揮發性有機污染（VOCs）治理方法綜述

祁洪剛，劉 靜

（天津市聯合泰澤環境科技發展有限公司，天津 300042）

揮發性有機化合物普遍存在于工業生產中，具有較強的刺激性和毒性，進入大氣中會給周圍環境帶來不良影響。VOCs主要來自石油化工、汽車尾氣以及制藥等行業。近年來，政府及其相關部門加強了揮發性有機物污染的治理。2010年，國務院轉發環境保護部等部門發布的《關于推進大氣污染聯防聯控工作改善區域空氣質量指導意見的通知》，首次將VOCs與氮氧化物、細顆粒物并列列為大氣污染聯防聯控的主要對象之一，有效推動了VOCs的治理和技術的進步。2014年，科技部與環境保護部聯合出臺《大氣污染防治先進技術匯編》，提出了多種VOCs防治技術，為指導VOCs治理提供了理論參考和實踐依據。

1 VOCs污染物特征

2010年，國務院辦公廳轉發環境保護等部門的文件從國家治理層面將VOCs與二氧化硫、氮氧化物、顆粒物等一起作為改善大氣環境質量優控重點污染物之一。VOCs主要來自化工業、機動車尾氣，不同行業的VOCs含量及排放特點有其行業特征。具體來說，主要表現在以下幾個方面。

1.1 工業固定VOCs排放源污染特點

工業固定排放源VOCs主要包括石油化工、煉油行業、制藥業和煉焦行業等。其中，石油化工業在運輸、存儲、配送有機溶劑過程中會產生大量的有機酮、酯、醚、胺以及石油烴化合物等，石油化工業VOCs污染物排放濃度高且量大；煉油行業在煉油生產作業過程中會產生硫化物、三氯甲烷以及氯乙烷等，煉油行業VOCs產生也具有濃度高和排放量大等特點[1]。制藥業在生物發酵、分離精制、制劑加工以及化學反應中會產生苯、二氯甲烷、乙酸乙酯、二甲苯、乙醇和甲醛等各種有機溶劑，制藥業VOCs產生具有成分復雜、濃度高的特征，且伴有惡臭氣味等。煉焦行業常會在焦爐裝煤、熄焦和脫硫等工序生產作業環節產生大量的苯、酚類，以及苯并芘、非甲烷總烴等有機污染物。煉焦行業的VOCs產生具有濃度高、排放量適中等特點。

1.2 機動車固定VOCs排放源污染特點

機動車尾氣VOCs組分主要有氯代烴、苯系物和烷烴等。具體來說，柴油機動車排放VOCs污染物濃度較低，轎車排放的尾氣VOCs中的非甲烷烴類化合物，其芳香烴要大于炔烴，烷烴則大于芳香烴。摩托車尾氣中的VOCs濃度要高于汽油車和柴油車。因此，在治理機動車固定VOCs排放源時要加大落后排放設施的機動車淘汰力度，提高機動車燃油標準和燃燒效率[2]。此外，機動車固定VOCs排放源的污染物具有無組織性，VOCs中的主要污染物為乙醇和丙烷，大多去除效率低于30%，對城市大氣環境的影響較大。醚類是機動車尾氣排放源中惡臭氣體的主要污染物。

2 VOCs治理概述

2014年，科技部與環境保護部聯合出臺《大氣污染防治先進技術匯編》，提出了多種VOCs防治技術，為指導VOCs治理提供了理論參考和實踐依據。下面介紹了VOCs的治理技術、工藝和特點。

2.1 VOCs治理技術分類

從大的類別來看，VOCs技術主要分為消除類治理技術和回收類治理技術。其中，消除類治理技術包括生物分解法、光催化氧化法、等離子體分解法、燃燒法；回收類治理技術則主要包括膜分離法、吸附法、冷凝法和吸收法等。無論是消除治理技術還是吸收治理技術主要針對的是VOCs中的單一污染物或VOCs中成分較少或性質較為接近的混合污染氣體[3]。遇到混合復雜的廢氣，人們要做好治理工藝的選擇等。

2.2 VOCs治理技術工藝

《大氣污染防治先進技術匯編》中，總結了多達18種VOCs治理工藝，并詳細指出了各工藝的應用對象、適應范圍和治理工藝等，為VOCs治理工藝的選擇提供了參考。

2.3 VOCs治理特點

VOCs廢氣成分復雜多樣，治理VOCs廢氣特點主要表現在治理對象多、治理行業差異大。

2.3.1 治理對象多

無論是化工業還是機動車尾氣排放領域，VOCs已經查明的種類就多大千種，其中，有200余種VOCs氣體會影響人體健康，并對大自然產生污染危害。另外，各種VOCs常常混雜在一起，增加了治理難度。

2.3.2 治理行業差異大

不同行業所產生的VOCs治理呈現出各自特點。例如，化工領域VOCs成分較為簡單、排放物質及性質較為明確，治理難度相對較小，治理技術也較為成熟，如LDAR（泄露檢測與修復）管理機制的應用。制藥領域VOCs較化工領域VOCs治理難度大，但比其他行業的VOCs治理相對容易，主要是因為制藥行業排放的VOCs成分清晰[4]。但是，排放多呈現間歇性、排放濃度呈不規律變化，增加了后期的治理難度。涂布行業的VOCs治理難度較大，主要是工藝中使用的膠液變化大，多為外購，配方不了解，相關企業缺少先進的分析技術手段。

3 VOCs治理工藝現狀分析

3.1 熱破壞法

熱破壞法又分為催化燃燒和接燃燒，是應用較為廣泛的VOCs治理技術。熱裂解、熱分解以及氧化是VOCs熱破壞的關鍵破壞機理，一般包括分解、聚合和自由基反應等。

3.2 電暈法

電暈法治理VOCs的原理，是通過驗陡峭、脈沖窄的高壓脈電暈的電，在常溫常壓狀態下獲得非平衡等離子體，從而產生許多高能電子和活性粒子，對VOCs中的有害物質分子進行氧化降解反應，從而使VOCs污染物中的有害物質無害化，實現去除效果。

3.3 光分解法

光分解法治理VOCs，主要是通過光的直接照射使VOCs分解，或者利用催化劑的作用，通過光照射分解VOCs。光分解法治理VOCs的原理是：光波照射下，光催化劑會使水生成-OH，-OH又會將VOCs氧化，生成H2O、CO2[5]。光分解法治理VOCs，由于具有較強的分子擴散能力、較高的質量傳輸速率以及簡單的鏈反應，光分解法治理VOCs的效果較為理想。

3.4 吸附-解吸技術

3.4.1 微波解吸法

利用微波能將再生后的吸附劑保持之前的吸附能力，不影響其表面積，且微波解吸法的解吸時間較短，消耗的能量較少，具有較高的經濟效益和環保效益。

3.4.2 超聲波解吸法

超聲波解吸法治理VOCs主要是利用超聲波所產生的熱能，提升對吸附劑解吸能力，實現去除污染物的解吸效果。實踐中，利用超聲波解吸法能夠十分便捷地達到解吸聚合樹脂以及活性炭等污染物的目的。超聲波治理VOCs還具有解吸速度快、所需活化能少等優勢。

3.4.3 催化再生

VOCs中的高沸點化合物容易引起吸附材料孔堵塞，從而影響其壽命，傳統的解吸法對其化合物作用不明顯。因此，人們在傳統解吸法基礎上提出吸附/焚燒相組合的氧化再生吸附法，取得了較為理想的處理效果。

3.5 低溫等離子體-光催化技術

低溫等離子體-光催化技術是一項新興VOCs治理技術，在環境污染治理領域應用前景廣闊。目前，實踐中，低溫等離子-光催化技術在脫氮、煙氣脫硫以及VOCs降解等領域具有良好的應用效果。將低溫等離子體與光催化技術結合起來，優化了低溫等離子體技術，還能夠有效解決光催化技術應用中的一些難題。將二者有機結合，不僅能抑制VOCs治理過程中的副產物，還能有效降低能耗，具有較高的經濟效益和環保效益。低溫等離子體-光催化技術治理VOCs具有凈化率穩定、操作流程簡便以及工藝穩定性強等諸多優勢，但也存在一次性投資成本高、等離子表面模塊易污染等缺陷，影響使用壽命和處理效率。

4 結論

隨著VOCs污染問題逐漸受到重視，治理VOCs成為研究的熱點和重點，針對不同領域，VOCs的成分多樣，種類不同，其污染物特性差異較大。其中，等離子體-光催化技術可以有效治理VOCs，具有操作條件溫和、二次污染少等優勢，因此具有較好的應用前景。下一步，應重點做好等離子體-光催化作用機理的深入研究，做好等離子體放電參數、材料等光源特性研究，進一步加強光催化劑改進研究，提高等離子體光源利用率。