苯(C6H6)、甲苯(C7H8)等多种单环芳香烃,做出了细致的降解研究,通过一系列的试验研究发现,脉冲提升的时间约为100ns,频率是60Hz,最大电压值为25kV,停留时间不超过2s时,它的净化效率额可以达到百分百。但这种技术的主要弊端是能量消耗的问题,过大的能量极大的限制了它的有效应用。
  直流电晕放电,则是在直流高压的状态下,使用放电极表层的高场强区,形成电晕的一类放电方式。它对挥发有机物的净化原理,与脉冲方式极为相像。但为二者的和构成,却有着较大的差距,想要构成耗能较低且保证平稳运行的流光电晕,就需要对电晕的反应器做出相应的改进。若使用常规的反应器构造,例如使用线管式及线板式构造,则直流电晕放电的电晕区,就不会很大,但是这仅仅局限于放电极表层或者是尖端的周边,而且电流也不是很强,所以挥发有机物的净化处理效果,也不是十分的明显。
  此外,添加催化剂也能提高挥发性有机物,在排放过程中的降解效率。光催化氧化法中的二氧化钛正逐渐引起人们的重视。LI等人利用该组合催化剂的直流电晕,对C7H8进行降解实验,发现催化剂对它的降解效率非常高,最大的降解效率接近90%,与此同时能量的利用效率,也获得了显著的提高。
  因为该项处理技术处理挥发有机物的反应较为繁琐,所以会受到外部环境因素的影响,关于这方面的研究有很多。KIM采用电子束法的方式,对C6H6、C7H8过程中的影响因素,进行研究和处理。并对电子束辐射的照剂量、反应温度等因素,进行了深入的研究及论述,结论发现,对不同浓度的挥发性有机化合物辐照剂量都存在一个临界值,超过临界值之后,再增加辐照剂量不会提升净化效率;在反应的过程当中,添加适当的湿气溶胶或是水蒸气,对C7H8的去除率分别提升了10%和15%~20%,显示在一定的范围当中,湿度的加大对反应的进行,有着极大的促进作用,这是因为出现了大量的OH-;在通过对温度的研究,可以发现35~100 ℃内C7H8的降解效率不会发生显著的变化,温度提升到170 ℃之后,降解的效率却显著变小,发生这一现象的缘由是C7H8主要经过两种方式,进行快速的分解,如下所示:
  其中,第二种发挥着主导的作用,但是当温度在117~207 ℃范围以内时,第一种化学反应,要明显好于第二种,但是因为第二种反应是放热的反应,所以发生了后半部分的反应,括号中显示的化合物又被分解成C7H8与OH,进而影响了有机物的分解效率,该项净化技术的研究方向集中在两个方面。第一。开发可以同时处理各种污染物;(2)和催化剂使用及其他技术的结合,可以有效的提升能量的使用效率及处理效果。
  4.结论
  综上所述,在对有机废气中的挥发性有机化合物,进行净化处理的过程中,会应用到燃烧处理技术、生物处理技术,以及放电等离子体技术等。所以在论述的过程中,围绕这三种技术展开。其中,重点论述了放电等离子体技术。该种技术还可以细分为电子束法、电晕放电法等,通过这两种方法的使用,可以有效的提升有机废气的处理效率,在保证成产效率的同时,提升企业的经济效益。有机废气污染,对空气质量及人的身体健康,有着极大的威胁。是以对有机废气中的挥发性有机化合物,进行净化技术方面的考虑,便显得尤为重要。通过净化技术的研究,可以有效降低生产的投入成本,并对各种有机污染物进行综合全面的净化,进而从根本上,解决这一环境污染问题。
  参考文献:
  [1]赵磊,王筱喃,王新,刘忠生.石化VOC废气深度净化技术开发及工业应用[J].环境工程,2016,34(S1):569-571+579.
  [2]挥发性有机废气吸附+催化燃烧净化技术[J].中国环保产业,2016(06):72.
  [3]钟朗丁,梁旭林.工业废气中挥发性有机化合物的净化技术[J].资源节约与环保,2016(01):141.
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