大氣中VOCs的污染現狀及治理技術研究進展

摘要：揮發性有機化合物屬于造成PM2.5的直接原因，這使得大氣中VOCs的污染治理向來受到業界的重點關注。基于此，本文將簡單分析大氣中VOCs的污染現狀，并深入探討大氣中VOCs的治理技術

關鍵詞：大氣;VOCs;光催化組合技術

中圖分類號：X701 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）05-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.05.047

Pollution status of VOCs in the atmosphere and research progress on its control technology

Wang Yuhua

（Jining Ecological Environment Bureau Qufu Branch，Jining Shandong 273100，China）

Abstract：Volatile organic compounds are the direct cause of PM2.5， which makes the pollution control of VOCs in the atmosphere has always been the focus of attention of the industry. Based on this， this paper will briefly analyze the pollution status of VOCs in the atmosphere， and discuss the treatment technology of VOCs in the atmosphere.

Key words：Atmosphere;VOCs;Photocatalytic combination technology

隨著環保力度不斷加大，揮發性有機化合物的治理技術大量涌現，光催化組合技術、膜分離法均屬于其中代表，這類技術的科學合理應用直接關系著大氣中VOCs污染的治理效果。為最大化大氣中VOCs治理技術的效用發揮，正是本文圍繞該課題開展具體研究的原因所在。

1 大氣中VOCs的污染現狀

揮發性有機物的來源可細分為人為源和天然源。天然源主要包括森林草原火災、火山噴發、植物排放，單萜烯和異戊二烯會因此大量排放;人為源主要包括流動源、固定源、無組織排放源，如化石燃料燃燒、廢棄物燃燒、機動車排放、生物質燃燒、油漆揮發，有機氯化物、石油烴化合物、有機酮、苯系物等會因此大量排放。VOCs污染會造成嚴重的大氣高空臭氧層破壞，人、生物也會受到多種形式的危害。受到大氣中VOCs的污染影響，光化學煙霧廣泛存在于我國很多城市，表1為我國各大城市大氣中VOCs組分質量濃度，由此可直接了解到VOCs污染的嚴重情況。其中廣州等發達地區的VOCs污染主要源于工業溶劑使用和汽車尾氣，蘭州、鄭州等重工業區的VOCs污染主要源于石油生產、運輸過程揮發，而濟寧市大氣中VOCs組分質量濃度則與上海、北京等地區類似，VOCs污染主要源于汽車尾氣排放、燃料揮發和溶劑揮發[1]。

2 大氣中VOCs污染治理技術

2.1 光催化組合技術

作為典型的大氣中VOCs治理技術，光催化組合技術的應用流程可概括為：“異味氣體—密封系統—收集風口—輸送風管—預處理系統—循環液系統—復合光催化除臭裝置—布氣裝置（Vaportek異味控制器）—離心風機—排放風管—引高排放”。深入分析可以發現，光催化組合技術的預處理由廢氣凈化塔負責，惡臭氣體中的絮狀物和易溶于水的微細顆粒物可由此去除，NewBio-C植物提取液除臭效果較為優秀，會在廢氣凈化塔內與異味氣體充分接觸，同時將酸堿化學物質加入循環水箱內，即可實現一定廢氣的中和，進一步有提升除臭效果。在完成廢氣水洗處理后，需采用絲網除沫器除霧脫水，這一高效的氣液分離裝置可較好服務于源頭層面的大氣中VOCs治理。在完成廢氣的初步處理后，需將處理產物送至復合光催化金屬鎳網單元，作為一種先進的納米復合技術，復合光催化泡沫金屬實現了泡沫鎳與納米光觸媒材料優良特性的整合，因此技術能夠較好服務于大氣中VOCs治理。在完成前級預處理后，廢氣的最大臭味污染問題往往無法得到根本解決，因此采用可實現95%以上惡臭去除率的Vaportek異味控制箱技術，將其安裝在煙囪和復合光催化裝置出口間的管路中，通過利用負壓，臭味粒子可從除臭箱被帶走，最終，廢氣在處理達標后即可通過15m高煙囪的排放管道排出。

2.2 膜分離法

膜分離法同樣大量應用于大氣VOCs污染治理，可細分為氣體膜分離、膜接觸器、蒸汽滲透等，在天然氣分離、濃縮氮氣分離、空氣中富集氧氣等領域，膜分離法早已實現廣泛應用，用于VOCs回收的氣體分離膜裝置也在近年來大量涌現。在具體實踐中，廢氣中的VOCs可通過壓縮、冷凝與氣體膜分離集成系統回收，以此治理大氣VOCs污染。

2.3 吸附法

作為較為基礎的大氣VOCs污染治理技術，吸附法可較好處理流體混合物，通過利用多孔性固體吸附劑，即可在固體表面上濃縮一種或數種組分，分離目的也可由此實現。吸附法可較好服務于含碳氫化合物廢氣等高通過量低濃度有機廢氣，并具備凈化效率高、操作方便、無二次污染、去除率高、可實現自動控制等優點，但由于吸附劑很容易因廢氣中的膠粒物質等雜質而失效，無法較好處理高濃度有機氣體，且吸附劑需要再生，吸附法的實用性受到一定影響。在吸附法的具體應用中，吸附劑的種類直接影響VOCs去除率，溫度、壓力、濕度及VOCs的濃度與組分也會帶來類似影響。硅膠、活性氧化鋁、柱狀赫土、分子篩、沸石、活性炭均屬于吸附法常用的吸附劑，其中商業化的活性炭空氣凈化器可實現90%的VOCs去除率，該技術的實用性可見一斑[2]。

2.4 液體吸收法

液體吸收法同樣可較好服務于大氣VOCs污染治理，該方法可同時實現有價值物質的回收，且在氣態污染物消除方面的表現也較為優秀。結合相關實際調研可以發現，液體吸收法可處理的VOCs氣體流量、濃度應分別處于3000～15000m3/h與0.05～0.5%（體積分數）區間，且擁有95～98%的去除率。液體吸收法具備投資少、吸收劑價格便宜、運行費用低、工藝流程簡單等優勢，較為適用于廢氣流量較大、壓力較高、溫度較低、濃度較高情況下的VOCs治理，在化工、金屬清洗、黏結、絕緣材料、噴漆等行業均有著較高應用價值。但值得注意的是，液體吸收法同時存在需要定期更換吸收劑、對設備要求較高、設備易受腐蝕等不足[3]。

2.5 催化燃燒法

在基于催化燃燒法的大氣VOCs污染治理中，需在較低溫度下配合催化劑徹底實現廢氣可燃組分的氧化分解，以此實現廢氣處理凈化。催化燃燒法適用于可在高溫下分解或可燃的有機氣體，并具備無火焰燃燒、起燃溫度低、對可燃組分熱值和濃度限值較小、安全性好、輔助燃料消耗少、可消除惡臭、NOx的產生減少等優勢，但同時也存在工藝條件要求嚴格、廢氣中不得存在塵粒和霧滴、不允許采用有毒催化劑物質等缺陷。因此燃燒過程中產生大量氮氧化物和硫氧化物的廢氣不適合采用催化燃燒法。

3 結論

大氣中VOCs的污染治理需關注多方面因素影響。在此基礎上，本文涉及的光催化組合技術、膜分離法、吸附法、液體吸收法、催化燃燒法等內容，則提供了可行性較高的大氣VOCs污染治理路徑。為進一步提升大氣VOCs污染治理水平，生物處理技術、納米復合技術等新型技術的積極應用必須得到重視，大氣VOCs污染治理技術選用的針對性也需要得到保障。

參考文獻

[1]彭成輝，黃仲文，黃岑彥.寧波市東部地區大氣中有機氯污染物的時空分布和污染特征[J].農業環境科學學報，2019，38（04）：787-797.

[2]張靜星，布多，王璞.大氣中持久性有機污染物被動采樣技術及其在偏遠區域的應用研究進展[J].中國科學：化學，2018，48（10）：1171-1184.

[3]楊文.大氣中有機氯污染物的污染特征[D].青島：青島大學，2008.

[4]王曉燕.大氣中持久性有機污染物檢測方法探究[J].環境與發展，2019，31（11）：112+118.

收稿日期：2020-03-29

作者簡介：王瑜華（1971-），女，回族，本科學歷，理學學士，工程師，研究方向為環境監測。