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周华珍
浙江宜成环保设备有限公司 浙江龙游 324400
摘要：近年来，我国多地出现“雾霾”天气，严重影响着人们的生活、工作出行环境及身体健康，受到了社会各界高度关注和重视。随着我国随着城市化进程脚步的加快及工业领域的快速发展，经济效益背后所带来的环境问题越来越严重，所以采取有效的治理和预防措施已经迫在眉睫。本文首先阐述了挥发性有机物的来源和危害，详细探讨了挥发性有机废气处理技术的相关问题。
关键词：挥发性有机物；废气；治理技术
1.挥发性有机物及其危害
挥发性有机物（简称VOCs），其种类复杂多样，是对一大类物质的统称。在有机废气中VOCs包括：酮类、酯类、醇类、酚类、醛类、胺类、腈（氰）类等等。其中，工业排放量最大的物质为三苯类（苯、甲苯、二甲苯）和卤代烃类，三苯物质和卤代烃同时也是高毒性的物质。VOCs对环境的危害主要包括：
（1）大多数VOCs有毒、有恶臭，一部分VOCs有致癌性，如氯乙烯、苯、多环芳烃、甲醛等；
（2）多数VOCs易燃易爆，对生产企业存在不安全性；
（3）在阳光照射下，大气中的氮氧化合物、碳氢化合物与氧化剂发生光化学反应，生成光化学烟雾，产生的二次污染对人类健康造成更大的危害；
（4）卤烃类VOCs可破坏臭氧层，如氯氟碳化物（CFCs）；
（5）挥发性有机化合物中的芳香烃（如：二甲苯、甲苯等）及含氧碳氢化合物（如：乙醇、酮、酯等）由于挥发性较大，易扩散在大气中，严重污染环境和影响人体健康。
2.有机废气处理技术
为了有效控制及解决VOCs对人类和环境的影响，减少VOCs带来的损失，寻求有效的VOCs治理技术已迫在眉睫。造成大气复合污染的四大类物质包括SOx、NOx、VOCs和颗粒物。与SOx、NOx及颗粒物相比，VOCs的组成最为复杂，这就决定了对VOCs的治理不能采用单一的净化技术，需要根据污染物的性质和排放特点来选择不同的净化技术进行治理。目前，可以将VOCs治理技术分为两大类：回收法和分解法（如下图所示）。
VOCs治理技术示意图
2.1 吸附法
吸附法是利用各种固体吸附剂（如活性炭、活性碳纤维、分子筛等）对排放废气中的污染物进行吸附净化的方法。吸附法设备简单、适用范围广、净化效率高，是一种传统的废气治理技术，也是目前应用最广的治理技术。与其它方法相比，该方法具有处理效率高、吸附物质可回收、能耗低、工艺成熟、易于推广使用的优点，具有很好的环境和经济效益。缺点是处理设备庞大、流程复杂，当废气中有胶类物质或其它杂质时，吸附剂易失效，且失效后的吸附剂会造成一定的环境污染。
2.2 吸收法
吸收法是采用低挥发或不挥发液体为吸收剂，通过吸收装置利用废气中各种组分在吸收剂中的溶解度或化学反应特性的差异，使废气中的有害组分被吸收剂吸收，从而达到净化废气的目的。该方法适用于浓度较高、温度较低和压力较大情况下气相污染物的处理，在油气回收、漆雾净化等领域都有较广泛的应用。但该法存在后处理过程复杂以及二次污染等问题，因而应用范围受到很大限制，目前应用较少。
2.3 冷凝法
冷凝法是利用物质在不同温度下具有不同饱和蒸气压的性质，采用降低系统温度或提高系统压力，使处于蒸气状态的污染物从废气中冷凝分离出来的过程。该方法适用于高浓度有机溶剂蒸气的净化，经过冷凝后的尾气仍然含有一定浓度的有机物，需进行二次低浓度尾气治理。冷凝法常用来回收VOCs中有价值的组分，实现资源化利用。在实际应用中，常将该方法与吸附法或焚烧法联合使用，以降低设备的运行条件和运行成本。
2.4 膜分离技术
膜分离技术是利用天然或人工合成的膜材料来分离污染物的过程，是一种新型高效的分离方法，具有流程简单、能耗小、无二次污染等特点。20世纪80年代后，膜分离技术广泛应用于海水淡化、食品工业、生物化工及化学化工等领域的液相分离和VOCs的回收，还用于石油化工中乙烷蒸气、甲苯、二氯甲烷、氯乙烯等的分离与回收。可以回收的VOCs包括脂肪类和芳香族碳氢化合物、含氯溶剂、酮、醛、腈、醇、胺、酸等。
2.5 燃烧法
燃烧法是利用有机气相污染物易燃烧的性质进行处理的一种方法。包括直接燃烧法和催化燃烧法。直接燃烧法是一种把可燃的有机气相污染物当作燃料来燃烧的方法，该方法适合处理高浓度有机气相污染物，燃烧温度控制在1100℃以上，去除效率达95%以上；催化燃烧法是一种利用类似热氧化的方式来处理有机气相污染物的方法，其净化有机物是用铂、钯等贵金属催化剂及过渡金属氧化物催化剂来代替火焰，操作温度较热氧化低一半，通常为250℃～500℃。
2.6 生物法
生物法是一种经济有效、环境友好的VOCs治理方法，主要适合于低浓度、大气量且宜生物降解的有机废气治理。其是利用微生物生命体的新陈代谢作用将污染物转化成无害简单的无机物和细胞质。由于具有处理成本低、无二次污染、绿色环保等诸多优点，近年来，在国内外得到了迅速发展。随着生物菌落和各种填料开发不断取得突破，生物法在今后将会成为有机废气治理的主要技术之一。
2.7 电晕法
电晕法处理VOCs的原理是通过陡峭、脉冲窄的高压电晕，在常温下获得非平衡态VOCs离子体，即产生大量的高能电子或高能电子激发产生的O、OH、N等活性粒子，并且还可以产生臭氧，各种活性粒子和臭氧会与VOCs发生化学反应，破坏VOCs分子中的C-C、C-O或C-H等化学键，由于O、OH基及臭氧具有强氧化能力，结果使C、H分解氧化产生CO2和H2O。由于反应器长时间操作存在稳定性和催化效率降低等原因，该方法目前还未能实用化和商业化。
2.8 光催化法
光催化法主要是利用光催化剂（如TiO2）的光催化性，氧化吸附在催化剂表面的VOCs。利用特定波长的光（通常为紫外光）照射TiO2光催化剂，激发出“电子—空穴”（一种高能粒子）对，这种“电子—空穴”对与水、氧发生化学反应，产生具有极强氧化能力的自由基活性物质，将吸附在催化剂表面上的有机物氧化为CO2和H2O等无毒无害物质。环境中主要应用于废水净化处理，在有机废气污染物治理方面，由于其存在反应速率慢、光子效率低等缺点，应用还不广泛。
2.9 等离子体技术
等离子体技术是近年来发展起来的废气治理新技术，属低浓度VOCs治理的前沿技术。其方法是利用高能电子射线激活、电离、裂解废气中各组分，从而发生氧化等一系列复杂化学反应，将有害物转化为无害物或将有用的副产物加以回收。等离子体技术对于臭味的净化具有良好的效果，并且在橡胶废气、食品加工废气等的除臭中得到了应用。
3、结束语：
由于VOCs的种类繁多，性质各异，排放状况多样，因此对于VOCs处理方法的选择也不尽相同。需要充分了解不同治理技术的特点及其有效的使用范围，对于特定的含VOCs的废气的治理，要从技术上和经济上进行综合评估，以实现最佳的治理效果。
参考文献：
[1]陆思华；白郁华；张广山；李湉湉.大气中挥发性有机化合物（VOCs）的人为来源研究[J].环境科学学报.2006年05期.
[2]蒋卉.挥发性有机物的控制技术及其发展[J].资源开发与市场.2006年04期.
[3]王家荣.挥发性有机废气丙烯腈的治理研究与工程应用[D].浙江大学.2006年.
浙江宜成环保设备有限公司 浙江龙游 324400
摘要：近年来，我国多地出现“雾霾”天气，严重影响着人们的生活、工作出行环境及身体健康，受到了社会各界高度关注和重视。随着我国随着城市化进程脚步的加快及工业领域的快速发展，经济效益背后所带来的环境问题越来越严重，所以采取有效的治理和预防措施已经迫在眉睫。本文首先阐述了挥发性有机物的来源和危害，详细探讨了挥发性有机废气处理技术的相关问题。
关键词：挥发性有机物；废气；治理技术
1.挥发性有机物及其危害
挥发性有机物（简称VOCs），其种类复杂多样，是对一大类物质的统称。在有机废气中VOCs包括：酮类、酯类、醇类、酚类、醛类、胺类、腈（氰）类等等。其中，工业排放量最大的物质为三苯类（苯、甲苯、二甲苯）和卤代烃类，三苯物质和卤代烃同时也是高毒性的物质。VOCs对环境的危害主要包括：
（1）大多数VOCs有毒、有恶臭，一部分VOCs有致癌性，如氯乙烯、苯、多环芳烃、甲醛等；
（2）多数VOCs易燃易爆，对生产企业存在不安全性；
（3）在阳光照射下，大气中的氮氧化合物、碳氢化合物与氧化剂发生光化学反应，生成光化学烟雾，产生的二次污染对人类健康造成更大的危害；
（4）卤烃类VOCs可破坏臭氧层，如氯氟碳化物（CFCs）；
（5）挥发性有机化合物中的芳香烃（如：二甲苯、甲苯等）及含氧碳氢化合物（如：乙醇、酮、酯等）由于挥发性较大，易扩散在大气中，严重污染环境和影响人体健康。
2.有机废气处理技术
为了有效控制及解决VOCs对人类和环境的影响，减少VOCs带来的损失，寻求有效的VOCs治理技术已迫在眉睫。造成大气复合污染的四大类物质包括SOx、NOx、VOCs和颗粒物。与SOx、NOx及颗粒物相比，VOCs的组成最为复杂，这就决定了对VOCs的治理不能采用单一的净化技术，需要根据污染物的性质和排放特点来选择不同的净化技术进行治理。目前，可以将VOCs治理技术分为两大类：回收法和分解法（如下图所示）。
VOCs治理技术示意图
2.1 吸附法
吸附法是利用各种固体吸附剂（如活性炭、活性碳纤维、分子筛等）对排放废气中的污染物进行吸附净化的方法。吸附法设备简单、适用范围广、净化效率高，是一种传统的废气治理技术，也是目前应用最广的治理技术。与其它方法相比，该方法具有处理效率高、吸附物质可回收、能耗低、工艺成熟、易于推广使用的优点，具有很好的环境和经济效益。缺点是处理设备庞大、流程复杂，当废气中有胶类物质或其它杂质时，吸附剂易失效，且失效后的吸附剂会造成一定的环境污染。
2.2 吸收法
吸收法是采用低挥发或不挥发液体为吸收剂，通过吸收装置利用废气中各种组分在吸收剂中的溶解度或化学反应特性的差异，使废气中的有害组分被吸收剂吸收，从而达到净化废气的目的。该方法适用于浓度较高、温度较低和压力较大情况下气相污染物的处理，在油气回收、漆雾净化等领域都有较广泛的应用。但该法存在后处理过程复杂以及二次污染等问题，因而应用范围受到很大限制，目前应用较少。
2.3 冷凝法
冷凝法是利用物质在不同温度下具有不同饱和蒸气压的性质，采用降低系统温度或提高系统压力，使处于蒸气状态的污染物从废气中冷凝分离出来的过程。该方法适用于高浓度有机溶剂蒸气的净化，经过冷凝后的尾气仍然含有一定浓度的有机物，需进行二次低浓度尾气治理。冷凝法常用来回收VOCs中有价值的组分，实现资源化利用。在实际应用中，常将该方法与吸附法或焚烧法联合使用，以降低设备的运行条件和运行成本。
2.4 膜分离技术
膜分离技术是利用天然或人工合成的膜材料来分离污染物的过程，是一种新型高效的分离方法，具有流程简单、能耗小、无二次污染等特点。20世纪80年代后，膜分离技术广泛应用于海水淡化、食品工业、生物化工及化学化工等领域的液相分离和VOCs的回收，还用于石油化工中乙烷蒸气、甲苯、二氯甲烷、氯乙烯等的分离与回收。可以回收的VOCs包括脂肪类和芳香族碳氢化合物、含氯溶剂、酮、醛、腈、醇、胺、酸等。
2.5 燃烧法
燃烧法是利用有机气相污染物易燃烧的性质进行处理的一种方法。包括直接燃烧法和催化燃烧法。直接燃烧法是一种把可燃的有机气相污染物当作燃料来燃烧的方法，该方法适合处理高浓度有机气相污染物，燃烧温度控制在1100℃以上，去除效率达95%以上；催化燃烧法是一种利用类似热氧化的方式来处理有机气相污染物的方法，其净化有机物是用铂、钯等贵金属催化剂及过渡金属氧化物催化剂来代替火焰，操作温度较热氧化低一半，通常为250℃～500℃。
2.6 生物法
生物法是一种经济有效、环境友好的VOCs治理方法，主要适合于低浓度、大气量且宜生物降解的有机废气治理。其是利用微生物生命体的新陈代谢作用将污染物转化成无害简单的无机物和细胞质。由于具有处理成本低、无二次污染、绿色环保等诸多优点，近年来，在国内外得到了迅速发展。随着生物菌落和各种填料开发不断取得突破，生物法在今后将会成为有机废气治理的主要技术之一。
2.7 电晕法
电晕法处理VOCs的原理是通过陡峭、脉冲窄的高压电晕，在常温下获得非平衡态VOCs离子体，即产生大量的高能电子或高能电子激发产生的O、OH、N等活性粒子，并且还可以产生臭氧，各种活性粒子和臭氧会与VOCs发生化学反应，破坏VOCs分子中的C-C、C-O或C-H等化学键，由于O、OH基及臭氧具有强氧化能力，结果使C、H分解氧化产生CO2和H2O。由于反应器长时间操作存在稳定性和催化效率降低等原因，该方法目前还未能实用化和商业化。
2.8 光催化法
光催化法主要是利用光催化剂（如TiO2）的光催化性，氧化吸附在催化剂表面的VOCs。利用特定波长的光（通常为紫外光）照射TiO2光催化剂，激发出“电子—空穴”（一种高能粒子）对，这种“电子—空穴”对与水、氧发生化学反应，产生具有极强氧化能力的自由基活性物质，将吸附在催化剂表面上的有机物氧化为CO2和H2O等无毒无害物质。环境中主要应用于废水净化处理，在有机废气污染物治理方面，由于其存在反应速率慢、光子效率低等缺点，应用还不广泛。
2.9 等离子体技术
等离子体技术是近年来发展起来的废气治理新技术，属低浓度VOCs治理的前沿技术。其方法是利用高能电子射线激活、电离、裂解废气中各组分，从而发生氧化等一系列复杂化学反应，将有害物转化为无害物或将有用的副产物加以回收。等离子体技术对于臭味的净化具有良好的效果，并且在橡胶废气、食品加工废气等的除臭中得到了应用。
3、结束语：
由于VOCs的种类繁多，性质各异，排放状况多样，因此对于VOCs处理方法的选择也不尽相同。需要充分了解不同治理技术的特点及其有效的使用范围，对于特定的含VOCs的废气的治理，要从技术上和经济上进行综合评估，以实现最佳的治理效果。
参考文献：
[1]陆思华；白郁华；张广山；李湉湉.大气中挥发性有机化合物（VOCs）的人为来源研究[J].环境科学学报.2006年05期.
[2]蒋卉.挥发性有机物的控制技术及其发展[J].资源开发与市场.2006年04期.
[3]王家荣.挥发性有机废气丙烯腈的治理研究与工程应用[D].浙江大学.2006年.