劉玉潔

（南通奇靈新材料科技有限公司，江蘇 南通 226300）

隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展，有機(jī)廢氣的產(chǎn)生與工業(yè)技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)出正比的趨勢。在改革開放初期，政府對于大氣環(huán)境污染的認(rèn)識度不高，把重心都放在了經(jīng)濟(jì)發(fā)展建設(shè)方面，導(dǎo)致我國大氣污染越來越嚴(yán)重。近年來，國家加強(qiáng)了對環(huán)境和生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的重視度，因此，有機(jī)廢氣的排放成為了相關(guān)部門的關(guān)注重點。同時，對于工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)來說，有機(jī)廢氣的凈化處理也已成為了企業(yè)的工作重心[1]。

1 有機(jī)廢氣的特性及產(chǎn)生原理

有機(jī)廢氣主要來源于工業(yè)化工生產(chǎn)，在該行業(yè)生產(chǎn)過程中，由于有機(jī)物的化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生了一定的無用氣體，這些氣體具有很高的揮發(fā)性，且活性極強(qiáng)。如果這些工業(yè)廢氣不經(jīng)處理就排放到自然環(huán)境中，將會給大氣環(huán)境帶來嚴(yán)重污染。

有機(jī)廢氣產(chǎn)生的主要原因是燃料的使用或是工業(yè)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)，如：煤炭和石油的燃燒會產(chǎn)生大量CO2，該氣體會直接給大氣層帶來影響，造成溫室效應(yīng)，給環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞。2020年“雙碳”目標(biāo)的確立，對CO2廢氣進(jìn)行高效治理就成為了環(huán)境管理中的重點內(nèi)容之一。同樣，由于工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的SO2，NO等氣體，也是環(huán)境管理中重點治理的目標(biāo)。

2 有機(jī)廢氣的危害及治理現(xiàn)狀

有機(jī)廢氣的危害從地理環(huán)境上區(qū)分，包括室內(nèi)危害和室外危害。在室內(nèi)，由于化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的有機(jī)廢氣，在密封的空間會對人體造成直接危害，這種危害會隨著人們在室內(nèi)所處時間的增長而變得更加危險。根據(jù)可靠數(shù)據(jù)分析，長時間的吸入有機(jī)廢氣，能夠讓人體的BP神經(jīng)系統(tǒng)受到嚴(yán)重?fù)p傷，嚴(yán)重情況下會出現(xiàn)昏迷甚至死亡現(xiàn)象。而被釋放到室外的有機(jī)廢氣，如果直接被排放到大氣層，會嚴(yán)重影響人們的生產(chǎn)生活環(huán)境，且對動植物的生長也會造成一定傷害。

目前，經(jīng)常會出現(xiàn)霧霾現(xiàn)象，其主要原因就是大量有機(jī)廢氣的排放。自21世紀(jì)初，我國越來越關(guān)注有機(jī)廢氣的排放，對工業(yè)廢氣的排放標(biāo)準(zhǔn)要求也日益嚴(yán)格，并通過創(chuàng)新與改革的方式提高了有機(jī)廢氣的處理效果。因此，在有機(jī)氣體的凈化處理過程中，需要根據(jù)有機(jī)氣體的固有特點進(jìn)行個性化的治理，從而提高有機(jī)氣體的凈化處理能力，且使工業(yè)生產(chǎn)能科學(xué)有序地發(fā)展下去[2]。

3 傳統(tǒng)有機(jī)廢氣治理技術(shù)討論

有機(jī)廢氣具有極高的危害性，必須在工業(yè)生產(chǎn)加工階段進(jìn)行及時、科學(xué)的治理。

3.1 冷凝有機(jī)廢氣凈化處理技術(shù)

冷凝廢氣凈化處理法是對有機(jī)廢氣進(jìn)行治理的一種有效技術(shù)，該技術(shù)處理有機(jī)廢氣的主要工作原理為：利用不同物質(zhì)在不同溫度下產(chǎn)生不同變化的特性，采用蒸汽冷凝的方式進(jìn)行污染物質(zhì)的排除。但多數(shù)情況下，經(jīng)過冷凝處理后的廢氣都達(dá)不到國家要求的廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)，后續(xù)還需經(jīng)過其他方式進(jìn)行處理，才能滿足國家的排放要求。

冷凝廢氣凈化處理方法一般采用8個步驟，具體流程如表1所示。

表1 冷凝廢氣凈化處理8步走方法

按照表1所示步驟，可測出廢氣的煙氣濕度。煙氣的濕度測試對于廢氣的凈化處理有直接關(guān)系，濕氣過重的有機(jī)廢氣，需經(jīng)過干燥處理后，才能應(yīng)用相關(guān)凈化處理技術(shù)。

3.2 吸附處理技術(shù)

該處理技術(shù)是當(dāng)前我國常用的廢氣處理技術(shù)之一。其工作原理是，在進(jìn)行有機(jī)廢氣凈化吸附處理時，首先要采用吸附劑來吸附廢氣中的污染物，使污染物通過物理匯集或化學(xué)反應(yīng)的方式吸附在吸附劑的小孔縫隙之中，從而實現(xiàn)對廢氣的吸附處理，而處理后的廢氣具有更高的安全性和無害性。在各種吸附劑中，活性炭是一種非常方便且價格低廉的吸附劑，其能夠吸附有機(jī)廢氣，且降低有機(jī)廢氣的潛在污染性。但活性炭的吸附性不強(qiáng)，對有害氣體或有機(jī)廢氣的處理能力較弱，所以很難實現(xiàn)對大批量的有機(jī)廢氣進(jìn)行吸收與處理[3]。

在進(jìn)行有機(jī)廢氣凈化處理時，不同的有機(jī)廢氣對于吸附劑的需求標(biāo)準(zhǔn)也不同，需根據(jù)有機(jī)廢氣的種類和特點來選取相應(yīng)的吸附劑，這樣才能達(dá)到最佳的有機(jī)廢氣吸附效果。但在實際應(yīng)用過程中，高吸附性的吸附劑價格偏高，所以在工業(yè)化生產(chǎn)加工中沒有得到很好地利用。因此，吸附處理技術(shù)作為一種常用的化工企業(yè)污染物治理方法，因其物理方面的局限性通常被用作輔助處理，一般是與其他工藝相聯(lián)合來治理有機(jī)廢氣。例如，當(dāng)前新型的吸附回收凈化處理技術(shù)，就是在傳統(tǒng)吸附技術(shù)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新融入了新的技術(shù)，顯著提升了工業(yè)有機(jī)廢氣的凈化處理效果；而吸附回收濃縮催化處理技術(shù)，是在傳統(tǒng)吸附技術(shù)的基礎(chǔ)上加入催化劑，通過燃燒或高溫的方式，對有機(jī)廢氣進(jìn)行多層面的凈化與回收，其效果同樣顯著。

3.3 液體吸收處理技術(shù)

3.3.1 液體吸收處理技術(shù)的優(yōu)缺點

在進(jìn)行有機(jī)廢氣處理時，會將有機(jī)廢氣通入一種液態(tài)溶液中，使有機(jī)廢氣中的一部分元素能夠與液體溶劑產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而使其溶解到液體溶液中，這種吸收方式被稱為液體吸收有機(jī)廢氣處理技術(shù)。在進(jìn)行有機(jī)廢氣的吸收與溶解過程中，一部分有機(jī)廢氣會通過吸附的方式直接溶解到液體吸收液中，還有一部分有機(jī)廢氣是通過化學(xué)反應(yīng)的方式與有機(jī)溶液發(fā)生反應(yīng)后溶解到溶液中，從而達(dá)到消除有機(jī)廢氣中污染氣體的目的。該方法的優(yōu)點是使用方便，操作簡單。其缺點是溶液的吸附和吸收具有一定的濃度要求，當(dāng)吸收濃度高于某一標(biāo)準(zhǔn)后，要把溶液更換掉才能繼續(xù)進(jìn)行廢氣的吸收處理。所以，液體吸收有機(jī)廢氣處理技術(shù)需要大量的吸收溶液，且需要經(jīng)常更換吸收溶液，才能確保有機(jī)廢氣得到更好地吸收，以此減少有機(jī)廢氣污染物超標(biāo)產(chǎn)生的可能性。

3.3.2 液體吸收處理技術(shù)的工業(yè)凈化技術(shù)

目前，在工業(yè)生產(chǎn)與應(yīng)用方面經(jīng)常采用液體吸收處理技術(shù)對NO2、CO2等具有液化特性的廢氣進(jìn)行液化排放，并取得了一定成果。以NO2廢氣的液化排放為例，該氣體能直接給大氣層帶來影響，造成溫室效應(yīng)，因此對于NO2的凈化處理，必須要嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

在實際應(yīng)用中，要對凈化設(shè)施的工藝流程進(jìn)行分析。首先要針對NO2的特有化學(xué)性質(zhì)，對混合的化合物進(jìn)行統(tǒng)一的液體吸收處理，其工藝流程是：（1）由風(fēng)機(jī)引出廢氣，進(jìn)入水霧凈化塔進(jìn)行強(qiáng)降溫；（2）經(jīng)過水的吸收，使余氣通過堿霧凈化塔進(jìn)行中和反應(yīng)；（3）酸霧廢氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后完成氣體凈化；（4）離心風(fēng)機(jī)將纖維吸附裝置中的剩余氣體凈化。

4 新型有機(jī)廢氣吸附凈化處理工藝探究

從實際情況分析，有機(jī)廢氣的源頭來自于工業(yè)生產(chǎn)加工和各類交通運(yùn)輸[4]。產(chǎn)生廢氣最多的行業(yè)是煤炭、天然氣等工業(yè)企業(yè)，這些企業(yè)因生產(chǎn)加工產(chǎn)生的廢氣給大氣環(huán)境帶來了嚴(yán)重污染，也給人類生產(chǎn)生活帶來了一定的制約與壓力[5]。如果采用傳統(tǒng)的有機(jī)廢氣吸附技術(shù)進(jìn)行處理會存在一定的制約性，而新型吸附凈化處理技術(shù)能改變傳統(tǒng)技術(shù)的缺陷，使其具有低成本、高吸附率的同時，提高產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益，并為環(huán)境治理帶來更好的社會效益。

4.1 新型吸附回收凈化處理技術(shù)的應(yīng)用

該技術(shù)在進(jìn)行有機(jī)廢氣的凈化過程中，其工作原理為：采取高溫加熱的方式，在物理吸附凈化有機(jī)廢氣的同時，提高有機(jī)廢氣的吸收濃度，且加速吸附劑的吸附效果[6]，從而使小縫隙的吸附材料在高溫情況下，以物理+化學(xué)的反應(yīng)方式實現(xiàn)有機(jī)廢氣的吸收、匯集和固化，以此達(dá)到高效回收與凈化有機(jī)廢氣的目的。

由于不同的吸附材料會影響最終的吸附效果，因此，在吸附回收過程中，針對吸附凈化不同種類的有機(jī)廢氣，應(yīng)采用不同的吸附劑（如氧化鋁、硅膠等）。同時，在吸附劑中還要加入大量活性炭進(jìn)行凈化吸附，其具體流程如圖1所示：

圖1 高溫吸附回收凈化處理技術(shù)原理圖

通過測試證明，采用這種高溫吸附的方式能夠提高有機(jī)廢氣的吸附能力，且在吸附回收凈化處理方面，得到了很好的實驗結(jié)果。但由于活性炭的固有特點，使其在吸附工作中具有極高的吸水性，直接影響了吸附劑的吸附效果。因此，在凈化過程中，要減少活性炭的添加量，且應(yīng)為吸附劑添加一定計量的沸石。通過實驗證明，添加了沸石的吸附劑能夠降低吸水性，從而更好地提高吸附劑的吸附性，保障了有機(jī)廢氣的濕度要求。測試證明，當(dāng)有機(jī)廢氣中的水含量達(dá)到50%時，如果使用活性炭作為輔助吸附劑，它會把有機(jī)廢氣中的水分完全吸收而達(dá)到飽和狀態(tài)，因此無法進(jìn)一步吸收有機(jī)廢氣。而使用沸石作為輔助吸附劑時，吸附劑具有極強(qiáng)的不吸水性，有力保障了有機(jī)廢氣中的水蒸氣含量，當(dāng)有機(jī)廢氣的水蒸汽含量為75%時，有效保障了吸附劑的不吸水性。

同時，新型吸附回收凈化處理技術(shù)還可以根據(jù)混合有機(jī)廢氣的氣體爆炸極限，有針對性地吸收部分有機(jī)氣體，降低氣體混合物在凈化處理時產(chǎn)生爆炸的可能性。因此，針對一些容易產(chǎn)生爆炸的混合有機(jī)廢氣，需要把具有爆炸特性的廢氣找出來進(jìn)行濃度測試，如果廢氣濃度超標(biāo)，就很有可能在實行凈化處理技術(shù)時因為高壓或是高溫而導(dǎo)致爆炸，這給工作人員帶來了潛在的危險。在經(jīng)過查找后，還需要進(jìn)行科學(xué)的數(shù)據(jù)計算。一般情況下，為了保證有機(jī)廢氣處理的安全性，混合氣體的濃度應(yīng)小于極限濃度的25%，即：

混合氣體化合物的濃度P＜=爆炸極限時的濃度Pe×25%

其中：Pmin（Pe，Pm）×25%

在以上公式中，Pe為氣體化合物爆炸極限的下限值；P1-Pn為不同混合氣體的爆炸下限值；V1-Vn為各氣體在混合氣體中的體積百分比；Pm為混合氣體爆炸極限的下限值。

4.2 吸附回收濃縮催化凈化處理技術(shù)

4.2.1 吸附回收濃縮催化凈化處理技術(shù)的原理

該技術(shù)是在原有高溫吸附技術(shù)的基礎(chǔ)上，為吸附劑添加一定計量的催化劑，通過化學(xué)燃燒的方式來實現(xiàn)有機(jī)廢氣的燃燒處理[7]。在實際應(yīng)用吸附劑+活性炭+沸石的綜合型吸附劑中，加入催化劑后，首先，活性炭會對加熱后的水蒸氣和有機(jī)廢氣進(jìn)行吸收，并利用沸石吸附保障有機(jī)廢氣中的水蒸氣含量，以確保吸附劑發(fā)揮最大功效，再經(jīng)過加熱蒸發(fā)后，水蒸氣從活性炭中蒸發(fā)出來，這時，有機(jī)廢氣經(jīng)過催化劑催化，燃燒后被吸附于吸附劑的吸附床上，而活性炭重新恢復(fù)吸附功進(jìn)行二次吸附，從而達(dá)到吸附劑的重復(fù)利用。這種方法，在提高吸附劑的吸附時效時，也使吸附回收的有機(jī)廢氣濃度變高，達(dá)到了更好的凈化處理結(jié)果。下面以一個具體實例，對該技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)的實踐數(shù)據(jù)分析。

4.2.2 活性炭吸附回收濃縮催化-RCO催化燃燒凈化處理實例

4.2.2.1 凈化處理技術(shù)的工藝規(guī)劃

以一個化工廠的有機(jī)廢氣凈化為實例，根據(jù)工廠化工產(chǎn)品的廢氣產(chǎn)生量，再依據(jù)廠區(qū)的現(xiàn)場實際情況及排氣量特點，把廠區(qū)的12條排氣管道按照就近分配的原則劃分成6組。其中：1組與4組共用一套RCO，通過吸附回收的方式進(jìn)行空氣凈化處理。1～6組中，每組均設(shè)置有除霧塔和活性炭吸附處理箱，吸附處理箱可隨時更換，方便對活性炭的進(jìn)行及時更換處理。

4.2.2.2 凈化處理裝置的設(shè)施安置

該化工廠的規(guī)模屬于中型，化工生產(chǎn)產(chǎn)生的廢氣濃度在220 mg/ m3左右，2組排氣管道使用一組RCO，需要吸附風(fēng)閥和脫附風(fēng)閥各6 套，對應(yīng)的吸附裝置標(biāo)準(zhǔn)設(shè)施如表2所示：

表2 活性炭RCO催化燃燒凈化處理吸附裝置標(biāo)準(zhǔn)設(shè)施

通過表2可以看出，該凈化處理設(shè)備通過活性炭進(jìn)行單箱吸附，并加入了催化劑氮，是通過燃燒的方式來實現(xiàn)凈化處理。其中，單箱吸附時間為60 h，一般2.5 d需要換箱一次，如果為設(shè)備進(jìn)一步加入輔助活性炭吸附箱，將會更方便。

通過以上數(shù)據(jù)分析可知，該吸附回收催化凈化處理技術(shù)具有一定的應(yīng)用價值，并在有機(jī)廢氣的吸收與吸附方面，具有很強(qiáng)的安全性和穩(wěn)定性。

5 結(jié)論

目前，對有機(jī)廢氣的凈化處理已成為我國社會發(fā)展的一項重要目標(biāo)。未來的社會是生態(tài)的社會，任何工業(yè)、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展都離不開生態(tài)文明[8]。因此，為了更好地對有機(jī)廢氣實施高效治理，可采用新型吸附凈化處理技術(shù)。應(yīng)用該技術(shù)能夠改變傳統(tǒng)吸附有機(jī)廢氣處理技術(shù)的缺陷，且通過活性炭、沸石以及催化劑的不同比例使用，優(yōu)化了有機(jī)廢氣的吸附性能，使工業(yè)廢氣的排放更加安全可靠。所以，新型吸附凈化工藝技術(shù)的應(yīng)用，為生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展帶來了更好的未來。