大氣污染是我國目前突出的環(huán)境問題之一,工業(yè)廢氣是大氣污染物的重要來源。大量工業(yè)廢氣排入大氣,必然使大氣環(huán)境質(zhì)量下降,給人體健康帶來嚴(yán)重危害。工業(yè)廢氣中難處理的就是有機(jī)廢氣,有機(jī)廢氣通過呼吸道和皮膚進(jìn)入人體后,能給人的呼吸、血液、肝臟等系統(tǒng)和器官造成暫時(shí)性和*性病變,已經(jīng)引起人類的高度重視。工業(yè)生產(chǎn)中會產(chǎn)生各種有機(jī)物廢氣,主要包括各種醇類、酸類、酮類和胺類等,這些有機(jī)廢氣會造成大氣污染,危害人體健康,而且還會造成浪費(fèi),所以有機(jī)廢氣的處理與凈化勢在必行。進(jìn)入21世紀(jì),隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們環(huán)保意識的增強(qiáng),人們對環(huán)境質(zhì)量提出了更高的要求。目前我國的環(huán)境問題依然十分突出,已嚴(yán)重地制約了經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高,其中有毒有機(jī)物對環(huán)境污染非常嚴(yán)重,該類污染物具有排放量大、污染面廣和難以降解的特點(diǎn),對它們的污染控制一直是環(huán)保工作者研究的重點(diǎn)課題。
1、 有機(jī)廢氣的來源 有機(jī)廢氣主要來源于石油和化工行業(yè)生產(chǎn)過程中排放的廢氣,特點(diǎn)是數(shù)量較大,有機(jī)物含量波動性大、可燃、有一定毒性,有的還有惡臭還會引起臭氧層的破壞。石油和化工工廠及石化產(chǎn)品的存儲設(shè)施,印刷及其他與石油和化工有關(guān)的行業(yè),使用石油、石油化工產(chǎn)品的場合和燃燒設(shè)備,以石油產(chǎn)品為燃料的各種交通工具都是有機(jī)廢氣的源頭。
2、 有機(jī)廢氣對人體的危害 有機(jī)廢氣對人體的危害是多方面的,不同行業(yè)有機(jī)物廢氣的毒性也是各不相同的,其中工業(yè)廢氣中10種常見的有機(jī)廢氣對人體的危害主要表現(xiàn)為:苯類有機(jī)物多損害人的中樞神經(jīng),造成神經(jīng)系統(tǒng)障礙,當(dāng)苯蒸氣濃度過高時(shí)(空氣中含量達(dá)2%),可以引起致死性的急性中毒。多環(huán)芳烴有機(jī)物有強(qiáng)烈的致癌性。苯酸類有機(jī)物能使細(xì)胞蛋白質(zhì)發(fā)生變形或凝固,致使全身中毒。發(fā)生腈類有機(jī)物中毒時(shí),可引起呼吸困難、嚴(yán)重窒息、意識喪失直至死亡。有機(jī)物硝基苯影響神經(jīng)系統(tǒng)、血相和肝、脾器官功能,皮膚大面積吸收可以致人死亡。芳香胺類有機(jī)物致癌,二苯胺、聯(lián)苯胺等進(jìn)入人體可以 造成缺氧癥。有機(jī)氮化合物可致癌。有機(jī)磷化合物降低血液中膽堿脂酶的活性,使神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生功能障礙。有機(jī)硫化合物中,低濃度硫醇可引起不適,高濃度可致人死亡。含氧有機(jī)化合物中,吸入高濃度環(huán)氧乙烷可致人死亡。
3、治理技術(shù) 有機(jī)廢氣的治理方法主要有2類:一類是回收法。回收法是通過物理方法,在一定溫度、壓力下,用選擇性吸附劑和選擇性滲透膜等方法來分離揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs),主要包括活性炭吸附、變壓吸附、冷凝法和生物膜法等。另一類是消除法。消除法是通過化學(xué)或生物反應(yīng),用光、熱、催化劑和微生物等將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳,主要包括熱氧化、催化燃燒、生物氧化、電暈法、等離子體分解法、光分解法等。
3.1 活性炭吸附法 目前我國對于濃度較低的氣相污染物的凈化手段主要為吸附法,應(yīng)用活性炭的強(qiáng)吸附性吸附污染物,且對有機(jī)廢氣質(zhì)量濃度的動態(tài)變化有著較好的緩沖調(diào)節(jié)作用。常用的吸附劑有多孔炭材料、蜂窩狀活性炭、球狀活性炭、活性炭纖維、新型活性炭以及分子篩、沸石、多孔粘土礦石、活性氧化鋁和硅膠等。活性炭多呈粉末狀或顆粒狀, 大部分情況下不能直接用于各種凈化設(shè)備中,必須使活性炭具有一定形狀和支撐強(qiáng)度才能使用。活性炭經(jīng)過特殊的工藝處理后,能產(chǎn)生豐富的微孔結(jié)構(gòu),這些人眼看不到的微孔能夠依靠分子力,吸附各種有害的氣體和液體分子,從而達(dá)到凈化的目的。活性炭吸附過程包括吸附凈化和熱脫再生。吸附凈化過程是將有機(jī)廢氣由排氣風(fēng)機(jī)送入吸附床,有機(jī)廢氣在吸附床被吸附劑吸附而使氣體得到凈化,凈化后的氣體排向大氣即完成凈化過程;熱脫再生過程是當(dāng)吸附床內(nèi)吸附劑所吸附的有機(jī)物達(dá)到允許的吸附量時(shí),該吸附床已經(jīng)不能再進(jìn)行吸附操作而轉(zhuǎn)入脫附再生。脫附再生即用來自催化的熱空氣吹掃吸附劑,使吸附的有機(jī)物脫附出來達(dá)到使吸附劑的吸附能力再生的目的。活性炭吸附法適用于大風(fēng)量、低濃度、溫度不高的有機(jī)廢氣治理。該法工藝成熟,效果可靠,易于回收有機(jī)溶劑,因此被廣泛地應(yīng)用于化工、噴漆、印刷、輕工等行業(yè)的有機(jī)廢氣如苯類、酮類的治理。
在工業(yè)吸附過程中,活性炭是使用為廣泛的一種吸附劑,但它也存在不耐高溫,在濕潤的條件下不能保持很好的吸附能力,易燃,較快達(dá)到飽和吸附而失去效用,吸附劑需定期更換的缺點(diǎn);其次,吸附法會產(chǎn)生二次固體或液體污染物。
3.2 催化燃燒法 20世紀(jì)70年代,Aube[3]等提出了/多相催化氣相燃燒過程0即/催化燃燒0法治理有機(jī)廢氣,以催化燃燒代替?zhèn)鹘y(tǒng)的火焰燃燒,降低了燃燒溫度,提高了能量利用率。另外,催化燃燒產(chǎn)生的熱流溫度適中,無需冷卻空氣的稀釋,提高了熱效。這種方法的不足之處是,有的氣體燃燒條件非常苛刻,需高溫、高空和高水蒸氣分壓,因此催化劑必須具備較高的活性、高熱穩(wěn)定性和較高的水熱穩(wěn)定性,以及一定的抗中毒能力。而通常催化劑活性與穩(wěn)定性是相矛盾的,另外該法對機(jī)械強(qiáng)度要求也較高,要求能抗沖刷和熱沖擊。目前研究較多的是Pd、Pt、Rh、Au等貴金屬催化劑 和金屬氧化物催化劑。
3.3 生物膜法 按照傳統(tǒng)生物膜理論,生物法處理有機(jī)廢氣一般要經(jīng)歷以下步驟:1)廢氣中的有機(jī)污染物首先與水接觸,并溶解于水中;2)溶解于液膜中的有機(jī)污染物成分在濃度差的推動下進(jìn)一步擴(kuò)散到生物膜,進(jìn)而被微生物捕獲并吸收;3)微生物以有機(jī)物為能源或碳源進(jìn)行生長代謝,從而將其分解為簡單無毒的無機(jī)物(如CO2和H2O)和低毒的有機(jī)物;4)生物代謝產(chǎn)物一部分重新回到液相,一部分氣態(tài)物質(zhì)(如CO2)脫離生物膜,通過擴(kuò)散進(jìn)入大氣。依據(jù)該理論,生物凈化有機(jī)氣體的速率主要取決于氣相和液相中有機(jī)物的擴(kuò)散速率及生化反應(yīng)速率。生物法具有設(shè)備簡單、投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、無二次污染等優(yōu)點(diǎn),但也存在著反應(yīng)裝置占地面積大、反應(yīng)時(shí)間較長的缺點(diǎn)。
3.4 先進(jìn)氧化方法 先進(jìn)氧化方法(技術(shù)或流程,簡稱AOT或AOP)是指產(chǎn)生OH#過程,以及產(chǎn)生的OH#誘發(fā)一系列的OH#鏈反應(yīng),攻擊各種污染物及微生物,直至降解為CO2、H2O及無機(jī)鹽,實(shí)現(xiàn)零環(huán)境污染,*物排放。先進(jìn)氧化方法是在不斷提高OH#的產(chǎn)生效率和應(yīng)用效率的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。概括的說,能夠產(chǎn)生羥基自由基的工藝都可以進(jìn)入氧化技術(shù)工藝的范疇,如臭氧(O3)氧化技術(shù)、過氧化氫(H2O2)氧化工藝、二氧化氯(ClO2)氧化工藝、紫外(UV)輻照工藝、超聲氧化工藝、微波工藝等。由于氧化工藝具有氧化性強(qiáng)、操作條件易于控制的優(yōu)點(diǎn),因此引起世界各國的重視,并相繼開展了該方向的研究與開發(fā)工作。
4、結(jié)語 對于有機(jī)氣體的凈化處理,無論是廣泛采用的傳統(tǒng)處理方法,還是新開發(fā)的處理技術(shù),都要考慮到應(yīng)用的實(shí)效性。目前,除了推廣傳統(tǒng)工藝外,應(yīng)重點(diǎn)開發(fā)新的技術(shù),以達(dá)到提高去除效率、降低投資運(yùn)行費(fèi)用,減少二次污染的目的。隨著有機(jī)產(chǎn)品的大量使用,有機(jī)物污染已引起世界各國的高度重視,控制該類污染已成為各國的一項(xiàng)義不容辭且刻不容緩的任務(wù)。我國是一個(gè)發(fā)展中國家,面臨經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的雙重任務(wù)。為促使經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展,開發(fā)經(jīng)濟(jì)有效的有機(jī)物的凈化處理技術(shù)已成為我國解決有機(jī)物污染的重要課題。在目前已經(jīng)開發(fā)應(yīng)用的處理技術(shù)中,先進(jìn)氧化方法降解有機(jī)氣體適合我國國情,在國內(nèi)有機(jī)廢氣治理領(lǐng)域更具發(fā)展前途。
