摘要:進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái),人類為謀求自身經(jīng)濟(jì)發(fā)展,向大自然排放大量的有機(jī)廢氣,近些年來(lái),這些有害物質(zhì)對(duì)人類的危害日益明顯,因此,如何處理這些有機(jī)廢氣成為當(dāng)今各國(guó)發(fā)展道路上的重要課題。本文將簡(jiǎn)要闡述有機(jī)廢氣來(lái)源及其凈化技術(shù),希望對(duì)我國(guó)的發(fā)展及污染治理提供一定的幫助。人類發(fā)展過(guò)程中不可避免地向自然排放了過(guò)多有害氣體,如汽車尾氣,工廠廢氣等,這些有害氣體導(dǎo)致全球變暖,海平面上升,危及沿海國(guó)家,自然災(zāi)害頻發(fā)等。因此,正確處理這些廢氣刻不容緩。
關(guān)鍵詞:重污染行業(yè)有機(jī)廢氣;廢氣來(lái)源;凈化技術(shù)
一、重污染行業(yè)有機(jī)廢氣來(lái)源及其危害
有機(jī)廢氣主要成分有脂肪烴、芳香烴、鹵代烴、醇、醛、羧酸等,它們主要來(lái)源于使用大量有機(jī)溶劑的行業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程排放。其中,石油化工類行業(yè)排放的有機(jī)廢氣占絕大部分,同時(shí),在人類的日常生活中,作為代步工具的汽車等交通工具也會(huì)排放大量廢氣。居于第三位的是發(fā)電過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣,這些廢氣以人類目前的技術(shù)手段難以全面控制,再加上這些廢氣揮發(fā)性強(qiáng),擴(kuò)散速度快,且有些廢氣易燃易爆,還帶有一定的毒性,因此治理難度相對(duì)較大。有機(jī)廢氣可以通過(guò)人體皮膚和呼吸道進(jìn)入人體后,對(duì)人的呼吸系統(tǒng)及肝脹等器官造成損害及發(fā)生其它不良反應(yīng)。在大自然中,這些有機(jī)廢氣是直接導(dǎo)致酸雨形成的罪魁禍?zhǔn)?,從而腐蝕建筑物和損害人體健康,加劇土地荒漠化等,對(duì)生態(tài)環(huán)境造成巨大的危害。
二、重污染行業(yè)有機(jī)廢氣處理措施
面對(duì)這些廢氣,目前較為妥當(dāng)?shù)奶幚泶胧┐笾路譃閮煞N:一是通過(guò)物理方法分離回收,一般稱之為回收法;二是通過(guò)化學(xué)及生物反應(yīng)降低廢氣的毒性,這種方法我們稱為消除法。這兩種方法各有各的優(yōu)點(diǎn),所以針對(duì)不同的情況,應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)措施。其中回收法又可以細(xì)分為吸附法等四種方法,消除法可以分為燃燒法等七種方法。下文將具體講解這些有機(jī)廢氣的處理方法。
(一)回收法
根據(jù)不同的處理技術(shù),可以將回收法分為吸附法、吸收法、冷凝法以及膜分離法。
1、吸附法
顧名思義,吸附法指的是使用某種具有孔狀結(jié)構(gòu)的吸附劑將有機(jī)廢氣中的某些成分吸入到某種介質(zhì)之中,將其中的污染氣體分離開(kāi)來(lái),以實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢氣的凈化。常用的吸附劑中,活性炭以其選擇性好、結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、相容性和穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)脫穎而出,是目前最實(shí)用,最廣泛使用的吸附劑。使用過(guò)程中,活性炭的性能、形狀都會(huì)對(duì)它吸附效果產(chǎn)生一定的影響。雖然活性炭能耗低,操作簡(jiǎn)單而且效率較高,但是它成本高,重復(fù)使用后效率低,吸附后的活性炭處理較為麻煩。
2、吸收法
它是指通過(guò)較為穩(wěn)定的液體對(duì)有害物質(zhì)進(jìn)行吸收處理。吸收法按照吸收原理又可以分為物理吸收和化學(xué)吸收。物理吸收指的是通過(guò)物理方法即吸收劑對(duì)有害氣體進(jìn)行吸收,而化學(xué)吸收指的是通過(guò)特定的化學(xué)物質(zhì)與有害氣體進(jìn)行反應(yīng),從而達(dá)到凈化目的。通過(guò)肖瀟等人的實(shí)驗(yàn)表明,二乙基氫氨對(duì)于甲苯的吸收最為有效,聚乙二醇和硅油吸收效果較差。環(huán)糊精水溶液對(duì)有害氣體的吸收也取得了良好效果。雖然吸收法操作可行性高,成本低,但后期處理麻煩,處理不當(dāng)極易再次對(duì)自然環(huán)境產(chǎn)生危害,。
3、冷凝法
冷凝法指的是通過(guò)使有機(jī)廢氣冷凝來(lái)進(jìn)行凈化,它的操作方法主要有兩種,一是加壓,一是降溫,但是由于加壓設(shè)施成本高,所以不常用,常用的是物理降溫來(lái)凈化。物理降溫也具有操作簡(jiǎn)易,成本低等優(yōu)點(diǎn),但是它凈化后依然存在大量的殘留廢氣,效率較低,所以它常常與吸附法等方法聯(lián)合使用,效果更佳。
4、膜分離法
它是利用廢氣有機(jī)分子和空氣在高分子膜中擴(kuò)散速度不同來(lái)進(jìn)行分離。它操作簡(jiǎn)單,能耗低,不會(huì)產(chǎn)生二次污染,雖然它對(duì)脂肪烴、芳香烴等化合物吸收效果良好,但是它單次操作凈化量小,且成本較高。
(二)消除法
消除法根據(jù)消除原理不同可以分為燃燒法、脈沖電暈法、低溫等離子技術(shù)、光催化氧化法、臭氧催化法、微博催化氧法發(fā)和生物處理法。
1、燃燒法
它是通過(guò)燃燒有機(jī)廢氣使某些有機(jī)物轉(zhuǎn)化成水和二氧化碳。它還可以分為直接燃燒法、熱力燃燒法和催化燃燒法。
直接燃燒法是用高溫將污染氣體直接進(jìn)行燃燒,由于它成本低,操作簡(jiǎn)單,所以使用范圍廣泛,而且凈化效果良好,唯一缺點(diǎn)就是可能會(huì)對(duì)環(huán)境造成次生污染。
熱力燃燒法,它也是利用高溫使污染氣體進(jìn)行燃燒,但是它對(duì)溫度要求略低,處理效果也略差于直接燃燒法,因此它相對(duì)于直接燃燒法,能量消耗也就略低。
催化燃燒法指利用特定的催化劑在較低溫度下使污染氣體氧化分解。它較為安全,效率高,但是它產(chǎn)生的氣體對(duì)人體有害,所以操作要求較高,而且成本也略高。
2、脈沖電暈法
它是利用高壓脈沖電暈放電產(chǎn)生的活性粒子及臭氧與污染氣體發(fā)生反應(yīng),破壞掉其有機(jī)物分子里的C - C,C- O等化學(xué)鍵后分解成為水及二氧化碳等無(wú)害物質(zhì)。通過(guò)丁德玲等人的實(shí)驗(yàn)表明該方法對(duì)濃度低,大流量的二甲苯氣體去除率高達(dá)84.7%。但是它在實(shí)際操作中由于技術(shù)繁雜,能耗大,成本高等原因而未能得到廣泛推行。
3、低溫等離子技術(shù)
它原理與脈沖電暈法相似,也是通過(guò)活性粒子來(lái)破壞掉有機(jī)物部分化學(xué)鍵從而實(shí)現(xiàn)降解。它不適宜單一使用,因?yàn)閱我皇褂脮?huì)產(chǎn)生大量副產(chǎn)物,但是當(dāng)加入一定催化劑或吸附劑時(shí),不僅副產(chǎn)物量減小了,降解效率也有提高。它雖然見(jiàn)效速度快,操作簡(jiǎn)單,對(duì)于惡臭氣體效果尤為明顯,但是運(yùn)行成本高,無(wú)法大量推廣。
4、光催化氧化法
它是通過(guò)WO3等催化材料的特性在一定的光照下產(chǎn)生自由基活性物質(zhì)來(lái)對(duì)有害氣體進(jìn)行氧化。它對(duì)于有機(jī)廢氣處理效果良好,耗能低且安全。
5、臭氧催化氧化法
它是通過(guò)特定金屬及其化合物催化臭氧產(chǎn)生強(qiáng)氧化性物質(zhì)來(lái)凈化廢氣。它不僅能降低反應(yīng)活化能還能降低反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的溫度,但是它把握不當(dāng)容易產(chǎn)生副產(chǎn)物,催化劑活性降低等,而且它一般是用于對(duì)水中污染物的凈化。
6、微波催化氧化技術(shù)
它也是通過(guò)催化劑對(duì)廢氣進(jìn)行氧化分解,不過(guò)它采用的是微波將污染物分離出來(lái)。這一點(diǎn)是根據(jù)傳統(tǒng)的凈化方法填料吸附-解吸技術(shù)演變而來(lái)。微波解吸相對(duì)于傳統(tǒng)解吸進(jìn)步了可謂是一大截,不僅縮短了時(shí)間,而且循環(huán)使用效果依然十分良好。在進(jìn)過(guò)微波催化氧化后,氯代有機(jī)物會(huì)產(chǎn)生HCL,由于 它對(duì)于環(huán)境有一定的損害,不能直接排放,還需要用帶堿性的吸附劑進(jìn)行吸附分離。而非氯代有機(jī)物氧化后只會(huì)產(chǎn)生水和二氧化碳等無(wú)害物質(zhì),可以直接排放入自然環(huán)境中。這種處理措施效率高,時(shí)間短,要求低,但是使用時(shí)仍要注意的是,根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的吸附劑,還要注重其它因素的影響作用。
(三)組合處理技術(shù)
在現(xiàn)實(shí)社會(huì)中,以上處理技術(shù)的使用往往不是單一使用,通常是結(jié)合其中兩種及其以上的方法措施進(jìn)行凈化,因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)環(huán)境不像理論中那么理想,所以往往這些措施的使用效果也會(huì)出現(xiàn)參差不齊的情況。韓姚其等人研究低溫等離子體結(jié)合光氧化催化技術(shù)后,通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明,在光催化劑影響下,等離子體對(duì)于二甲苯去除效果顯著提升,它們兩種方法結(jié)合起來(lái),對(duì)于有害物質(zhì)的分解能夠起到更有效的作用。
三、結(jié)束語(yǔ)
對(duì)于有機(jī)廢氣的治理我們應(yīng)當(dāng)加大研究深度,大力發(fā)展新技術(shù),并加強(qiáng)推廣新技術(shù)實(shí)際應(yīng)用。對(duì)于實(shí)際環(huán)境的不同,要根據(jù)實(shí)際情況選擇合理的凈化方法,可以采取多重方法同時(shí)使用,以達(dá)到更加良好的凈化效果。只有這樣才能有效處理有機(jī)廢氣,更好的保護(hù)環(huán)境,實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧共處,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。