空氣是人們賴以生存的自然資源,而在人類生產活動過程中,排放出了大量的廢氣,這些廢氣給環境造成了嚴重的污染,進而使我國的空氣質量不斷下降,甚至近些年來還出現了大范圍的霧霆天氣,而這也開始引起各國的重視,并紛紛落實相應措施來對廢氣的排放進行控制。我國也于2010年將VOCs作為空氣污染的主要污染物進行控制。本文對近些年來我國城市污染中的廢氣污染現狀進行分析,并對廢氣新型處理技術應用的研究現狀進行了探討。
廢氣中含有大量的揮發性化合物(VOCs),這些揮發性化合物中常見的物質包括二甲 苯、乙苯、甲醛、對一二甲 苯、芳香多元酸、乙醛、三酮類化合物、脂肪二元酸等眾多物質。這些揮發性化合物的主要來源為兩種,一種是人們生活過程中的建筑裝飾、服務干洗及餐飲等行業形成的。另一種是人們在生產活動過程中,如提煉油脂、化工行業、工業清洗等形成的。并且隨著人們生產生活活動的日益頻繁,也使這些廢氣的排放量不斷增長。據相關數據統計,我國所排放出的廢氣達的五至十五倍以上,這不僅給空氣環境帶來嚴重污染,也造成了大量的資源浪費。
我國對廢氣的處理時間較早,自上世紀80年代開始,我國就已將吸附法與催化法應用到廢氣處理當中。經過幾十年的發展至今,我國在廢氣處理技術及處理設備方面又相繼取得了成就,吸附法、催化法、膜分離法等這些傳統的處理方法也相繼被應用到工業廢氣的處理當中。不過這些傳統的廢氣處理方法已經難以滿足人們對空氣質量的要求,探索出一些具備環保的新型廢氣處理技術已經成為未來的研究趨勢。
1、低溫等離子廢氣處理技術
低溫等離子廢氣處理技術是一種新型的處理技術,它又被稱為非平衡等離子體技術,它對廢氣的凈化原理是通過外加電場來產生大量粒子,然后利用這些粒子和廢氣中的污染物分子生成復雜的物理一化學反應,以此對廢氣中的污染物進行降解,使其成為物質,從而實現對廢氣的凈化。低溫等離子廢氣處理技術的主要處理方法包括介質阻擋法、沿面放電法、電暈法及電子束照射法等。這種新型處理技術的優越在于凈化、依賴性小。季學李等人通過采用等離子反應器來對含有甲 苯、對苯等化合污染物的廢氣的處理效果進行了實驗,并通過對氣體人口的質量濃度、流量與脈沖頻率的觀察來分析這種方法的處理效率,實驗結果證明,脈沖頻率越高,則等離子反應器對廢氣的處理效果就越好,而氣體人口質量濃度與氣體流量的增大會使處理效果降低。李堅等人則通過等離子體變頻低溫器采用回歸正交設計方法來對廢氣中的甲 苯化合物進行了實驗,結果表明,其對甲 苯的理論降解率較高值為8664%。李依麗等人則利用較佳工藝通過等離子反應器來對廢氣進行處理,處理結果表明,對廢氣中甲 苯污染物的去除率高達左右,而對苯的去除率為92.6%。此外,低溫等離子廢氣處理技術還能應用于對餐飲業油煙、GFc(氟氯烴)的降解及哈隆物質的處理等。
2、光催化廢氣處理技術
光催化廢氣處理技術是通過催化劑來利用光的催化活性進行處理的,光催化廢氣處理技術的原理為利用光能對空氣中的VOCs氣體分子進行催化,使其與光產生氧 化還原反應,以此實現對VOCs氣體的分 解,使其分 解為無機小分子物質、二氧 化碳與水分。具有自然光源的室內環境,并采用納米晶體來對甲醛質量濃度為1毫克每立方米的甲醛廢氣進行光催化降解,經過8個半小時左右的催化,濃度檢測結果能夠符合民用一類建筑標準。
空氣中的溫度、分子氧及濕度等參數在光催化技術對甲 苯廢氣降解效率的影響,研究結果表明,當空氣的濕度越高、氧氣越濃,則光催化技術的凈化效率就越高,當空氣溫度達到45攝氏度時,光催化技術的凈化效果為較佳。
利用自制的光催化系統對甲醛氣體降解中的TIO活性碳纖維負載進行了測試,結果表明,通過紫外線的加強,并采用PH為5的TIO溶膠來作為催化劑,能夠實現對甲醛的凈化,一個小時左右,其甲醛降解率就能達到68%左右,并且隨著降解時間的增加,其降解率就越高,并然后達到94.59%。當前,光催化降解技術正向著的催化劑性能與催化設備的方向,在應用過程中,經常將光催化降解技術與其他廢氣處理技術進行聯合使用,以此達到較佳處理效果。
3、生物降解廢氣處理技術
生物降解廢氣處理技術的原理是通過微生物自身的代謝活動將廢氣中的化合污染物進行分 解,使其成為二氧 化碳、水分及相應的細胞組成物。目前,使用較廣泛的生物降解處理方法主要包括生物洗滌法、膜生物反應器法、生物過濾法等。早在上世紀60年年代,這項處理技術就已經開始被西方應用,如今是了大規模應用,而我國在生物降解處理技術方面的研究相對較晚。據相關數據統計,在21世紀初,歐洲等國便先后投人了7500臺生物處理設備來對廢氣進行處理。在研究進展方面,黃若華等人通過對玻璃生物膜填料塔中放人不同的填料來研究甲 苯廢氣的處理效果,研究結果表明,在不同填料中以海藻石的甲 苯廢氣處理效果好,10天的時間,其凈化率就高達,并且處理時間要比其他填料的處理時間縮短三分之一。孫佩石等人則對動力學模型的相關系數進行了研究并利用生物滴濾塔對苯乙稀廢氣進行了凈化,凈化達90%以上。生物降解廢氣處理技術的優越在于對操作條件及環境的要求相對較低,并且能夠降低處理成本,節約能源損耗,不會產生二次污染,因此應用前景廣闊。
4、超重力廢氣處理技術
超重力廢氣處理技術的原理是通過填料轉子的高速旋轉來形成離心力,以此實現對超重力環境的模擬,從而使處于超重力環境中的廢氣被切割成液滴、液絲等形式。該處理技術具備設備體積較小、傳質、工藝流程簡單、節約成本等應用優越。超重力技術于上世紀80年代被發明出來隨后開始被英國、、我國等廣泛應用。隨著人們對空氣質量要求的不斷提高,在空氣治理方面的法律法規必將不斷完善,采用具備、投資少、、工藝簡單、成本低的新型廢氣處理技術,必將成為空氣治理的。而這些新型廢氣處理技術在不久的將來也勢必會廣泛的應用。