趙琪(上海富熾環(huán)境檢測技術服務中心，上海 201700)

0 引言

揮發(fā)性有機物(VOCs)是一類能參與光化學反應的大氣污染物，常用總揮發(fā)性有機物(TVOC)、非甲烷總烴(NMHC)作為污染控制項目來表征其總體排放情況，在生態(tài)環(huán)境部(MEE)制定的《有毒有害大氣污染物名錄(2018 年)》中，有6 種屬于VOCs[1-2]。近年來，隨著我國工業(yè)經濟的發(fā)展，工業(yè)源VOCs 的排放量不斷增加，VOCs 污染不僅影響區(qū)域環(huán)境大氣質量，而且危害周邊居民生命健康，VOCs 管控成為現階段我國大氣環(huán)境領域工作的重點[3]。

1 工業(yè)源VOCs污染現狀

工業(yè)源VOCs排放涉及的行業(yè)范圍廣泛，具有排放強度大、濃度高、污染物種類多、持續(xù)時間長等特點，對局部環(huán)境空氣質量影響顯著[4]。工業(yè)源VOCs 不僅是對流層臭氧光化學生成的重要前體物，也是二次顆粒物的關鍵前驅物之一[5]，它能與硫酸鹽、氮氧化物、氨等污染物在大氣環(huán)境中反應生成細顆粒物，造成PM2.5污染。因此對工業(yè)源VOCs 污染防治已經成為亟需解決的重要研究課題[6]。

2 VOCs治理技術

工業(yè)源VOCs污染控制思路主要包括源頭防控、過程管控、末端嚴控，其中末端控制技術主要分為物理技術[7]和氧化技術[8]兩大類。物理技術是利用物質的物理特性，如工程應用最普遍的活性炭吸附；氧化技術是通過化學或生化反應，將VOCs 廢氣中有機物分解成無機小分子物質，如催化燃燒法、低溫等離子光催化法等[9-10]。

2.1 吸附法

吸附(Adsorption)法是利用吸附劑對VOCs 廢氣中的污染物進行吸附凈化，適用于低濃度、高通量VOCs 的處理。吸附效果受溫度、壓力、濃度、分子量、化學活性等因素影響[11-12]。國內目前主要采用活性炭固定床吸附技術，對VOCs 的飽和吸附容量約20～40%wt[13]。韓忠娟[14]等研究了蜂窩活性炭對VOCs 的吸-脫附性能，發(fā)現降低入口VOCs 濃度可提高吸附效率。

2.2 冷凝法

冷凝(Condensing)處理是利用凝結溫度梯度分離VOCs 廢氣中的不同組分，具有設備簡單、操作容易、高濃縮回收率等優(yōu)點，常應用于氣態(tài)低沸點溶劑的回收[16]。在高濃度VOCs 廢氣處理中，通常采用冷凝-吸附/催化燃燒的組合工藝，吸附或催化處理冷凝尾氣，有效提高處理效率。馬天琦等采用模擬軟件對冷凝法甲苯回收系統(tǒng)進行模擬分析，研究甲苯回收率的影響因素，發(fā)現溫度在回收過程中具有關鍵性作用。

2.3 液體吸收法

液體吸收法是指利用相似相容原理凈化VOCs 廢氣，適用于大氣量、中等濃度VOCs 廢氣的處理。常用的吸收液有液體石油類物質、表面活性劑和水組成的混合液。吸收過程按其機理可分為物理吸收和化學吸收，首先VOCs 從氣相轉移到液相溶劑中，再對吸收液進行解吸處理，回收有價值組分，同時對溶劑進行再生。鄭玉祥[22]研究表面活性劑吸收液處理甲苯廢氣，發(fā)現FMES 表面活性劑+添加劑吸收液對甲苯的去除率可達到86%。

2.4 生物法

生物凈化是利用微生物處理VOCs 廢氣，廢氣中的有機物在微生物生物氧化作用下分解為簡單的無機物(CO2、H2O、SO42-)或細胞組成物質。生物法適用于有機化工和石油化工有機廢氣的處理，具有運行費用低、操作簡單等特點。曹菁洋研究了生物污水池對VOCs 的治理效果，發(fā)現生物低濾塔處理VOCs 具有很好的穩(wěn)定性，對甲醇、乙醇、環(huán)己烷、間二甲苯去除效率均超過90%。

2.5 催化燃燒法

燃燒法是指在一定溫度和有氧條件下，將VOCs 燃燒分解為二氧化碳和水，主要適用于高濃度或者高溫工業(yè)源VOCs 廢氣的處理。新型蓄熱式催化燃燒技術采用蓄熱體存儲催化反應過程中產生的熱能來加熱待處理的廢氣，實現能量的內部循環(huán)利用，有效提高能源使用效率。徐明]等采用催化燃燒工藝處理某化工企業(yè)VOCs 廢氣，經處理后丙烯醛去除率達到94.9%，非甲烷總烴去除率達到93.2%。

2.6 低溫等離子體技術

低溫等離子技術通過介質放電產生高能粒子與VOCs 廢氣發(fā)生復雜反應，使其分解為無毒無害物質，是一種應用于處理有毒有害物及難降解有機廢氣的新技術。C-S 和S-H 鍵在高能粒子作用容易被打斷，適用于橡膠硫化工藝廢氣的除臭。唐愛民等利用低溫等離子體技術降解甲苯廢氣，降解率最高可達94.93%。謝逢俊等采用低溫等離子體處理VOCs，發(fā)現電功率密度與VOCs 凈化效率呈正比關系，高頻電源單介質電機電場對VOCs 的凈化效率最高可達71.4%。

2.7 光催化技術

光催化氧化法主要是利用紫外光照射光催化劑(如TiO2)，激發(fā)出“電子-空穴”對，產生具有強氧化性的自由基活性物質，氧化分解吸附在催化劑表面的VOCs。胡志軍等研究了低溫等

離子體協(xié)同光催化降解乙硫醇，發(fā)現污染物的降解率隨著輸入功率的增加而提高，協(xié)同作用能獲得更好的降解效果。

2.8 處理方法對比

工業(yè)源VOCs 廢氣組成成份及濃度決定廢氣治理的難易程度，VOCs 末端治理技術根據行業(yè)排放特征不同可以選擇最合適方法，不同處理技術的對比如表1 所示。

VOCs 治理需要考慮多種因素，治理技術的選擇需要確保污染物穩(wěn)定達標排放，在技術上可行條件下兼顧經濟成本，選擇達到目標的最優(yōu)處理技術。

表1 幾類主要處理方法比較分析

3 結語

在工業(yè)生產中應采用清潔生產技術，實施源頭控制和末端治理相結合的綜合防治措施；根據技術經濟可行性，嚴格生產過程中VOCs 排放的污染控制要求，鼓勵對資源和能源的回收利用。新的技術手段將考慮以下幾點：

(1)加強源頭控制，在生產中使用低VOCs 含量原輔料，推廣低VOCs 替代應用，細化源頭削減。

(2)探索最優(yōu)組合工藝，根據不同行業(yè)VOCs 廢氣的污染組分、初始濃度、風量、排放濃度標準限值等因素進行全面分析，綜合考慮經濟、環(huán)保效益，選擇最佳廢氣治理工藝路線。

(3)開展新技術、新材料的研發(fā)，研制高效吸附材料，可再生循環(huán)利用的催化材料，進一步探索VOCs 降解的作用機理，提高去除效率。