基于膜分离技术的有机废气处理探讨

章维超，林晓东

（平湖市正和环保科技有限公司，浙江 平湖 314200）

大气污染是一项治理难度大、耗费时间和成本较大的治理工程，有机废气是大气环境重要的污染源之一，它产生于各行各业的生产过程中，如化学工程、制造加工机械、纺织、文字印刷等。有机废气中含有有毒的气体分子，称作VOCS，这种有毒物质会严重污染环境，威胁生态环境中生命体的健康，严重时诱发生物体内产生癌变。因此，对大气污染元凶进行无害化处理，是一项重要工作。对有机废气处理后再进行排放，有助于保护生态环境，发展绿色经济。在废气的处理中，人们可以应用膜分离技术来处理有机废气。

1　有机废气的主要处理方法

有机废气的处理方法主要有两种，即消除技术和回收技术。消除技术是指通过一系列化学反应，对气体内部含有毒害作用的物质分子进行无害化的转换，变为其他没有毒性的物质，如二氧化碳和水，从而消除有机废气中的毒素。而有机废气的回收处理技术和消除处理技术不同。

回收处理技术主要采用物理技术手段，应用自然界或者人工合成的一些具有强吸附作用的物质，对有机废气中毒害物进行吸收，再对这些携带毒性物质的材料进行集中无害化处理并排放。应用有机废气回收技术对其进行无害化处理时，人们主要采取冷凝技术手段，支持这项技术的运转设备就是冷凝器，使用密封性能良好的输送气体装置，将有机废气导入冷凝器中，在冷凝器中对温度较高的有机废气进行降温处理，使得有机废气的温度大幅降低，有机废气就会凝结成液滴，最后利用专门的回收处理设备对这种物质进行回收[1]。

另一种回收技术是吸附法，在吸附操作中最常用的物质就是活性炭，活性炭本身呈现不规则形状，为多孔状结构，活性炭不能单独发挥吸附作用，需要人为干预来控制活性炭的一些物理属性，这样才能达到吸附效果。活性炭由许多小孔组成，这些小孔分子之间由于密度比较大，会产生一定的分子张力，在力的相互作用下就会产生很强的吸附作用，这样就能对有机废气中的毒害物质进行吸附，充分处理有机废气中的毒素。活性炭吸附技术使用较多的一种处理技术，但这种方法在使用一段时间后就会暴露出缺陷，活性炭在高温高压或者是环境潮湿的地方，其分子结构变得不稳定，最终导致吸附失效。偶然情况下，活性炭还会发生自燃，在使用活性炭进行吸附时，其存放的地点要考虑防火要求。

在处理浓度很高、量很大的有机废气时，首先应当对这些气体进行燃烧处理（预处理），通过气体输送装置将其导入超低温处理设备中，添加适量的催化剂，有机废气在催化剂的作用下，加快转化速率，快速变成小分子，其间产生热量，整个处理过程中的温度比其他气体燃烧点要低350℃，而且燃烧中不会产生新的有害物质，不会发生二次污染。

除了上述有机废气处理方法外，还有分解法、催化发、氧化法等方法，这些技术都有明显的优势，可以有效处理有机废气，但在不同应用环境中也会暴露出缺点。人们要结合实际情况，合理选择方法对有机废气进行处理。在有机废气成分复杂、毒害物质多时，人们可以综合运用多种技术方法，这样不仅能发挥相关技术的优势，还能提高处理效率。

2　膜分离技术应用

2.1　膜分离技术概述

膜分离技术早在20世纪60年代已经出现，不断发展和完善，成为使用频繁、效果好的废气处理技术。膜分离技术使用的材料有很强的分离性能，同时分离膜还能实现浓缩和提纯的作用。因此，应用膜分离技术会产生很好的环境保护作用，同时能够降低能源消耗，膜分离技术得到了广泛应用。膜分离技术不单单可以用来处理有机废气，在其他领域也有很广的应用，这就充分展现了该技术的应用优势。目前，膜分离技术在制药、生物科技化、化学化工、冶金矿业、水污染治理、电子科技领域等得到普遍推广，取得不错的效果，带来很大的实际功效，带动了相关行业的发展[2]。

与其他技术相比，膜分离技术较为先进，处理废气的效率较高、操作简洁方便，能有效保护环境，同时能源资源消耗比较小，节能环保。在膜分离处理中，应用复合性的处理膜，能对有机废气中的毒害物进行有效的渗透处理，当有机废气通过膜表面时，利用薄膜内的强大压强和渗透性可以滤除有害物质。操作人员为了增强效果，还会借助一些辅助工具，如空气压缩机和压力泵等，这些工具可以加大膜表面的压强，对有机废气中的有害物产生推力，从而增强有机废气的通过速率。

2.2　膜分离处理技术的主要构成

膜分离处理技术主要通过两个系统进行操作，即单一系统和集成化系统。单一系统中，将有机废气直接通过薄膜进行过滤压缩，在逐步压缩的过程中，将其所含的有机物进行合理分解。单一系统操作简便，但效果不是很好，并且有机质分离的标准规范不合格。在废气处理中，集成化系统不仅使用膜分离技术，还融合了冷却凝固技术，使得处理过程快速高效。集成化膜对有机废气处理时，会加大过滤膜表面的压力，把废气导入冷凝器内部使其凝固，一部分有机质进入容器中，一部分没有完全分解的有机质从冷凝器中泄露，泄露气体通过薄膜分解为有机质。冷凝器泄露的废气仍含有毒物质，其在与薄膜表面接触时就会被薄膜分解成蒸汽，蒸汽吸入压缩机中再次进行处理，最终达到排出废气且不含有毒有害物质的标准。

3　基于膜分离技术的有机废气处理工艺

在膜分离处理技术组成中，最重要的就是薄膜，按照外部形态构造，其可以分为纤维、卷曲、平板膜。按照分离处理的物质种类，薄膜可分为固体膜和液体膜。在膜处理方法中，相关的处理流程和工艺环节都很重要。

3.1　气体分离法

气体分离的基本原理是将废气分类处理，之后根据不同物质施加压力，因为有机废气内部混合物的密度不同，所以通过薄膜时会有一定的速率差异，基于薄膜组分的不同，其可以获取有顺序、有层次的分离效果。目前，很多行业在处理有机废气时都会使用膜分离技术，如果气体含有氮元素，就应该使用气体分离法，进行对应分解。此外，工程建筑行业、化工厂都会用气体分离法，旨在提升有机污染物的处理效果。

3.2　蒸汽分离法

作为传统工艺，此项技术在20世纪就已经出现，蒸汽分离也属于气体分离的一种[3]。在具体应用中，蒸汽分离利用渗透原理、薄膜对物质进行分解的属性，以达到良好的废气处理效果。薄膜法和蒸汽法相比，蒸汽分离法的效率更高，也更加节能。蒸汽分离法中没有高温处理环节，所以不会产生有害物质，使用此种方法分解回收的有机质可以再次利用。

3.3　吸收分离法

此种方法中应用膜分离技术对有机废气处理时，不可避免会出现气体与液体混合的情况，或者是两种液体接触的情况，通常还会伴随浮化现象，情况严重时会发生气体泄漏。吸收分离主要利用薄膜对将要接触的两种物质进行有效隔离，使两种不同的物质分别处于薄膜的两面，这样能够避免液态物质的乳化现象发生。在运用薄膜处理技术时，人们可以使用吸收处理方法，从而加强吸收分离效果，这种方法只需在低压情况下操作，具有稳定性，资源消耗较低。

4　结语

有机废气产生后，如果不做处理，任其排放，就会对大气造成严重污染，威胁生态环境和人体健康。因此，在生产过程中，工业企业一定要强化环保意识，采取多种技术处理有机废气，尽量实现无害化处理。膜分离处理技术在有机废气处理上的应用效果显著，具备一定的优势。所以，相关科研部门要积极开发并不断改进膜分离技术，扩大技术应用领域，促进有机废气处理工作顺利开展。