挥发性有机物废气的膜法处理工艺研究
文章导读
在工业领域发展的背景下，要想降低大气污染问题出现的概率，就需要加大对废气的处理力度。当前，我国对于污染问题的关注度较高，相关政府部门也纷纷制定了一系列的政策来解决存在的污染现象。
▲ 来源：基层建设 作者：李杰
伴随着社会经济的不断运行，大气污染现象日益明显，废弃的主要来源是工业废气，而在工业运行期间，挥发性有机物废弃是遇到的难度最高的一种工业废弃，因此，采取怎样的方式来处理存在的大气污染现象是面临的首要问题。在本篇文章中，重点论述了挥发性有机物废弃的膜法处理工艺。
在工业领域发展的背景下，要想降低大气污染问题出现的概率，就需要加大对废气的处理力度。当前，我国对于污染问题的关注度较高，相关政府部门也纷纷制定了一系列的政策来解决存在的污染现象。
1、对于挥发性有机化合物的论述
挥发性有机化合物属于一种经常出现的污染物，其无论是对于环境、还是动植物生长以及人员自身健康等，均有着很大的伤害。通过探究得出，其对于环境产生的影响大体上表现在以下几点：
①对于大部分的挥发性有机化合物来讲，不仅含有异味，并且有着较强的毒性，其对于人们身体有着很大的伤害，严重的情况下还会引发癌症。
②基于光线作用力影响之下，大部分挥发性有机化合物和氧化剂相互接触，经常发生一定的光化学反应，逐渐形成光化学烟雾，直接的影响人的身体健康，甚至可能直接会影响农作物的生长。
③在挥发性有机物中，某些卤代烃可能会把大气中一些臭氧层破坏，例如，氯氟碳化物以及氟氯烃化合物。
④在很多挥发性有机化合物当中，属于易燃易爆类型，给企业带来了巨大的安全隐患。
所以，在近几年以来，在国外的许多发达国家都相继颁布了许多新的法律制度，以此来限制挥发性有机化合物的排放。在我们国家，也出台了大气污染物的排放标准，在该项大气污染物综合排放标准当中，限制了14类挥发性有机化合物的最高允许排放的标准以及最高允许排放的浓度、速率、最大的极限值等等，通过这种方法将大气中的挥发性有机物的排放含量进行控制，挥发性有机物必须达到国家规定的标准值才能进行排放。根据《中华人民共和国大气污染防治法》的有关规定，在进行工业生产的过程中，如果产生的可燃性气体需要进行回收利用，需要企业自身开发经济并且有效的挥发性有机化合物的回收技术。
2、挥发性有机化合物的类别以及来源
根据美国环保局控制的129种污染物中，其中有31种污染物属于挥发性有机化合物，在表格1中也详细列举了具有代表性的一些挥发性有机化合物。
在表格中的这些挥发性有机化合物，主要是来源于以下几个方面：
①挥发性有机化合物的固定来源，例如石油化工行业以及医药行业等废气污染物的排放，还有一些挥发性极强的油漆、涂料以及皮革制造中的有机溶剂等等是挥发性有机化合物的主要来源。
②挥发性有机化合物的移动来源，主要来源于汽车尾气。
③在日常的生活当中，家庭做饭所排放的油烟废气中也含有许多的挥发性有机化合物。
基础工艺：膜元件是膜分离法设备的核心部分，膜元件多种多样，根据处理对象相态的不同划分有气体膜和液体膜，但常分为平板膜、中空纤维膜、卷式膜。
表一：常见的可回收的挥发性有机化合物
3、挥发性有机物废气膜分离技术
以往单一的有机物处理工艺包含了多个方面，分别是气提法、吸附吸收法以及氧气法等。当前，对于汽提法和蒸馏法来讲，通常是对废水中存在的高浓度挥发性有机物废弃膜进行有效的回收和利用，不过，处理低浓度挥发性有机物的时候，面临的难度是比较大。
在处理有机废气的工艺期间，吸附-吸收法产生的效果良好，自身有着很高的去除率，因此受到了普遍的应用，不过，该项工艺对于进口废气中挥发性有机物浓度的要求非常低，所以，便使得脱附工艺和吸收剂的成本随之增加。而氧气法能够彻底的清除挥发性有机物，但是容易引发二次污染问题。通过探究得出，应用于处理废弃中挥发性有机物的膜分离技术表现在以下几个方面：
3.1VP工艺
VP工艺是上个世纪八十年代产生的，其属于一种气相分离工艺，相关的分离原理和渗透气化工艺有着很大的相同之处，通常是借助膜材料进料组分的选择性来实现分离的目标。再加上没有高温以及相变现象的出现，使得VP远远要比渗透气化方式更为合理和有效。与此同时，挥发性有机物还不会出现化学结构现象的变化，方便进行循环利用。
一般来讲，VP过程是和冷凝集合形成的，在反应器内产生的挥发性有机物废弃通过冷凝或者是压缩，回收部分的挥发性有机物则回到反应器内，剩余的气体进入膜组件内。在VP法中，回收废弃内的VOCS经常应用的膜材硅橡胶模，相关人员在聚丙烯中空纤维底膜通过等离子体接枝聚硅氧烷活性层的装置，其一般是被应用到是试验室和试验工厂内，具备的功能是对废气中的甲醇和甲苯加以清除。
再者，还可以应用聚二甲基硅氧烷内的空纤维半渗透膜分离空气中的VOCS，从中可以看出，二甲苯、甲苯和丙烯酸等通量是空气的100倍以上，但是对于涂抹硅橡胶皮层的膜来讲，对VOCS的选择性却存在着降低现象。最后，通过比较分析得出，在较高VOCS浓度以及较低的通量中，VP工艺和以往传统工艺相比较来看，其产生的经济可行性更好一些，效果极高。
3.2气体膜分离方式
膜法气体分离法的基本工作原理表现为：从混合气体中的各项组分入手，基于压力作用力根据透过膜的传递速率不同来实现分离的目标。从当前情况来看，气体膜分离在空气浓氮以及天然气分离等环节中受到了非常广泛的应用。最近几年，我国相关企业已经开发出了诸多的VOCS回收气体分离膜。
首先，包含VOCS的废气经过压缩之后进入了冷凝器内，冷凝器中包含了诸多的VOCS，气体进入膜组件，透余气内大体上不包含VOCS，能够直接有效的排放到大气内。渗透气中包含了VOCS，可以把它运输到压缩机的进口中。基于VOCS在系统中的不断循环，回路内包含的VOCS浓度逐渐上涨，在进入冷凝器中的压缩气达到了相应的凝结浓度之后，VOCS会逐渐的产生冷凝现象。而应用该项工艺进行回收的VOCS包含了诸多方面，涉及到甲苯、三氯乙烯等。
3.3膜基吸收方式
气、液接触的传统操作方式，主要是利用塔、柱以及混合澄清器来达到目的，此种类型的操作方式经常和两相相互接触，这样的话，就会产生乳化、泡沫化等情况。膜基吸收是应用中空纤维微孔膜，使得需要出现接触的两相分别在膜孔内和膜表面中，进而在一定程度上防止乳化现象的出现。和以往传统的膜分离技术相比较来看，膜基吸收的选择性和吸收剂有着很大的联系，而且膜基吸收仅仅需要低压为基本的推动力，这样一来，能够提升两相流体之间的流动性，以此确保接触界面的稳定性。
4、结语
现阶段，通过详细论述VOCS的基本运行原理和工艺以及其应用趋势等方面可以看出，伴随着大气污染现象的日益凸显，将多项膜法处理工艺相互结合到一起，能够有效的对废气中的挥发性有机物进行回收，并且生产，其有着良好的环保效益和经济效益，未来发展前景良好。
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