揮發性有機物污染控制技術研究進展

李 濤，張 茜

（潛江市生態環境局，湖北 潛江 433100）

在經濟高速發展的過程中，不可避免地會造成對生態環境的污染，但是如何控制污染，保持生態效益、社會效益以及經濟效益的平衡，是我們現階段應該思考的重要問題。

1 揮發性有機物的主要來源

揮發性有機物的來源較廣，無論是人為產物還是自然產物，都會向大氣中釋放一定的揮發性有機物，并且其能夠直接或間接地參與到大氣的化學反應中。現階段我國的石油工業、印刷行業以及部分制造業在污染物的排放中，通常會產生不同種類的揮發性有機物，并且其中的工業廢氣也是揮發性有機物的主要來源。人們在日常工作和生活中也會產生大量人為的揮發性有機物，例如機動車排放的尾氣以及室內外裝修用到的油漆等均可能產生大量的揮發性有機物[1]。除此之外，人們生活中產生的廚余垃圾以及動物糞便等均是揮發性有機物的重要來源。按照揮發性有機物污染源的性質可以將其分為六大類。第一大類是有機溶液，例如女士使用的香水以及裝修使用的油漆等。第二大類是建材，例如在土木工程施工中用到的塑料板材等具有揮發性氣味的材料。第三大類是室內裝飾材料，例如人們在裝修中用到的墻體涂料等。第四大類是纖維材料，例如化纖窗簾等化纖制品。第五大類是辦公用品，例如油墨等耗材在使用過程中會不斷揮發。第六大類是室外工業氣體等，例如化工、石化等工業生產過程中大量排放的氣體。揮發性有機物的種類繁多，僅工業生產中就會產生例如甲醛類以及芳香烴等有毒物質[2]。因此各種揮發性有機物的來源較廣，在治理方面具有一定的難度。

2 揮發性有機物的危害

現階段，污染防控領域主要將揮發性有機物的危害分為兩類，一種是直接對人體造成的傷害，另一種是間接對人體造成的傷害。一方面，當工業廢氣以及機動車尾氣的排放增加后，大氣中揮發性有機物的濃度就會不斷升高，進而對人體健康造成危害。當這類有毒有害物質積聚到一定的濃度后，便會對吸入者口鼻等黏膜造成損傷，同時還可能損傷人體的心肺等重要器官，造成器官功能衰竭。除此之外，揮發性有機物的大量積聚還會造成空氣中可吸入顆粒物的超標，進一步危害人體健康[3]。另一方面，揮發性有機物還是造成臭氧層空洞的一大元兇，在缺乏了臭氧層的保護下，強烈的紫外線會增加各類癌癥的發病率，并且還會導致大氣酸化，進一步影響大氣環境。

3 揮發性有機物污染防控現狀

我國正處于改革開放的關鍵時期，社會發展速度迅猛，工業化進程不斷加快。在這種情況下，工業的發展在一定程度上加劇了污染排放。除此之外，工業生產的需要推動了煤以及石油等傳統能源的使用率。在這種情況下，揮發性有機物的排放量不斷上升，污染防治形勢也更加嚴峻，霧霾等污染現象發生次數不斷增多。頻頻發生的大氣污染現象也給人類敲響了警鐘，在危害人們健康的同時也制約了社會的可持續發展。由揮發性有機物造成的污染問題越發嚴峻，尤其我國農歷新年前后煙花爆竹的大量燃放導致了短期內大氣污染問題加劇。為了改善空氣質量，我國政府做出了多方面嘗試，例如政策制度的出臺以及降低產能等。近年來，我國出臺并完善了多項政策和制度，例如《中華人民共和國大氣污染防治法》中就明確規定了工業生產以及運輸行業等需要嚴格按照污染防治技術政策開展生產經營活動[4]。

4 揮發性有機物污染防控技術探討

4.1 催化燃燒技術

現階段，在我國工業生產中部分企業采用較多的方法就是燃燒技術，在排放之前將揮發性有機物進行集中處理，然后排入專門的燃燒爐中，待其充分燃燒后將其排出。揮發性有機物屬于有機物的范疇，并且擁有可燃燒的特性，大多數揮發性有機物經過完全燃燒后，最后產物為二氧化碳、水以及部分不易揮發的雜質。因此燃燒技術在處理揮發性有機物的過程中具有一定優勢。但是現階段一般認為通過燃燒技術處理揮發性有機物的燃燒溫度需要達到800 ℃以上，燃燒所用能源往往會加重工業企業的負擔，因此部分企業往往會采用催化劑來降低其燃點或者充分利用工業生產的余熱。我國工業企業使用燃燒技術處理揮發性有機物時，使用較多的燃燒爐主要包括直接燃燒爐以及蓄熱式燃燒爐等。但是通過燃燒技術對揮發性有機物進行處理，往往會造成對大氣的二次污染[5]。現階段，在采用催化燃燒技術進行揮發性有機物處理的過程中，由于污染物中的部分雜質會與催化劑發生化學反應，在操作過程中容易造成操作人員中毒的可能，并且排出的廢氣也有一定的中毒風險。因此現階段在催化燃燒技術方面的重點是找到一種催化效果良好、同時較為穩定且成本較低的催化劑。

4.2 低溫等離子技術

低溫等離子技術是現階段大氣污染防治以及污染排放問題研究領域中的一個重點話題，該方法充分利用了電場在低溫環境下的加速作用。另外該方法作用于揮發性有機物的清除工作，主要包含了兩個方面，一方面是在不斷產生等離子體的過程中，高頻放電會產生瞬間高能，起到分解污染物中分子鍵的作用，進而清除污染。另一方面主要是電離子體中包含了大量的例如正負離子的活性粒子，而在低溫等離子技術的作用下，揮發性有機物中的分子處于激發態，當其平均能量不斷升高時，揮發性有機物的分子鍵便會斷裂，從而分解為單質原子這類無害物質。低溫等離子技術現階段被廣泛應用于殺菌和除臭等領域，在大氣污染防控領域的使用尚處于研究階段。但是該技術的能耗相對較低，并且一般不會造成大氣的二次污染，對氣態揮發性有機污染物的清除效果極佳，能夠較大程度地解決廢氣排放問題。根據相關研究表明，在使用低溫等離子設備的過程中加入二氧化錳這類的催化劑，能夠起到較好的催化作用，有害物質的轉化率進一步提升，這是未來的研究重點。

4.3 活性炭吸附技術

活性炭被廣泛應用于房屋家裝去除甲醛及異味等方面，憑借活性炭較強的吸附能力，能夠將其應用于揮發性有機物的治理工作中。活性炭的理化特征在一定程度上決定了加強的吸附能力，其表面的微孔面積占據其表面積的95%以上，獨特的表面結構賦予了加強的選擇性吸附能力[6]。除了活性炭，例如分子篩這類的吸附劑，對于有機污染物的防治和處理均具有一定的作用，但是效果較為一般。

4.4 低溫冷凝技術

低溫冷凝技術也是目前揮發性有機物的處理方式之一，通過低溫冷凝技術，能夠將氣態的污染物析出結晶后進行集中處理。主要原理是根據不同揮發性有機物的特征降低到相應的溫度，再輔以高壓的環境，在這種情況下，氣態污染物會由于過于飽和從而冷凝，以結晶的方式析出便于后期的處理。但是這種方法對于設備和環境的要求較高，營造超低溫以及高壓的環境需要耗費極大的功率，經濟成本相對較高。該技術的優點在于經過處理后的揮發性有機物能夠方便人們進行集中處理，并且可以循環利用。另外，該技術在處理揮發性有機物的過程中一般不會造成二次污染，對污染物的處理效果較好。

4.5 光催化技術

光催化技術與低溫冷離子技術同樣屬于現階段氣態污染物防治研究中的重點內容。其主要原理在于利用二氧化鈦等催化劑吸附各類揮發性有機物，通過光催化作用將其進行氧化處理。在光照的作用下，催化劑上的電子被激活，從而起到催化氧化的作用。但是該技術在現階段暫時無法應用于濃度較高的揮發性有機物的處理工作中。主要原因是揮發性有機物的氧化效率取決于催化劑的催化速率以及其吸附能力。現階段很多使用的二氧化鈦以及三氧化二鐵等催化劑在工作過程中容易失去活性，從而造成揮發性有機物的降解效率降低。因此該技術目前只適用于部分濃度較低的揮發性有機物的處理過程中。但是值得一提的是，光催化技術對于揮發性有機物的降解效率相對較高，主要是由于其催化氧化的反應速率較快，成功氧化后一般不會對大氣造成二次污染，現階段的技術要點在于研發一種催化性能相對較好、活性高并且價格相對較為低廉的催化劑。

4.6 膜分離技術

膜分離技術被廣泛應用于污染防治及污染物回收領域，揮發性有機物在壓力作用下，對于膜的傳質速率具有一定的差異，根據這一特征能夠通過調節壓力的方式，實現對氣態污染物中不同物質的分離，對于氣態污染物的處理具有較好的效果。同時，能夠對揮發性有機物中的可回收部分進行有效回收，極大地提高了資源的利用率。相對于其它技術來說，膜分離技術在揮發性有機物處理方面具有較高的效率，并且在處理過程中的能耗相對較低，處理污染物所需的經濟成本較低，同時對污染物的處理效率較高，且處理后不會造成二次污染。

5 結論

我國政府已經逐漸意識到揮發性有機物對于社會發展以及人們生命健康的危害，消除防治大氣污染刻不容緩，依靠傳統的吸附法治理污染局限性較高。包括光催化技術在內的新技術，對于揮發性有機物的處理具有較好的效果，這將是今后污染防治研究的主要內容。