铸造有机废气的成因及治理技术方案（下）
于玲 朱文英
⑷ 生物法
学术界对生物法净化废气的机理研究至今尚无统一的结论，荷兰学者Ottengraf S P P依据吸附操作的双膜理论提出的生物膜学说在全球范围内有较大的影响力，为多数人所接受和认可。该法实质上是通过微生物的代谢活动将复杂的有机物转变为简单、无毒的无机物和其它细胞质。目前生物处理方法主要有生物过滤法、生物吸收法和生物滴滤法等。
生物过滤法：该法是最早被研究和使用的一项生物处理技术，最早是用来处理硫化氢等恶臭气体，现在应用范围扩展到易于被生物降解的挥发性有机气体。净化过程中，有机废气经预处理后进入生物过滤装置。装置中的填料是具有吸附性的滤料，多为木屑、堆肥、土壤和比表面积、孔隙率大的活性炭混合而成。填料上生长着丰富的微生物，通过它们的新陈代谢活动，各类有机废气会被分解为CO2，H2O，NO3-和SO4-，从而达到有效净化的目的。生物过滤法只有一个反应器，液相、生物相都是不流动的，气液接触面积大，使用的滤池投资少而且运用费用也低，对于苯系物和醛酮等挥发性物质有很好的去除效果。
生物吸收法：反应工艺分成废气吸收和微生物氧化反应两个部分。有机废气先从反应器的下部进入，向上流动的过程中与填料层中的水相进行接触，实现质量传递过程；水夹带着被溶解的废气进入生物反应器，其中的悬浮液生长着大量微生物，利用它的代谢活动将污染物去除。该法的优点在于反应条件容易控制，但是需要额外添加养料，而且设备多，投资高。此外，生物反应器需要增设曝气装置，并且控制温度、PH等条件，确保微生物工作时候的最佳状态。
生物滴滤法：该法集生物吸收和生物过滤于一体。污染物的吸收和降解同时发生在一个反应器内。容器中的填料一般是碎石、陶瓷、聚丙烯小球、颗粒活性炭等比表面积大的物质，起到微生物生长载体的作用。事先将营养液喷洒到填料表面，流出塔底并回收利用。废气从反应器底部进入，流经填料。填料上微生物的生物膜可以充当生物滤池，对气相和液相中的物质进行氧化作用。采用生物滴滤法可以通过更换回流液体去除微生物的代谢产物，具有很大的缓冲能力。特别适合降解之后产生酸性代谢产物的物质，例如卤代烃、含S、N的机物等。生物滴滤法适合处理低浓度小风量的有机废气.
⑸ 低温等离子法
利用高频高压电晕放电时候产生的高能电子和离子，在放电过程中，电子从电场中获得能量，通过非弹性碰撞将能量转化为污染物分子的内能或动能，获得能量的分子被激发或发生电离形成活性基团，当污染物分子获得的能量大于其分子键能的结合能时，污染物分子的分子键断裂，直接分解成单质原子或由单一原子构成得无害气体分子如H2O
⑹ 光催化氧化法
光解催化氧化法处理恶臭气体机理主要分三部分进行。
在波长为185nm的高能紫外线作用下，发生光解反应，提供647KJmol的能量，远大于C=C、C-H、C-O等分子键能，基本能够完全使分子键断链；
高能紫外线光束与空气反应产生臭氧，臭氧对恶臭气体进行分解氧化反应。利用高能紫外线光束，使空气中产生大量的自由电子，这些电子大部分能被氧气所获得，形成负氧离子（O3-），负氧离子不稳定，很容易失去一个电子而变成活性氧（臭氧），可以氧化分解有机物和无机物，在臭氧的作用下，这些恶臭气体由大分子物质被分解为小分子物质，直至矿化，UV+空气→O-+其它负离子O2负氧离子O3-→臭氧O3；
高能紫外线光束与空气中水分在TiO2催化剂的作用下产生的∙OH(羟基自由基)对恶臭气体进行分解氧化反应。在纳米级TiO2催化剂的作用下高能紫外线光束与空气中水分反应产生∙OH，同时空气中的水蒸气与臭氧发生链式反应也可产生∙OH，UV+H2OTiO2∙OH，O3+H2O链式反应∙OH，∙OH是比臭氧氧化性还强的氧化剂。
3．如何选用铸造有机废气治理技术方案
挥发性有机废气一般有活性炭吸附法、水/碱/酸/氧化剂等吸收剂吸收法、生物净化法、低温等离子法、光催化氧化法等工艺处理。铸造厂主要的污染物为苯酚、甲醛及醇类等。苯酚常温下为一种无色晶体，是一种弱酸，可混溶于醚、氯仿、甘油、二硫化碳、凡士林、挥发油、强碱水溶液，室温时稍溶于水，与大约8%水混合可液化，65℃以上能与水混溶。根据苯酚混溶于强碱水溶性的性质，苯酚废气采用碱吸收法处理；甲醛常温下是一种无色，有强烈刺激性和窒息性气味的气体。易溶于水和乙醚。水溶液浓度最高可达55%。能与水、乙醇、丙酮任意混溶。甲醛也是强还原剂，在空气中能逐渐被氧化为甲酸。根据甲醛水溶性和还原性，甲醛废气采用次氯酸钠水溶液吸收法处理；糠醇与水混溶，根据糠醇水混溶性，废气采用水吸收法处理；
通过以上苯酚、甲醛和糠醇等污染物的理化性质分析，采用“一级水吸收+一级碱/次钠溶液吸收+活性炭吸附”工艺处理。次氯酸钠和碱液共存的混合溶液用于吸收苯酚和甲醛，糠醇可通过水吸收去除，增加活性炭吸附。处理结果符合《铸造工业大气污染物排放标准》（GB39726-2020）相应标准值要求；
4.结语
我国对铸造过程中产生的有机废气的管控研究还较为滯后，目前我们应充分利用现有科研成果，集成已有的防控理论和治理经验，形成有效的治理技术方案，促进铸造行业的可持续发展与进步。
本文编审：吉祖明教授级高级工程师
参考文献：略
