安恒星 潘江山
苏州仕净环保科技股份有限公司 江苏苏州 215100
摘要：挥发性有机物（VOCS）是主要大气污染物质，也是形成PM2.5和臭氧的重要前体。强化挥发性有机物控制，是改善大气环境的重要途径。VOCS通过光解反应或者与OH－、NO3－和O3的氧化反应进行转化和去除。VOCS的氧化过程会打破NO2－NO－O3三者之间的平衡，导致O3的生成和积累。
关结论。
关键词：挥发性；有机物；治理技术
引言
挥发性有机物是一种大气污染物，对人体健康有着极大危害。大气中的挥发性有机物能够和氮氧化合物以及OH-，NO3-，O3等氧化剂发生化学反应，之后所产生的物质属于危害物质，而且大气挥发性有机物危害非常大，需要相关监管部门采用科学化、合理化的控制方法进行有效防控。相关环境监管部门应加大防控力度，从而为人们身体健康提供有效保障。
1挥发性有机物的来源及危害
随着我国经济的稳步、健康发展，城市化进程以及工业化进程也在不断加速，环境空气中挥发性有机物污染问题也日益突出，得到广泛重视。挥发性有机物(VOCS)成分复杂，涉及非甲烷烃类(烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等)、含氧有机物(醛、酮、醇、醚等)以及含氯、含氮、含硫有机物等。VOCS主要来自工业源和生活源。根据《挥发性有机物(VOCS)污染防治技术政策》(公告2013年第31号)，工业源主要含石油炼制与石油化工、煤炭加工与转化等含非甲烷总烃原料的生产行业，油类(燃油、溶剂等)储存、运输和销售过程，涂料、油墨、胶粘剂、农药等以非甲烷总烃为原料的生产行业，涂装、印刷、粘合、工业清洗等含非甲烷总烃产品的使用过程;生活源主要含建筑装饰装修、餐饮服务和服装干洗。VOCS的危害主要有3个方面:(1)VOCS中部分物质有毒有害，当环境中的VOCS浓度达到一定程度时，短期内人会感到头疼、恶心、呕吐、乏力等，严重情况下还会出现抽搐、昏迷，同时会伤害到人的肝、肾、大脑以及神经系统，对记忆力造成下降等严重后果;(2)VOCS中一些物种具有较强的光化学反应活性，是造成臭氧污染的重要前体物;(3)VOCS参与光化学反应的产物是细颗粒物中的重要组分，也是导致灰霾天气的重要前体物。
2挥发性有机物治理技术
2.1高温焚烧技术
高温焚烧技术通过高温氧化法分解有机物，主要应用于处理组分较为复杂且浓度较高的VOCS。主要有直接焚烧法、蓄热式热力焚烧法、多孔介质焚烧法。直接焚烧法是将含有VOCS的气体、空气以及辅助燃料直接喷入炉膛内进行燃烧，不设热能回收装置，适用于处理高浓度、高热值并且无回收利用价值的VOCS废气。蓄热式焚烧法是在直接焚烧法的基础上装有蓄热室，利用燃烧后产生的高温进行预热，有效减少辅助燃料使用量。这种方法余热利用率高达95％，具有较好经济效益，在国外获得了广泛商业运用。多孔介质燃烧法被称为第三代气体燃烧技术，利用内部自组织热量回收过程，相比于前两种燃烧法更加节能和燃烧充分。常用的多孔介质有碳纤维、陶瓷、金属材料等。总之，高温焚烧技术具有操作简单、运行稳定、净化率高、可靠性强的优势，适用于高浓度VOCS治理需求行业，如石油化工、喷漆、绝缘材料、包装印刷等。
2.2膜分离技术
膜分离技术是利用一定孔径的膜材料，通过将废气中尺寸大于膜孔径的颗粒截留，令小分子有机物通过膜后实现VOCS的纯化和富集。膜的孔径大小、疏水性、稳定性和力学性能是该技术的应用关键。常用的膜有聚合物透湿膜、沸石基膜、氯化锂作为添加剂的聚乙烯醇、聚丙烯酰胺膜和聚乙烯吡咯烷酮等。研究热点集中在高效气体分离膜材料和集成分离技术的开发。用疏水性多孔聚丙烯中空纤维膜研究膜气体吸收法对苯、氮气混合气体的分离性能，发现含苯废气质量浓度为3．6～9．6Mg／l，流量为50～300Ml／Min时，苯的去除率为52．8％～99．3％，总体积传质系数为0．008～0．026S－1。相对于其他分离回收技术，膜分离技术具有流程简单、成本低、回收率高、能耗低、无二次污染等优点。但由于国产膜分离效率低，且存在污染物截留、系统压降增大等问题，商业化受阻。
2.3催化燃烧技术
催化燃烧技术是将混合废气预热到起燃温度后，在催化剂表面进一步发生氧化分解，从而实现废气彻底净化处理的一种方法。目前常用催化剂包括贵金属催化剂、非贵金属氧化物催化剂和复合物催化剂。贵金属催化剂主要包括Pｔ和Pd，二者均具有起燃温度低、耐热温度高、催化效率高、抗卤元素毒性强等优点，是目前应用最为广泛的催化剂之一。但贵金属资源稀缺、成本较高，因此为提高催化剂的利用率及降低成本，研究者通常采用负载技术设计制备新型催化剂。利用超声辅助浸渍法成功制备出陶瓷纤维基Pd催化剂，当Pd负载量为0．8％（质量分数，下同）时，起燃温度为225℃，苯的转化率可达90％。非贵金属催化剂主要是过渡金属（Mn，Cｅ等）氧化物。相对于贵金属催化剂具有价格低廉和寿命长等优势，但其催化活性通常受制于制备方法和载体。用传统的浸渍法将Cｕ，CO，ni，Fｅ等过渡金属和MnO2负载在γ－Al2O3上，研究结果表明负载量5％的Cｕ－MnO2／γ－Al2O3催化燃烧甲苯能力最强，而相同负载量的ni－MnO2／γ－Al2O3催化活性最差。复合型金属氧化物催化剂具有种类多、催化活性高、价格低、产业化前景广阔等优势，受到科研工作者的关注。利用沉积－沉淀法，将镁铝尖晶石（MgAl2O4，MA）作为载体，通过负载镧锶锰钙钛矿（lA0．8Sr0．2MnO3，lSM），得到可高效催化燃烧低浓度甲烷的lSM／nMA复合型催化剂。相较于高温焚烧技术，催化燃烧技术的优点是能耗低、安全性高、无二次污染、操作工艺简单、对可燃组分浓度和热值限制较小，且可有效抑制nOｘ产生，适用于气态和气溶胶态污染物治理；缺点是工艺条件要求严格，不允许废气中含有影响催化剂寿命和处理效率的尘粒和雾滴。
2.4生物净化技术
生物净化技术是在适宜环境中，附着在滤料介质中的微生物，利用废气中的有机物作为碳源进行氧化、代谢、消化等生理过程，从而将有机物转化为二氧化碳和水等。常见的生物滴滤法实施过程如图1所示，通过选用无机填料，增加水和营养物的连续喷淋装置，实现净化装置长期循环运行。20世纪30年代，生物净化技术首次应用于处理H2S等恶臭气体，现已发展成为净化有机废气和恶臭物质的主要方法之一，在日本、德国、美国广泛应用。我国生物净化技术研究起步较晚，目前集中在生化降解途径分析、难降解有机物去除、混合废气去除、新型填料介质开发等方面。如，填料应具备高结构强度、低膨胀性、大表面积、高孔隙率、高持水能力，以及对酸碱具有较好的缓冲能力等特性。
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图1生物滴滤法示意图
结语
总之，应综合考虑VOCS气体特性、VOCS处理技术经济性能、排放标准等因素进行技术的选择，不断发展的VOCS处理技术，是当前各类处理企业发展的趋势，只有这样才能使用大气环境更加良好，保护人类共同的家园，为了子孙的蓝天白云作出贡献。
参考文献
[1]高少华.挥发性有机物的光学遥测技术发展与应用展望[J].专论与综述,2019,19(12):1-5.
[2]武宁,杨忠凯.挥发性有机物治理技术研究进展[J].现代化工,2020,40(2):17-22.
[3]仇开涛.浅析VOCS危害及治理技术[J].环境研究与监测,2019,32(4):13-15.