陳申盤，劉亞紅

（山東韜立環(huán)保科技有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

近年來，各種各樣的環(huán)境問題時(shí)有發(fā)生，而環(huán)境保護(hù)就成為了社會(huì)的熱點(diǎn)討論話題之一。因此，對(duì)于高能耗、高污染的企業(yè)進(jìn)行管理與限制，就是保護(hù)環(huán)境的重要措施。其中，化工行業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)展中具有重要地位，對(duì)于許多國(guó)家而言，是經(jīng)濟(jì)支柱型產(chǎn)業(yè)。但化工行業(yè)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的種類繁多、數(shù)量龐大且毒性較重的有機(jī)廢氣，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴(yán)重危害。所以，在環(huán)保型經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求下，對(duì)化工行業(yè)的污染治理尤為重要，且迫在眉睫，一方面是為了有力保障人與自然的和諧共處，以及保護(hù)我國(guó)的公共衛(wèi)生安全，另一方面也是為了切實(shí)促進(jìn)化工行業(yè)長(zhǎng)期健康的可持續(xù)發(fā)展。面對(duì)這種形式，我國(guó)加大了對(duì)化工行業(yè)有機(jī)廢氣處理的力度，并不斷研發(fā)新技術(shù)對(duì)廢氣進(jìn)行凈化和降解，以最大程度地降低排出廢氣的毒性，從而減少對(duì)環(huán)境的危害。

1 有機(jī)廢氣的危害與治理現(xiàn)狀

1.1 有機(jī)廢氣的危害

（1）當(dāng)前，有機(jī)廢氣已嚴(yán)重影響了生態(tài)環(huán)境，其危害也是多方面的。其中，有機(jī)廢氣在陽(yáng)光的照射下，部分成分會(huì)與空氣中的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而生成的臭氧可轉(zhuǎn)化為光化學(xué)煙霧，一旦與人體發(fā)生接觸或被人體吸入，就會(huì)對(duì)人們身體健康造成危害。同時(shí)，有機(jī)廢氣本身具有較強(qiáng)的刺激性和毒性，當(dāng)人們過量吸入時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致急性中毒事件的發(fā)生，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)一定的致死率。此外，有機(jī)廢氣中的部分成分還會(huì)引發(fā)腫瘤病變和其他重疾，其中部分病變是不可逆的，這會(huì)對(duì)人體健康造成嚴(yán)重威脅。

（2）對(duì)植物而言，有機(jī)廢氣中的光化學(xué)煙霧、二氧化硫、氟化物等成分會(huì)導(dǎo)致植物枯黃落葉直至死亡，同時(shí)還會(huì)影響植物的光合作用。因此，每年都有大量的農(nóng)作物受有機(jī)廢氣的影響導(dǎo)致減產(chǎn)，造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，而我國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，有機(jī)廢氣對(duì)農(nóng)產(chǎn)業(yè)造成的危害是不容忽視的。

（3）對(duì)氣候而言，有機(jī)廢氣是引發(fā)大氣污染的主要的原因，并且這種污染是全球性的。主要表現(xiàn)為以下三個(gè)方面：其一，破壞了臭氧層。臭氧層對(duì)地球而言具有極其重要的保護(hù)作用，其承擔(dān)著過濾紫外線、熱能的轉(zhuǎn)換等多種作用，當(dāng)臭氧層被破壞后就會(huì)對(duì)全球的氣候調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換產(chǎn)生影響，一旦受到嚴(yán)重破壞，后期修復(fù)極為困難且艱難；其二，酸雨。酸雨具有一定腐蝕性，并且雨區(qū)覆蓋面積均為受災(zāi)面積，而區(qū)域內(nèi)的動(dòng)植物、水源、建筑、人體等均會(huì)受到嚴(yán)重影響，從而造成不可估量的損失；其三，氣候變化。有機(jī)廢氣會(huì)直接加劇溫室效應(yīng)，造成全球氣候變暖，導(dǎo)致各種極端天氣增加，自然災(zāi)害增多，其中冰川融化，海平面上升會(huì)給全球的生態(tài)環(huán)境、人文發(fā)展、經(jīng)濟(jì)建設(shè)均帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[1]。

1.2 有機(jī)廢氣的治理現(xiàn)狀

由以上內(nèi)容可以看出，對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行有效治理也是在保護(hù)人類賴以生存的資源環(huán)境。通常，有機(jī)廢氣的主要來源為煤炭、石油和天然氣，而與這三種原材料密切相關(guān)的就是化工行業(yè)。因此，治理有機(jī)廢氣主要是針對(duì)化工行業(yè)。目前，雖然我國(guó)對(duì)化工行業(yè)的有機(jī)廢氣處理已具有較為完善的處理流程，比如處理方法、處理原則以及處理標(biāo)準(zhǔn)等，但受各種主客觀因素的影響，處理效果往往不理想。一方面是由于有機(jī)廢氣具有成分復(fù)雜，易燃易爆、有毒有害、不溶于水等諸多特點(diǎn)，所以，導(dǎo)致各種廢氣的處理方式不同，處理難度也較高，一旦不慎還可能會(huì)引發(fā)相關(guān)安全事故；而另一方面在于許多企業(yè)對(duì)有機(jī)廢氣的處理不夠重視或處理能力較為低下，比如部分企業(yè)為了提升經(jīng)濟(jì)效益，在擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模的同時(shí)不斷加大對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的投入，但卻忽略了對(duì)有機(jī)廢氣處理設(shè)施方面的相關(guān)建設(shè)，導(dǎo)致有機(jī)廢氣處理的效率和效果一直不佳，或部分企業(yè)的有機(jī)廢氣處理技術(shù)較為落后、單一，且過于依賴方法簡(jiǎn)單、成本低廉的活性炭吸附法。這種方法僅能對(duì)濃度較低以及成分較為簡(jiǎn)單的有機(jī)廢氣進(jìn)行處理，而對(duì)于高濃度以及成分復(fù)雜的有機(jī)廢氣進(jìn)行處理則會(huì)達(dá)不到預(yù)期的效果，最終導(dǎo)致排放超標(biāo)，無法滿足現(xiàn)階段的處理要求[2]。

2 化工行業(yè)有機(jī)廢氣常見的治理方法

2.1 熱力燃燒法

由于在有機(jī)廢氣中，部分成分具有可燃性，且在完全燃燒后可被完全氧化分解，從而會(huì)被轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)排放至空氣中。因此，該方法主要適用于高濃度、小氣量的可燃性廢氣，其優(yōu)勢(shì)在于方法簡(jiǎn)便、成本低廉，但也具有較多的局限性，適用范圍較為狹隘。需要注意的是，由于化工行業(yè)的有機(jī)廢氣成分往往較為復(fù)雜，當(dāng)包含不可燃燒氣體時(shí)會(huì)導(dǎo)致燃燒后依然存在較多的污染廢氣，同時(shí)對(duì)燃燒的充分性要求較高，一旦無法保證完全燃燒就會(huì)導(dǎo)致排放超標(biāo)的情況發(fā)生。

2.2 吸收/吸附法

吸收法主要是利用有機(jī)廢氣中的部分成分易溶于水的特性，在處理時(shí)直接與水接觸從而達(dá)到凈化的目的，該方法的優(yōu)點(diǎn)為工藝簡(jiǎn)單、管理方便；其缺點(diǎn)為需要對(duì)洗滌液進(jìn)行處理，否則容易造成二次污染，凈化效率較低。而吸附法主要是利用活性炭、多孔碳、沸石等吸附劑，吸附有機(jī)廢氣中各種有害的氣體及液體分子，該方法優(yōu)點(diǎn)為工藝成熟、效果可靠、易于回收；缺點(diǎn)為吸附劑具有吸附的上限，一旦達(dá)到或超過標(biāo)準(zhǔn)就會(huì)停止凈化。

2.3 生物法

自然界存在各種各樣的微生物，可利用這些微生物對(duì)各種常見的有機(jī)污染物以及無機(jī)污染物進(jìn)行分解，從而轉(zhuǎn)化為少量甚至無害的物質(zhì)，該方法的優(yōu)勢(shì)在于成本低廉、資源投入較少、轉(zhuǎn)化過程安全可靠等；缺點(diǎn)在于其中的部分污染物質(zhì)具有二次利用的價(jià)值，但該方法無法進(jìn)行回收，這一定程度上浪費(fèi)了一定的生產(chǎn)資源，同時(shí)分解的效率也較低。因此，生物法也僅適用于廢氣量小的情況[3]。

3 化工行業(yè)有機(jī)廢氣處理的新技術(shù)

3.1 光催化氧化技術(shù)

在上世紀(jì)70年代，科學(xué)界發(fā)現(xiàn)了光催化裂解水，自此揭開了多相光催化新時(shí)代的序幕，隨后有科學(xué)家又研究了多氯聯(lián)苯的光催化氧化作用。該研究也是首次利用光催化技術(shù)消除環(huán)境污染物，而后，許多的科學(xué)家也陸續(xù)開展了一系列的研究，均證實(shí)了光催化氧化對(duì)許多的有機(jī)污染物具有良好的降解作用，這既拓寬了光催化氧化技術(shù)的應(yīng)用范圍，又促進(jìn)了該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)度。在治理有機(jī)廢氣的過程中，該技術(shù)一方面具有光化學(xué)氧化的優(yōu)勢(shì)，能夠在可見光及紫外光的作用下使有機(jī)污染物氧化降解，而另一方面極大地提升了光化學(xué)氧化的效率，使得在反應(yīng)過程中產(chǎn)生的有機(jī)中間體大幅度減少。因此，利用該技術(shù)可以高效地完全降解常見的化工產(chǎn)業(yè)有機(jī)廢氣中的污染物，且不會(huì)產(chǎn)生二次污染。比如NO2、SO2、H2S等酸性氣體和NH3、CS2等堿性氣體，最終會(huì)使之轉(zhuǎn)化為水之類的安全物質(zhì)，不僅可供生產(chǎn)再次利用，同時(shí)在排放后也不會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害，可使這些物質(zhì)直接加入到生態(tài)循環(huán)之中。目前在國(guó)際范圍內(nèi)，該技術(shù)已具有較為豐富的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)以及先進(jìn)的應(yīng)用體系，但我國(guó)在這方面的研究起步相對(duì)較晚，客觀上還存在一定的差距。因此，化工企業(yè)可根據(jù)自身的實(shí)際情況進(jìn)行選擇應(yīng)用，且還要購(gòu)買相對(duì)可靠的設(shè)備，來建設(shè)凈化體系，從而有效降低有機(jī)廢氣的排放率。光催化氧化設(shè)備如圖1所示。

圖1 光催化氧化設(shè)備

3.2 變壓吸附分離與凈化技術(shù)

變壓吸附分離與凈化技術(shù)實(shí)際上已具有多年的研究歷史，但在早期由于技術(shù)水平低下，收率較低所以沒能大范圍推廣。而近年來，隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，有效減少了氣體損失，收率逐漸提升，因此，逐漸受到了廣泛的推廣應(yīng)用。該技術(shù)與通過化學(xué)反應(yīng)使污染物質(zhì)轉(zhuǎn)換為安全物質(zhì)不同，是屬于物理凈化方式。在實(shí)際應(yīng)用過程中，先將有機(jī)廢氣吸附在固體材料上，然后經(jīng)過凈化設(shè)備且在壓力的作用下對(duì)污染物進(jìn)行分離和凈化，最后排放出安全無害的氣體。但與普通的物理凈化方式相比，該技術(shù)具有可循環(huán)利用的優(yōu)勢(shì)，比如普通的吸附劑在達(dá)到吸附上限后便失去了活性，這時(shí)就需要不斷的投入吸附劑，導(dǎo)致處理成本較大。而變壓吸附分離及凈化技術(shù)在完成吸附后，可通過抽真空的方法迅速完成廢氣的回收并進(jìn)入到下一步的處理階段，且在回收后吸附材料恢復(fù)活性，可繼續(xù)吸附使用。因此，該技術(shù)有效提升了有機(jī)廢氣的處理的效率，在處理過程中基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，減少了化工企業(yè)人力、物力及資金方面的投入，同時(shí)設(shè)備投入較低，作業(yè)過程中消耗較少，具有較高的可靠性，并且，后期維護(hù)費(fèi)用也較低，處理后的廢氣完全能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，這對(duì)于化工企業(yè)而言都是不錯(cuò)的選擇。目前，該技術(shù)依然還具有較大的發(fā)展前景，化工企業(yè)可根據(jù)自身的情況選擇應(yīng)用。變壓吸附分離與凈化設(shè)備如圖2所示[4]。

圖2 變壓吸附分離與凈化設(shè)備

3.3 膜分離法

（1）膜分離法是上世紀(jì)70年代研發(fā)出來的氣體分離技術(shù)，發(fā)展至今其工藝技術(shù)已較為成熟，并且在世界各國(guó)的長(zhǎng)期應(yīng)用過程中，證實(shí)了該技術(shù)對(duì)化工企業(yè)有機(jī)廢氣的處理具有獨(dú)到之處，因此，受到了許多企業(yè)的青睞與應(yīng)用。該技術(shù)的原理主要在于以多種膜材料作為隔擋，在分子水平上使不同顆粒的混合物通過半透膜時(shí)實(shí)現(xiàn)選擇性地分離，從而達(dá)到提純的效果。但如果有機(jī)混合廢氣的成分較為單一，會(huì)極大降低后續(xù)的處理難度，因此，該技術(shù)適用于處理復(fù)雜成分的有機(jī)廢氣。

（2）膜分離法也屬于物理處理方法，在處理的過程中無需添加化學(xué)試劑，只需電能驅(qū)動(dòng)，能耗較低，因此，可有效降低化工企業(yè)廢氣處理的投入成本。此外，該技術(shù)的適用性也較強(qiáng)，無論化工企業(yè)的規(guī)模大小均可采用，且操作也較為簡(jiǎn)單，可以連續(xù)也可以間斷進(jìn)行，易于自動(dòng)化作業(yè)，所以，可推廣性較強(qiáng)。當(dāng)前，隨著科技的發(fā)展，各種性能優(yōu)良的膜材料被研發(fā)出來，比如聚砜，該物質(zhì)具有耐熱、耐微生物降解、內(nèi)層孔隙率高以及價(jià)廉易得等多種優(yōu)勢(shì)，因此，在處理有機(jī)廢氣中常被作為氣體分離膜的材料，得到了廣泛運(yùn)用[5]。

3.4 低溫等離子體技術(shù)

該技術(shù)也是當(dāng)下處理有機(jī)污染物的研究熱點(diǎn)。在應(yīng)用過程中研究人員發(fā)現(xiàn)，等離子體放電對(duì)四氧聯(lián)苯具有很好的降解作用，同時(shí)，在多項(xiàng)研究的支撐下，也對(duì)等離子的降解原理、過程及反應(yīng)方程式等進(jìn)行了詳細(xì)研究，證實(shí)了經(jīng)低溫等離子體技術(shù)處理后的四氯聯(lián)苯可顯著降低毒性，并且不會(huì)產(chǎn)生有害的中間污染物，這也為低溫等離子體技術(shù)持久性的處理有機(jī)污染物提供了理論上的支持。目前，該技術(shù)依然處于發(fā)展階段，離廣泛推廣還具有一定的距離，但其優(yōu)勢(shì)在于適用范圍廣，即在電子能量較高的情況下，幾乎可以使有機(jī)廢氣中的所有成分發(fā)生反應(yīng)，從而轉(zhuǎn)化為CO2和H2O等物質(zhì)，且反應(yīng)快，凈化效率高。但缺點(diǎn)也較為明顯，主要在于設(shè)備一次性投資較高，因此，對(duì)化工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力有較高要求，同時(shí)，設(shè)備在運(yùn)行過程中也具有一定的安全隱患，所以，對(duì)設(shè)備后期的維護(hù)與監(jiān)管要求較高[6]。

4 化工行業(yè)有機(jī)廢氣處理的未來研究方向

近年來，隨著污染治理觀念的成熟與經(jīng)驗(yàn)的積累，對(duì)未來的有機(jī)廢氣污染治理也提出了新的要求和希望，主要有以下幾點(diǎn)。

4.1 循環(huán)再利用

有機(jī)廢氣中的污染物質(zhì)本身也是許多生產(chǎn)企業(yè)的原料，因此，在節(jié)能降耗、減少浪費(fèi)的循環(huán)理念下，對(duì)于如何加強(qiáng)有機(jī)廢氣的回收與再次利用，也成為現(xiàn)階段需要重點(diǎn)考慮的問題。而如果能將有用的工業(yè)原料進(jìn)行回收，就可以在降低處理成本的基礎(chǔ)上，又增加了一系列的經(jīng)濟(jì)效益。

4.2 處理重心前移

對(duì)于有機(jī)廢氣的處理，雖然目前依然將重心放在生產(chǎn)過程中形成的有機(jī)廢氣，但科學(xué)界普遍認(rèn)同“防大于治”的理念，認(rèn)為最大程度地減少污染物的生成比后續(xù)的處理更為有效，這樣也可以解決處理過程中存在的安全隱患。因此，應(yīng)將有機(jī)廢氣地處理重心前移，比如可將原料的開采、分離等工作更加精細(xì)化，以高質(zhì)量的原料減少?gòu)U氣的生成，實(shí)行清潔生產(chǎn)，從而降低后期處理的壓力[7]。

4.3 多種技術(shù)聯(lián)合使用

目前，絕大多數(shù)的處理技術(shù)均難以徹底解決有機(jī)廢氣中的污染問題，且一個(gè)單元過程基本只能解決一種或幾種性質(zhì)接近的污染物。因此，在實(shí)際處理過程中往往需要將多種技術(shù)聯(lián)合使用，才能有效達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，但對(duì)于化工企業(yè)而言，無疑會(huì)增加一定的經(jīng)濟(jì)成本和管理負(fù)擔(dān)。所以，未來需要研發(fā)在一套裝置下能處理多種廢氣成分的系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)真正的自動(dòng)化[8]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著環(huán)境問題的日益突出，我國(guó)也對(duì)世界表達(dá)了“碳中和”的決心，作為負(fù)責(zé)任的大國(guó)，應(yīng)拿出實(shí)際手段切實(shí)緩解污染問題。在此背景下，國(guó)家對(duì)各行各業(yè)都下達(dá)了節(jié)能減排的任務(wù)。因此，化工企業(yè)更應(yīng)該正視自身的責(zé)任與義務(wù)，加強(qiáng)對(duì)有機(jī)廢氣排放的重視程度，要積極引入新技術(shù)，不斷提升處理有機(jī)廢氣的效率，從而減少污染物的生成，為我國(guó)環(huán)境保護(hù)工作的可持續(xù)發(fā)展作出自身的貢獻(xiàn)。