摘要：有机废气处理问题，是当前工业废气处理的难点、热点问题。本文详细介绍了热破坏法、吸收法、吸附法、生物法、光分解法、脉冲电晕法等有机废气的处理技术，并对以后的研究方向进行了一些展望。
关键词：有机废气；治理技术；研究进展
引言：随着我国城市化的发展、工业化进程的加快，化工、塑胶、电子等行业发展迅速，工业产品给人类的物质生活带来了便利、增添了新的光彩，与此同时，工业产品生产或运输过程中所产生的有机废气不断污染大气环境，并且这些有机废气大部分是有毒有害的气体，会对人们的身体健康造成严重的危害，如苯系物、卤烃类、醛酮类、氮烃及硫烃类化合物等。因此，有机废气的治理成为环境保护工作的一个重要内容。有机废气的处理经历了几十年的发展，逐步形成了一些成熟的常规处理工艺，如燃烧法、吸附法、吸收法等。完善常规处理工艺、研制高效的、新型的处理技术仍是摆在我们面前的一个重要任务，本文为此对常规处理技术进行介绍，并对近些年发展的新技术进行展望。
1、有机废气的常规处理技术
1.1 燃烧法。
有机废气中含有大量的有机化合物，而燃烧法是利用其易燃烧性质开发出的一种处理方法。有机废气首先进入燃烧室，然后在高温、通入足够空气的条件下进行完全燃烧，最终生成二氧化碳和水。根据燃烧方式的不同可以分为直接燃烧法、热力燃烧法和催化燃烧法。直接燃烧法适用于处理高浓度有机废气，燃烧控制温度在1100℃以上，投资和运行费用低，但是容易产生热能浪费和二次污染问题。热力燃烧法适合高浓度有机废气，可以回收热能，且无二次污染，但是运行费用高、催化燃烧法适合低浓度有机废气，无二次污染，但投资和运行费用高且易引起催化剂中毒问题。从应用范围和处理效果方面考虑，催化燃烧法具有较大的优势，能弥补直接燃烧法不能处理低浓度有机废气的缺陷，在今后的研究方向中应予以重点考虑。
1.2 吸附法。
吸附法是有机废气处理中常规的技术方法之一，利用吸附剂的吸附作用去除有机废气中的有机化合物，达到净化废气的目的。常用的吸附剂有活性炭、活性氧化铝以及人工沸石等。其吸附过程一般为：废气由风机送入第一台吸附器进行吸附，净化后的废气排入大气，当第一台吸附器吸附饱和后，废气转换到第二台吸附器吸附净化，然后通入蒸汽对第一台吸附器进行解吸再生，如此循环使用。该方法适用于处理低中浓度的有机废气，吸附效果受到吸附剂的种类、废气浓度、性质和操作温度等因素的影响，净化效果较高，但投资和运行费用高，存在二次污染问题。
1.3 吸收法。
吸收法也是有机废气常用处理方法之一。根据有机物相似相溶的原理，针对有机废气中有机污染物的种类选择相应的吸收剂进行吸收处理，不仅能消除废气中污染物，还能回收一些有用物质。如在回收苯乙烯类有机废气时，可以选择石油类的吸收溶剂。这种方法适合不同浓度的有机废物，但是处理效率方面受到吸收溶剂种类的限制。因此为强化吸收效果，必须研制适合的吸收溶剂。
2、有机废气处理新技术
2.1 低温等离子体技术
低温等离子体技术是在电场的作用下，高频放电产生瞬间高能，打开有机废气分子的化学键，使之分解为单质原子或无害分子，并且等离子体的高能电子、正负离子、激发态粒子和具有强氧化性的自由基，这些粒子可以氧化有机废气中的分子。有机废气的低温等离子体处理是一门新兴的技术。
低温等离子体技术的特点是：等离子体的高能电子、正负离子、激发态粒子可以与碳氢化合物、氮氧化合物、硫化氢、硫醇等污染物反应，生成二氧化碳、水、氮气、二氧化硫等简单无机物质。
典型的有机废气如：苯、甲苯、乙硫醇、二氯丙烷等采用电晕放电形式的低温等离子体处理恶臭废气是可行的，停留时间越长、电压越高，脱除效果越好。
2.2 变压吸附技术
变压吸附的基本原理是利用气体组分在不同吸附剂上吸附特性的差异，以及吸附量随压力不同而变化的特性，通过压力变换实现气体的分离或提纯。变压吸附由于采用了压力涨落的循环操作，强吸附组分在低分压下脱附，吸附剂得以再生。在加压下进行吸附，减压下进行解吸。
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由于循环周期短，吸附热来不及散失，可供解吸之用，所以吸附热和解吸热引起的吸附床温度变化一般不大，波动范围仅在几度，可近似看作等温过程。变压吸附常用的吸附剂有硅胶、活性氧化铝、活性炭、分子筛等，另外还有针对某种组分选择性吸附而研制的吸附材料。气体吸附分离成功与否，很大程度上依赖于吸附剂的性能。
CHIHARA等应用两塔工艺的变压吸附技术，吸附剂为高硅沸石，吸附压力为0.2 MPa、脱附压力为0.04 M Pa，处理二氯甲烷气体。GILL ILAND等采用四塔工艺的变压吸附技术，吸附压力为0.195 M Pa，脱附压力为常压，从空调的通风气流中回收全氟烷烃等，处理效率大于99%。变压吸附技术的优点是一次性投资低、能耗小、自动化程度高和可靠性强等优点，可以获得纯度比较高的副产品，实现废气资源化，产生较好的经济效益。
2.3 纳米Tio2光催化技术
随着纳米技术的发展，纳米技术也应用到有机废气的处理中。纳米TiO2光催化能有效地将有机废气转化为二氧化碳、水等无机小分子物质，还可以去除氯仿、多氯联苯、有机磷化合物、多环芳烃等难降解或用其他方法难以去除的有机废气。在一定的条件下，纳米Tio2能将用化学法氧化难以分解的“三致”有机物彻底分解为二氧化碳、水和简单的无机酸，且无二次污染。
俞家玲等的研究结果表明，方法在模拟实验室挥发有机物质创造污染源环境，开启空气净化器，然后采样进行测定。结果苯的降解效率为91%，甲醛的降解效率为78.8%。
Tio2光催化技术不仅以其化学活性高、安全无毒、价格低廉、操作简便、以及条件温和无二次污染的突出优点，在废气处理 中受到普遍重视。
2.4 膜生物反应器
随着新材料的研制开发以及膜生物技术在废水处理中的成功应用，人们开始关注膜技术在有机废气处理中的应用。
膜生物反应器是将传统的微生物废气处理技术与膜技术相结合，不仅具有生物方法环保的优点，而且膜材料作为生物降解的传质界面，可以提供比较大的比表面积，增强降解效果，提高去除效率。
膜生物反应器目前还处于实验室小型研究阶段，而且这种方法的构建和运行成本比较高，因此从实验到运行还需要更多的研究和实践。同时膜生物反应器具有流量低、阻力大、对水溶性差的污染物去除效率低等缺点，在一定程度上限制了膜生物技术在废气处理中的应用。
2.5 微波催化氧化技术
有机废气的微波催化氧化技术是由填料吸附／微波解吸技术发展而来，并将一般的热解吸方式转变为微波解吸，降低了能耗、缩短了解吸所需的时间，而且吸附剂反复使用20次，还可以保持原有吸附能力。国外已经有微波催化氧化技术在有机废气处理中的小规模应用，在中国尚处于研究阶段。与常规加热催化热解技术相比，微波催化氧化技术的优点是催化热解效率高、能耗比较低、吸附剂的损耗小、启动迅速、解吸时间比较短、对环境温度影响小；缺点是对不同的有机废气需要选择不同的吸附剂，而且微波功率加热时间、载气流量等对微波催化氧化效率都有一定的影响。
2.6 膜分离法
膜分离法处理有机废气的原理是在压力驱动下，利用有机废气组分分子大小的不同，在膜结构内的扩散能力、渗透速率的不同来实现有机废气与空气的分离。采用膜分离技术处理油气，具有流程简单、运行费用低；设备占地面积小、质量轻、便于安装；易放大、和其他技术兼容性好；回收率高、能耗低、无二次污染等优点。近年来，随着膜材料和膜技术的进一步发展，国内外已有许多成功应用的范例。
3、结语
近20年以来，学术界对有机废气处理技术的关注度逐渐上升，新的技术层出不穷。本文总结了新的有机废气处理工艺的原理、影响因素、实用范围及去除效果，认为变压吸附法和膜分离法有较好的应用前景。
参考文献：
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[2]低温等离子体光催化协同降解涂装有机废气技术[J].王一建，张凯，骆剑，王黎彦，金云峰，张浩崇.涂料技术与文摘.2016（07）
[3]工业有机废气污染治理技术及其进展探讨[J].张旭东.环境研究与监测.2005（01）
论文作者:郭福弟
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/8/13
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