VOC废气处理要点分析

安徽微明环境科技有限公司 王怀生

VOC废气是一种极具污染性的废气，随意排放不仅会导致自然环境被严重污染，还会威胁人们的身体健康，因此，在当前的社会发展过程中，提升对VOC废气处理工作的重视度，采用合适的方式对其进行处理，降低这一气体所造成的不利影响，成为保障环境安全与群众身体健康的重要举措之一。

一、处理VOC废气的意义

挥发性有机化合物（简称VOC）指的是除了一氧化碳、二氧化碳、碳酸、金属酸盐、碳酸铵等物质以外，所有能够参与大气光化学反应的化合物，生产过程中生成的含有VOC分子的废气可以被称作VOC废气，VOC废气在排放时会随着气流进入到大气层，直接污染大气层，进而给人们的正常生产、生活造成极为不利的影响。一方面，VOC废气随意排放会对环境造成严重的污染。具体来说，VOC主要包括卤代烃、脂肪化合物、芳香化合物等物质，在实际应用过程中，这类化合物大多被用作溶剂，经过一段时间的使用后，VOC可能会将组分物质挥发到空气中，并且其中的大部分VOC废气会进入大气环境体系中，导致大气环境被污染的同时，大气系统的部分功能会减弱或丧失，这会给自然环境造成极为严重的破坏。另一方面，VOC废气随意排放会对人体健康产生严重的威胁。对VOC废气进行分析后可以发现，废气中的大部分物质都可能对人体健康产生危害，比如，VOC废气中的苯类化合物不仅会破坏神经中枢，还可能损害人体的血液与器官，若人体在短时间内吸入过多的苯类化合物，会在短时间内死亡。现阶段，为了切实保障人体健康，明确VOC废气的危害性，采用合适的技术方式对其进行处理，减少VOC气体所造成的污染，成为一项极为必要的工作[1]。

二、常用的VOC废气处理技术

随着人们对VOC废气危害性认识的不断深入以及科学技术的不断发展，处理VOC废气的方法越来越多，对这些VOC废气处理技术进行分析可以发现，常用的VOC废气处理技术主要可以分成回收法与分解法。

（一）回收法

现阶段，VOC废气的回收处理技术主要包括吸附法、凝缩法、吸收法。

1.吸附法

吸附法是指通过应用含有吸附这一物理性质的吸附剂，对VOC废气中的VOC化合物进行“捕捉”，从而降低VOC废气中VOC的排放量。在实际应用过程中，吸附法主要可以分成两类，第一类是使用普通活性炭、破碎状碳素纤维蜂窝等活性碳吸附VOC废气，第二类是使用沸石、硅石等无机吸附材料完成VOC废气的吸附。在实际使用过程中，第一类吸附法借助主要成分为碳元素的多孔物质，通过升温、升压、吹入水蒸气等方式，使多孔物质中的细孔能够选择性地吸附VOC废气中比孔隙小的粒状有机物，从而达到减少废气中VOC物质含量的目的。现阶段，这一VOC废气处理方法被广泛应用于清洗化学成套设备、大楼空调等。对这一类VOC废气吸附方法进行分析可以发现，在实际使用过程中，这一方法的优点在于可以实现VOC物质的回收再利用，并且在VOC废气吸附过程中不需要消耗能源。这一方法的缺点在于在长时间的使用过程中，即便对吸附材料进行解吸附处理，仍会有部分VOC残留在吸附材料中，导致吸附材料逐渐劣质化，进而导致这一技术在使用时需要投入再生成本。与第一类VOC废气吸附法相似，第二类吸附法在实际使用过程中也是利用沸石、硅石这类材料的孔隙实现VOC的吸附，在完成吸附工作后利用升温、减压等方式实现VOC的解吸附。在实际使用过程中，第二类吸附法在具有第一类吸附法可以实现VOC物质回收再利用、不需要消耗能源等优点的同时，还有着不易燃烧的优点，但相较于活性炭，沸石、硅石的成本更高。以沸石为例，沸石是一种有着较大孔隙的铝硅酸盐结晶，随着科学技术的不断发展，人们可以依据自己的实际需要，通过人工合成的方式，生产各种规格、品质的沸石。现阶段，沸石吸附法被广泛应用于清洗化学成套设备、加油站等[2]。

需要注意的是，在应用吸附法进行VOC废气处理时，应当综合考量不同吸附法的优缺点，并尽量选择性价比最高的吸附方法，切实满足VOC废气处理的需要。比如，在对各种吸附材料进行比对后可以发现，普通活性炭的成本相对较低，并且吸附效果不弱，因此被广泛应用于VOC废气吸附工作中。但在实际使用过程中，活性炭的吸水性较强，并且容易燃烧，因此，在环境温度较高、湿度较大的环境下，不应当使用活性炭进行VOC废气吸附。同时，由于活性炭在与一些活性较大、容易发生反应的物质接触时，表面容易发生反应，导致吸附孔隙发生堵塞，进而降低吸附效果，因此活性炭吸附法不适用于一些活性较大、容易发生的溶剂吸入工作中，此时可以用破碎状碳素纤维蜂窝、沸石、硅石等吸附材料进行VOC废气的吸附。

2.凝缩法

凝缩法是一种利用有机物在不同温度下饱和度不同的特性，通过降低或升高系统压力的方式，将处于蒸气状态的VOC有机物从废气中提取出来的方式。在实际使用过程中，这一技术的优点在于经过处理后废气中的VOC含量较少，并且不同的VOC可以得到有效的分离，便于后续再利用工作的开展。缺点在于这一技术的操作难度较大，并且在常温状态下，人们往往无法只凭借冷却水完成VOC的分离，还需要对冷凝水进行降温处理，因此，这一技术的实际使用成本较高，现阶段，这一技术更多地被应用于一些VOC浓度较高并且冷凝温度不高的VOC废气处理[3]。

3.吸收法

吸收法是一种利用有机物相似相溶原理，通过低挥发性的有机无机溶剂，吸收废气中的VOC分子，然后利用吸收剂与VOC分子间理化性质的差异将两者进行分离处理的技术方法。现阶段，按照VOC废气的吸收机理，可以将废气吸收法分为物理吸收与化学吸收两种。物理吸收主要是指将VOC废气通过含有柴油、煤油或者其他溶剂的液体，使可溶的VOC分子从废气中转移到液体中，然后通过对液体进行处理的方式，降低VOC进入大气系统的可能性。化学吸收则是VOC废气中部分不溶于水或者难溶于有机溶剂的物质，通过能够与其进行化学反应的物质溶剂，使这部分物质转化为无害物质，从而减少这些物质对环境的污染。现阶段，吸收法被广泛应用于浓度中等但排气量较大的VOC废气处理中。对吸收法进行分析可以发现，这一方法的应用优点在于适用面较广，并且在物理、化学吸收法的相互作用下，VOC废气中的大部分VOC分子能被吸收，VOC分子的吸收效率也比较高，经过物理吸收法处理后的VOC分子可以在某种意义上实现循环利用。这一方法的应用缺点在于技术应用成本比较高，VOC吸收工序较为繁琐。

（二）分解法

现阶段，VOC废气的分解处理技术分为燃烧法与非燃烧法两类。

1.燃烧法

VOC废气大多数是由碳、氢、氧等元素共同组成的化合物，燃烧法的应用可以将污染较为严重的VOC废气转化为对环境影响相对较小的二氧化碳，从而达到降低VOC废气对环境造成污染的目的。现阶段，较为常见的VOC废气燃烧处理技术包括蓄热燃烧法、直接燃烧法、催化燃烧法等，并且在实际使用过程中，燃烧法更适合应用于VOC分子含量较低的废气处理中，若VOC废气中VOC分子的含量较高，则需要使用其他处理方法。

首先，蓄热燃烧法是一种利用蓄热体升高温度使VOC废气中的有机物达到燃点然后自动燃烧分解的一种技术，现阶段，较为常用的蓄热体为陶瓷。在实际应用过程中，蓄热燃烧法有着使用效率高（VOC分子燃烧率处于90%—95%之间），处理后的废气中VOC分子含量低等优点。需要注意的是，这一燃烧法燃烧装置成本较高，并且在装置运转时不能随时间断，蓄热装置网眼堵塞问题出现的可能性相对较高。

直接燃烧法是一种将VOC废气650—800摄氏度的高温环境下，利用助燃剂，使VOC废气发生燃烧反应，将废气中的碳、氢、氧等物质转化为二氧化碳、水等对环境影响较小的化合物的方式。在实际使用过程中，直接燃烧法使用的助燃剂主要为煤油、轻油等液体燃料或者天然气、液化气等气体燃料。直接燃烧法有着装置简单、维修难度低、不需要对VOC废气中化合物进行细致分析等优点。缺点主要在于需要使用助燃剂，并且会生成较多的二氧化碳，直接排放同样会加重温室效应等。现阶段，直接燃烧法被广泛应用于印刷、化学成套设备的处理工作中。

催化燃烧法是一种通过在VOC废气燃烧过程中加入催化剂，降低废气中VOC分子的燃烧温度，提升VOC分子燃烧充分性，加快物质反应速度，缩短废气处理时间的技术方法，较为常用的催化剂为金属或者金属盐，现阶段，这一技术方法被广泛应用于印刷、成套化学设备处理中。需要注意的是，尽管在催化燃烧法使用时，氧化分解VOC分子的温度可以降低200—200摄氏度，并且在使用这一方法时，VOC废气产生的氮氧化合物相对较少，但催化剂的价格相对较高[4]。

2.非燃烧法

当前较为常用的VOC废气非燃烧处理方法包括生物处理法、膜分离法、光催化剂法、放电等离子体等。

首先，生物处理法是一种将VOC废气通过含有微生物的填充层，利用微生物的生化反应，将VOC分子中的碳、氢、氧转化为二氧化碳、水的技术方法，在当前，这一技术方法是一种VOC废气处理效果较为可观的方法，更多地被用于浓度较低的VOC废气处理工作中。在实际应用过程中，生物处理法主要可以分成三部分内容：第一步，建设蓄水池，将其作为VOC废气排放点，并且令VOC废气与蓄水池中的水接触，使VOC废气中的部分有机物溶于水。第二步，将液膜装置安装到蓄水池中，令蓄水池中的VOC集中到液膜上，然后借助液膜的渗透性，使VOC逐渐渗透到生物膜上，令生物膜上的微生物吸收VOC物质。第三步，在微生物吸收并溶解VOC物质后，通过自身生理代谢，将VOC转化为无害有机物或简单的无机化合物。对这一技术方法的应用情况进行分析可以发现，生物处理法的优点在于VOC废气处理效果较好、操作步骤较为简便、不需要消耗有用原料、装置整体运转费用低、不会产生二次污染等。缺点在于设备体积大、处理VOC会受温湿度等因素的影响。

膜分离法是一种利用对VOC有着较高选择渗透性的高分子膜，在一定压力环境下，将VOC废气中的VOC分子进行分离的方式。在实际使用过程中，这一技术方法的应用可以实现部分VOC分子的回收再利用，但在部分VOC分子回收工作完成后，还需要应用其他方式对未经渗透膜处理的VOC废气进行二次处理，因此，这一技术方法操作相对复杂。

光催化剂法是一种令光催化剂在紫外线辐射下产生具有较强氧化性能的空穴，使VOC废气中的VOC分子被“夺走”，然后分解为二氧化碳、水等物质的一种VOC废气氧化处理方法。在实际应用过程中，这一技术方法可以对大部分VOC分子产生作用，实现废气中这部分VOC分子的彻底净化，并且反应可以发生在常温环境下，不存在饱和问题。但需要注意的是，光催化剂法在应用过程中可能会导致臭氧这类物质的生成。

放电等离子体法是一种利用高能电子辐射对废气中的VOC分子进行氧化、还原、分解处理，并将其转化为无害或者更容易回收的物质的化学技术。在实际应用过程中，这一技术方法有着分辨率高、能源消耗小、可以在常温下进行反应等优点，但有着产物中可能存在氮氧化合物、可能生成其他二次产物等缺点。

三、VOC废气处理技术的选择应用原则

在科学技术不断发展的背景下，VOC废气处理技术越来越多。现阶段，为了在保证VOC废气处理工作量能够满足VOC排放浓度要求的基础上尽可能提升废气处理效率、降低处理成本，工作人员可以依据生产活动中生成的VOC浓度，选择合适的VOC废气处理技术。具体来说，首先，若生产过程中VOC废气中VOC分子的含量在1—20%之间，那么该VOC废气属于高浓度废气，其中的VOC分子可以作为资源进行回收再利用，在选择VOC废气处理方法时，就可以选择吸附、膜分离、冷凝等技术方法。需要注意的是，一般高浓度VOC废气中含有较多的爆炸极限物质，因此，在进行废气处理时，需要尽量避免使用燃烧处理法。若VOC废气中VOC分子的含量在数百至数千ppm之间，那么该VOC废气处于中浓度段，在处理时可以依据具体的浓度选择合适的处理方式，举例来说，若VOC分子的浓度在800ppm以上，那么此时即便助燃剂很少，VOC分子也可以燃烧，所以用燃烧处理法是一种较为便利的VOC废气处理方式。若要实现VOC资源的有效利用，也可以先利用吸附法降低VOC废气中的VOC分子浓度，然后再对其进行燃烧处理。为了避免燃烧处理法会排放大量二氧化碳的缺点，可以在燃烧过程中使用余热回收技术，进一步提升资源利用率。最后，若VOC废气中VOC分子含量在数十至一百ppm之间，那么此时VOC废气处于低浓度段，为尽量提高工作效率，可以通过吸附法、生物处理法等对废气进行处理，在保证VOC分子处理质量的同时，尽可能降低二次污染物出现的概率，为VOC废气处理工作的顺利推进提供有效的支持[5]。

四、结论

总而言之，在当前社会经济发展过程中，VOC废气有着较大的危害性，现阶段，为切实减少废气排放量，在使用合适的废气处理技术对废气进行处理的同时，研发成本更低、效率更高的VOC废气处理技术已经成了更好地满足企业对于废气处理工作需要的重点任务之一。