有机废气净化技术有害气体处理系统

大气污染是我国目前最突出的环境问题之一，其污染物的主要来源是工业废气，而工业废气中绝大多数又是有机污染物。可见治理有机废气是大气污染治理中极为重要的一部分。

一、有机废气的来源及危害

1．有机废气的来源

工业生产中会产生各种有机物废气，主要包括各种烃类、醇类、醛类、酸类、酮类和胺类等。这些废气的来源十分广泛，其中一些主要行业所排放的有机废气如表一所示。

表一  主要行业所排放的有机废气

2．有机废气的危害

    有机废气会危害人体健康。如有机废气通过呼吸道和皮肤进入人体后,能给人的呼吸、血液、肝脏等系统和器官造成暂时性和永久性病变,尤其是苯并芘类多环芳烃能使人体直接致癌。

    有机废气还会造成严重的环境污染。如形成光化学烟雾二次污染；造成臭氧层空洞；引起温室效应和恶臭污染等。

有机废气的排放还会造成资源的浪费，加大生产成本。

3.有机废气的排放标准

我国的有机废气污染现状不容乐观，兰州和上海等地的某些大型石化工业区就曾出现过光化学烟雾现象，南京城区也出现了大规模的恶臭污染，且类似的案例越来越多。因此，我国对有机污染物的排放和防治作了相关的法律规定，几年来相继颁布了《工业企业设计卫生标准》、《恶臭污染物排放标准》、《大气污染物综合排放标准》 及《中华人民共和国大气污染防治法》等，这使得有机污染物的排放监督管理和控制逐步走向有序化

二、有机废气的治理方法概述

    总的来说,有机废气的处理方法主要有两类：

    一类是回收法。回收法是通过物理方法，在一定温度、压力下，用选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法来分离有机化合物，主要包括活性碳吸附法、变压吸附法、冷凝法和生物膜法等。

    另一类是消除法。消除法是通过化学或生物反应，用光、热、催化剂和微生物等将有机物转化为水和二氧化碳，主要包括热氧化法、催化燃烧法、生物氧化法、电晕法、等离子体分解法、光分解法等。

三、有机废气传统处理方法介绍

  废气治理技术主要有生物法、植物液法、吸附法、干式中和法、吸收法、吸附法、等离子除臭法、催化燃烧法、微生物降解法等。

   a）生物法：料表面微生物浓度高，生长稳定，在滴滤床中存在一个连续流动的水相，因此整个传质过程中涉及气、液、固三相。但从整体上讲，该工艺是传质与生化反应的串联过程。该方法具有反应器体积小但是设备占地面积大，投资高，处理效果不够理想；

   b) 吸收法：用适当的液体与混合气体接触，利用气体在液体中的溶解能力不同，除去其中组分的过程。其特点是二次污染、操作要求高、运行费用高；

   c) 等离子法：等离子体是继固态、液态、气态之后的物质第四态，当外加电压达到气体的 放电电压时，气体被击穿，产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体。放电过程中虽然电子温度很高，但重粒子温度很低，整个体系呈现低温状态，所以称为低温等离子体。低温等离子体降解污染物是利用这些高能电子、自由基等活性粒子和废气中的污染物作用，使污染物分子在极短的时间内发生分解，并发生后续的各种反应以达到降解污染物的目的。（注：低温等离子体相对于高温等离子体而言,属于常温运行）其不足之处是投资高、运行不稳定，同类工艺在某轮胎厂出现故障燃烧的危险现象。

  d）膜基吸收法：膜基吸收法对大多数间歇过程，因温度、压力、流量会在一定范围内变化，所以要求回收设备有较强的适应性，膜吸收正好可以满足这一要求。但是该方法主要用于聚氯乙烯生产中氯乙烯单体的回收，聚烯烃生产中己烷的回收，喷漆过程中HCFC123的回收，医院消毒中CFC-12和环氧乙烷的回收，制冷设备及气雾剂、泡沫塑料等产品在生产或使用过程中排放的CFCS和HCFC的回收。本工程气体成分复杂，该方法没有在橡胶生产废气领域有成功案例。

    e) 催化燃烧法：燃烧法广泛用于有机溶剂蒸汽和碳氢化合物的净化处理。燃烧过程是一种热氧化过程通过氧化把废气中的烃类有效转化为二氧化碳和水，其他成分也可以转化为允许向大气排放或者可以回收的物资。其特点是投资高，运行费用高。

    f）微生物降解法：生物降解法具有设备简单、维护费用低、无二次污染的优点，主要用于低浓度生无可降解性好的气态污染物。体积大和停留时间长是生物法的主要问题。本工程气体成分复杂，去除效果较差。

g) 植物液法：植物液法是引进美国的天然、无毒和可生物降解的植物萃取化合物水溶性产品。其特点符合环保理念等设备简便，投资成本较低，但是处理效率较低。

    h）干式中和法：原材料靠进口，供货渠道单一。

i）吸附法：吸附剂是一种主要由含碳材料制成的外观呈黑色，内部孔隙结构发达、比表面积大、吸附能力强的一类微晶质碳素材料。材料中有大量肉眼看不见的微孔，1克材料中微孔，将其展开后表面积可高达800－1500平方米，特殊用途的更高。也就是说，在一个米粒大小的颗粒中，微孔的内表面积可能相当于一个客厅面积的大小。正是这些高度发达，如人体毛细血管般的孔隙结构，使其拥有了优良的吸附性能。常用的吸附剂有粒状和纤维两种，其他的吸附剂有沸石、分子筛、多孔粘土矿石、活性氧化铝、硅胶和高聚物吸附树脂等，因费用较高而限制了对他们的广泛使用。该方法已经广泛用于多种行业的有毒有害气体净化。 优点是效果好、用途广，缺点是阻力较大，定期需要更换吸附剂。

j）光触媒分解法：光触媒是一种以纳米级二氧化钛为代表的具有光催化功能的光半导体材料的总称。顾名思义其为在光照环境下，介质材料产生正负电子荷，将空气分解为氢氧根离子，从而产生分解还原作用。其最具代表性材料为纳米级二氧化钛。光触媒在光的照射下，会产生类似植物中叶绿素光合作用的一系列能量转化过程，把光能转化为化学能而赋予光触媒表面很强的氧化能力，可氧化分解各种有机化合物和矿化部分无机物光触媒能吸收相当于带隙能量以下的光能，使其表面发生激励而产生电子(e-)和空穴(h+)。这些电子和空穴具有很强的还原和氧化能力，能与水或容存的氧反应，产生氢氧根自由基（·OH）和超级阴氧离子（·O ）。这些空穴和氢氧根自由基的氧化能大于120kcal/mol，具有很强的氧化能力，几乎能将所有构成有机物分子的化学键切断分解。因此可以将各种有害化学物质、恶臭物质分解或无害化处理达到净化空气、抗污除臭的作用。

h）光解氧化技术：采用-C波段光源将废气中的有毒有害的化学分子链裂解、断链、分解在利用臭氧的强氧化性对其进行氧化将大分子链分解氧化成无毒无害的小分子。光与气体完全没有任何间隙，光速比气体的速度高数倍，C段光源能够完全将有毒有害的有机废气完全分解，气体中的大部分有害物质被分解、氧化为二氧化碳、水和矿物质，无第二次污染；效果高达99%以上