解志陽(yáng)(池州市東至縣生態(tài)環(huán)境保護(hù)綜合行政執(zhí)法大隊(duì)，安徽 池州 247200)

1 工業(yè)VOC危害分析

工業(yè)VOC即揮發(fā)性有機(jī)化合物，按其化學(xué)結(jié)構(gòu)可將VOC細(xì)分為八大類，主要包括：芳烴類、鹵烴類、烷類、烯類、酯類、醛類、酮類以及其他等，這些常溫下沸點(diǎn)在50～260 ℃的各種有機(jī)化合物統(tǒng)稱為VOC。工業(yè)VOC污染種類多、排放數(shù)量大，如若排放前不進(jìn)行處理，將會(huì)直接對(duì)廠區(qū)及周邊環(huán)境造成嚴(yán)重污染，且對(duì)人體也有著十分大的傷害[1]。

(1)對(duì)生態(tài)環(huán)境的危害。在工業(yè)生產(chǎn)中，VOC化學(xué)物質(zhì)多用作溶劑，如鹵代烴、芳香族化合物，此類溶劑揮發(fā)性極強(qiáng)，在陽(yáng)光的照射下，能夠與空氣中的NOx、烴類及氧化劑發(fā)生反應(yīng)，不僅會(huì)造成空氣污染，引發(fā)霧霾與光化學(xué)煙霧，而且還會(huì)導(dǎo)致PM2.5與O3濃度變大，從而影響氣候環(huán)境變化。

(2)對(duì)人體健康的危害。一是，多數(shù)VOC氣體有刺激性氣味，長(zhǎng)期生活在這種環(huán)境下，通常會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)惡心、頭痛等不良癥狀，甚至?xí)斐苫杳院统榇ぃ瑖?yán)重危害著人體的內(nèi)臟及神經(jīng)系統(tǒng)。二是，大多數(shù)VOC廢氣有毒性，部分具有致癌性，如大氣中的苯、多環(huán)芳烴、鹵代烴、芳香胺等化學(xué)物質(zhì)，對(duì)機(jī)體往往有一定的致癌作用或真性瘤作用。三是，對(duì)于苯類VOC氣體，如若不慎吸入或觸及，就會(huì)對(duì)人體中樞神經(jīng)、造血器官造成損傷，甚至還有可能會(huì)引發(fā)敗血癥、血小板減少、肝功能異常等癥狀。

(3)對(duì)安全生產(chǎn)的危害。在功能性膜材料生產(chǎn)中，往往會(huì)用到苯、甲苯、丙酮、醚等化合物，這類VOC化合物通常具有易燃性、易爆性，尤其是近年來(lái)化工企業(yè)發(fā)生的火災(zāi)，多起爆炸事故都與VOC存在一定關(guān)聯(lián)，且一旦發(fā)生爆炸、燃爆等安全事故，將會(huì)造成巨大的人員傷亡與經(jīng)濟(jì)損失。

2 工業(yè)VOC處置技術(shù)

2.1 VOC物理回收技術(shù)

2.1.1 吸收法

吸收法是基于有機(jī)相似相溶的原理，利用低揮發(fā)性溶劑對(duì)揮發(fā)性有機(jī)化合物進(jìn)行吸收以實(shí)現(xiàn)VOC的治理。此類方法通常是采用柴油、煤油等揮發(fā)性較低的溶劑，通過(guò)物理吸收的方式吸收VOC，然后再利用溶劑與VOC分子間物理性差異，對(duì)兩者進(jìn)行分離回收。在實(shí)際VOC的回收處理時(shí)，只要VOC能夠溶解于吸收劑，則理論上就能夠采用吸收法進(jìn)行VOC的處理，然后再對(duì)吸收劑進(jìn)行分離、處理，便能夠?qū)崿F(xiàn)VOC回收的目的。應(yīng)用此方法的優(yōu)勢(shì)在于能夠?qū)τ杏玫腣OC成分進(jìn)行回收，但缺點(diǎn)是吸收劑的吸收范圍較小，且所需成本往往較高，如若處理不當(dāng)還會(huì)造成二次污染。實(shí)際工業(yè)VOC的處理時(shí)，吸收法通常用于排氣量較大且中等濃度的VOC處理[2]。

2.1.2 吸附法

吸附法是利用多孔物質(zhì)材料的吸附性，吸附捕捉來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)VOC的回收治理，較為常用的吸附材料包括活性炭以及無(wú)機(jī)吸附材料兩類。其中，活性炭材料的主要成分是以碳為主的多孔物質(zhì)，例如普通活性炭、纖維蜂窩等，這類多孔物質(zhì)能夠?qū)⒈绕淇讖叫〉牧钣袡C(jī)物吸附起來(lái)，且在溫度升高、壓力降低的環(huán)境下，還能夠提高材料吸附效果。采用活性炭吸附處理VOC，整個(gè)過(guò)程無(wú)需提供能源便能夠?qū)崿F(xiàn)VOC的回收再利用，但劣勢(shì)在于吸附不夠徹底，會(huì)有一部分殘留的VOC無(wú)法吸附干凈，且隨著吸附的逐漸進(jìn)行，吸附材料的吸附效果也會(huì)慢慢變差，回收再利用成本變大，活性炭材料吸附處理VOC多用于大型空調(diào)機(jī)化學(xué)成套設(shè)備的清洗。其次，無(wú)機(jī)吸附材料主要有硅石、沸石兩類，沸石是利用具有較大孔隙的結(jié)晶結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)小粒徑VOC的吸附，且在提供適宜溫度及壓力條件下，能夠有效促使沸石吸附效果。采用無(wú)機(jī)吸附材料不僅具有活性炭的眾多優(yōu)勢(shì)，而且相對(duì)活性炭而言具有不可燃性，使用更加安全，但是無(wú)機(jī)吸附材料成本較高，多用于加油站及化學(xué)成套設(shè)備等的清理[3]。

2.1.3 冷凝法

冷凝法是利用不同溫度條件下不同物質(zhì)飽和蒸汽壓存在差異這一特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行降溫或加壓，使處于蒸汽狀態(tài)的VOC物質(zhì)發(fā)生冷凝，并從排放的廢氣中分離出來(lái)。冷凝法回收主要用于濃度及沸點(diǎn)較高的VOC，冷凝裝置如圖1所示。為多級(jí)連續(xù)冷卻，VOC廢氣首先在預(yù)冷段降溫2～4 ℃，將廢氣中烴類高沸點(diǎn)組分與水冷凝出來(lái)，然后再通過(guò)重復(fù)冷卻，逐級(jí)降溫以促使烴類實(shí)現(xiàn)液化，并將未凝結(jié)的廢氣排出。冷凝法能夠?qū)崿F(xiàn)較高純度的回收，且對(duì)于液態(tài)油品也能夠進(jìn)行處理，因此應(yīng)用較為廣泛。但單一冷凝往往需要較大冷量與壓縮功才能降至較低溫度，設(shè)備運(yùn)行成本及能耗相對(duì)較高，因此，通常與其他方法聯(lián)合回收高濃度油氣。

圖1 冷凝法工藝

2.2 VOC氧化分解技術(shù)

2.2.1 燃燒處理

燃燒法即是通過(guò)燃燒將VOC廢氣中的碳氧化物分解成為CO2的技術(shù)，該處理方法又可分為直接燃燒、蓄熱燃燒與催化燃燒三種。

(1)直接燃燒。大多數(shù)VOC廢氣均是由C、H、O所構(gòu)成的化合物，因此，采用直接燃燒就能夠?qū)⒂袡C(jī)廢氣分解成為二氧化碳和水。該燃燒法設(shè)備成本較低，對(duì)多數(shù)VOC都適用，但對(duì)于濃度較低的有機(jī)廢氣需要添加助燃料，且燃燒生成的CO2仍存在不同程度的污染，因而逐漸被其他燃燒法所取代。

(2)蓄熱燃燒。利用蓄熱體蓄熱進(jìn)行VOC燃燒分解，該處理技術(shù)熱回收效率高達(dá)95%，去除率高達(dá)99%，且有機(jī)廢氣通過(guò)自供熱進(jìn)行氧化分解，有效減小了運(yùn)行成本與能源消耗，但缺點(diǎn)是前期設(shè)備投入成本較高。

(3)催化燃燒。在燃燒裝置中，VOC廢氣被預(yù)熱后，在催化床層的作用下，能夠在低溫及短時(shí)間內(nèi)完成反應(yīng)。當(dāng)前，應(yīng)用較多的貴金屬催化劑有Pt、Pd，其活性高且技術(shù)較為成熟，但在處理含NSP的鹵素化合物時(shí)，易發(fā)生氧化作用而導(dǎo)致催化劑失活。催化燃燒優(yōu)勢(shì)在于裝置較為簡(jiǎn)單、成本低，但處理時(shí)的廢氣排放量應(yīng)保持穩(wěn)定，且應(yīng)嚴(yán)加把控硫化物、鹵代烴等濃度，以免濃度過(guò)大導(dǎo)致催化劑“中毒”。

2.2.2 生物處理

生物處理主要是利用微生物降解VOC廢氣中的有害成分來(lái)實(shí)現(xiàn)廢氣治理，該方法通過(guò)將具有降解作用的微生物附著于多孔介質(zhì)填料表面，廢氣通過(guò)填料被吸附于細(xì)孔內(nèi)進(jìn)行生物降解，并產(chǎn)生CO2、H2O和中性鹽。該處理技術(shù)是將降解微生物與其營(yíng)養(yǎng)基配制于吸收液體內(nèi)，然后將有機(jī)物廢氣通過(guò)吸收液體后，廢氣內(nèi)的有害VOC成分被降解和過(guò)濾。生物處理法的優(yōu)勢(shì)在于設(shè)備簡(jiǎn)單，運(yùn)行成本及能耗較低，但缺點(diǎn)是氧化分解效率較低，需定期添加營(yíng)養(yǎng)基，且設(shè)備占地面積大，對(duì)水量、溫度、pH以及氣體流速等有較高的要求，多用于石化行業(yè)有機(jī)廢氣的處理[4]。

2.2.3 光催化法

光催化法是利用紫外光輻射下光催化劑會(huì)激發(fā)具有較強(qiáng)氧化能力的電子-空穴對(duì)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)VOC廢氣的氧化分解，該處理方法又可分為UV光催化與復(fù)合光催化兩種[5]。

(1) UV光催化。該催化法是利用催化活性及紫外光吸收率均較高的TiO2作為光催化劑，然后通過(guò)光催化將VOC廢氣降解成為CO2與H2O。但在實(shí)際光催化過(guò)程中，反應(yīng)效率低、催化劑失活等均會(huì)對(duì)反應(yīng)產(chǎn)生影響，導(dǎo)致反應(yīng)過(guò)程會(huì)生成具有二次污染的酮、酯、醛等中間產(chǎn)物，這也使得光催化在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較少。

(2)復(fù)合光催化。該處理技術(shù)對(duì)含有苯、硫化氫的VOC廢氣均有較好的處理效果，且在光催化劑TiO2的作用下，能夠促使有機(jī)廢氣無(wú)機(jī)化，整個(gè)光催化過(guò)程基本無(wú)污染性中間產(chǎn)物，多用于汽車尾氣以及工業(yè)VOC廢氣中有機(jī)高分子的處理，同時(shí)，嵌有TiO2催化劑的三維網(wǎng)能夠攔截VOC廢氣中的粉塵，并通過(guò)光催化作用將粉塵中的有害化合物氧化分解為無(wú)害物質(zhì)，由此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣環(huán)境污染的改善。

3 結(jié)語(yǔ)

工業(yè)VOC的超標(biāo)排放不僅會(huì)對(duì)周邊區(qū)域的生態(tài)環(huán)境造成極大影響，而且還會(huì)危及人身健康與安全生產(chǎn)，因此，抓好VOC處置極其關(guān)鍵。對(duì)此，應(yīng)切合實(shí)際，針對(duì)VOC的排放形式、排放量等，切實(shí)采取妥當(dāng)應(yīng)對(duì)處置措施，以控制好VOC排放，將其危害控制于允許范圍之內(nèi)。