大氣中揮發性有機物影響因素及處理方法研究進展

何壽明（銅仁市環境監測站，貴州 銅仁554300）

大氣中揮發性有機物影響因素及處理方法研究進展

何壽明（銅仁市環境監測站，貴州 銅仁554300）

基于空氣凈化思想普及化發展，人們對空氣質量關注度越來越高，揮發性有機物超標不僅影響了空氣質量，也容易出現突發性疾病。本文結合揮發性有機物成分及其影響因素，重點介紹了大氣揮發性有機物處理的有效方法，旨在保障空氣質量穩定性與安全性。

大氣；揮發性有機物；因素；催化氧化法

揮發性有機物對空氣質量標準造成不利影響，從空氣質量安全角度考慮，必須時刻關注揮發性有機物含量，避免超標引起的大氣質量問題。因此，深入分析大氣中揮發性有機物的影響因素，提出切實可行的應急處理方法，具有實踐性意義。

1 揮發性有機物

按照世界衛生組織的定義，揮發性有機物（VOCs）是沸點在50～250℃的化合物，室溫下飽和蒸汽壓超過133.32Pa，在常溫下以蒸汽形式存在于空氣中的一類有機物。結合化學性質特點進行劃分，揮發性有機物主要有烷類、芳烴類、烯類、鹵烴類、酯類、醛類、酮類等，涉及到了烴類、鹵代烴、氧烴、氮烴等不同成分，這是一種十分復雜的化學混合物質，對大氣環境及污染形成了諸多危害性[1]。

2 大氣中VOCs的主要來源

空氣中的三種有機污染物 （多環芳烴、揮發性有機污染物、和醛類化合物）中，揮發性有機污染物是對空氣質量影響較為嚴重的一種。揮發性有機污染物，通常用VOCs（Votatile Organil Compounds）表示，是指在常溫下飽和蒸汽壓大于70Pa，常壓下沸點小于260℃的液體或固體有機化合物。揮發性有機污染物有時也用總揮發性有機污染物（TVOC）來表示。世界衛生組織（WHO，1989）對總揮發性有機化合物（TVOC）的定義是：熔點低于室溫，沸點范圍在50～260℃之間的揮發性有機污染物的總稱[2]。VOCs主要有：烴類、鹵代烴、氧烴和氮烴。

煤、石油、天然氣是有機化合物的三大主要來源，因而工業上所產生的VOCs大多與煤、石油、天然氣有關。以室內大氣指標為例，通常室內裝修過程中會用到不同類型的材料，這也是揮發性有機物的來源之一，例如，油漆是室內裝飾不可缺少的材料，其VOC含量約有0.5～0.8mg·m3，且具有擴散性特點，竣工之后可揮發出80%以上的VOC，這對于大氣質量來說是極為不利的。

3 大氣中揮發性有機物處理方法

3.1 VOCs處理技術現狀

VOCs具有較強的揮發性，在常溫下可以蒸汽的形式存在于空氣中，它的毒性、刺激性、致癌性和特殊的氣味會對皮膚和黏膜產生影響，對人體產生急性毒性損害。某些VOCs還具有基因毒性。此外，大氣中的氮氧化合物，VOCs，氧化劑在陽光的照射下生成光化學煙霧，可刺激人眼和呼吸系統，危害生物體健康[3]。由于VOCs排放分散，在空氣中濃度低，處理過程較為復雜。常規方法有冷凝法，吸收法，吸附法，燃燒法，膜分離法，生物法等。生物法在美國、西歐、日本等國家已得到廣泛的應用。

3.2 催化氧化法處理應用

催化反應的機理有Langmuir-Hinshelwood途徑、Mars-Maessen途徑和Mars-van Krevelen機理。Langmuir-Hinshelwood途徑描述的是兩種物質吸附到固相表面后再進行的雙分子反應。

Eley-Rideal途徑描述了吸附態組分A與氣態組分B之間的反應：

M·Paulis等研究了不同的鉑源對甲苯催化氧化性能的影響。結果顯示以Pt（NH3）4（OH）2為鉑源制備的Pt/Al2O3催化劑活性最高，而以氯化鉑為前驅體制備的催化劑不活潑，在220℃下僅有50%左右的轉化率。以PdCl6為鉑源的效果更慘。所以鉑源中的氯含量越多，催化劑對甲苯的催化活性越低。Gutierrez-Ortiz等研究了以CeO2、ZrO2、Ce0.5Zr0.5O2、Ce0.15Zr0.85O2為催化劑催化氧化氯代己烷、1，2二氯乙烷、三氯乙烯。發現隨著鋯原子的摻雜比例提高，催化劑的活性上升。可能的原因是由于ZrO2進入CeO2的晶格中造成晶格畸變，這樣提高了晶格氧的移動速率。這樣，還原過程不再局限于晶格的表面，而進入催化劑晶體內部，顯著的降低的氯代烴的反應溫度。

3.3 冷凝法處理VOCs

冷凝法的操作較為簡單，不僅可以去除有害廢氣，而且可以回收利用。冷凝的原理是利用VOCs在不同的溫度和壓力下具有不同的飽和蒸汽壓，降低系統溫度或提高系統壓力即可以使處于蒸汽狀態下的VOCs從氣相中分離出來。因為不同污染物的飽和蒸汽壓不同，利用冷凝的方法可以分離不同的污染物。為了提純VOCs，還可以使用多級冷凝串聯。冷凝法適合高濃度和高沸點的VOCs回收，不適合處理中等和高揮發性有機物。

3.4 吸收法處理VOCs

吸收法又稱洗滌法，是采用低揮發或不揮發溶劑吸收VOCs，然后利用VOCs與吸收劑的物理性質差異將二者分離的凈化方法[4]。有機廢氣與吸收劑接觸后被吸收，而后在高于吸收溫度或低于吸收壓力的條件下解吸，這樣，被解吸的VOCs氣體和吸附劑便可以重復利用。

3.5 吸附法處理VOCs

吸附法是采用吸附劑吸附空氣中的VOCs。其原理是吸附劑有較大的表面積，對廢氣中所含的VOCs發生物理吸附，過程可逆；當吸附達到飽和后，再用熱空氣或水蒸氣脫吸，再生的活性炭循環使用。吸附劑通常為活性炭[5]。活性炭對VOCs的混合蒸汽的吸附是有差別的，一般來講，化合物的被吸附特性與其相對揮發性近似呈負相關。

3.6 燃燒法處理VOCs

燃燒法是氧化有機物最為劇烈的方法，原理是用過量的空氣使VOCs燃燒，或在高溫下分解有害物質，燃燒放出大量的熱可以回收利用，此法可用于化工、噴漆、絕緣材料等行業所放出的有機廢氣。燃燒法主要有直接燃燒法、熱力燃燒法、催化燃燒法、蓄熱式燃燒法以及蓄熱式催化氧化法。

4 結論

總之，雖然在VOC催化氧化方面取得顯著成效，但是研制出新型的非貴金屬催化劑，并通過合理的設計提高去除效率，降低成本方面將是未來不斷探索的方向。另一方面，對催化機理的更基礎的研究有待突破，這對大氣中揮發性有機物去除與凈化空氣質量作用明顯，為空氣凈化與處理提供了科學的指導依據。

[1]秦宏兵，顧海東.頂空固相微萃取-氣相色譜法測定水中四乙基鉛

[J].中國環境監測，2012（04）.

[2]李文超，王永花.分子印跡技術與固相微萃取技術聯用的研究進展[J].環境化學，2011（09）.

[3]章 晴，鄒積鑫.超高效液相色譜-質譜聯用法與氣相色譜-質譜聯用法分析水性印油印記的主要成分[J].色譜，2010（12）.

[4]孔 娜，鄒小兵.微波輔助-頂空液相微萃取在線聯用-高效液相色譜法測定環境水樣中的敵敵畏[J].色譜，2010（12）.

[5]郭永澤，張玉婷.農產品中多種農藥殘留的氣相色譜-質譜聯用法測定[J].分析測試學報，2010（12）.

X831

A

2095-2066（2016）22-0001-02

2016-7-10

何壽明（1976-），男，漢族，工程師，理學碩士，主要從事環境監測工作。