工業源常見VOCs治理技術的研究進展

張 佩

（上饒市德興生態環境局，江西 德興 334200）

我國現代化在飛速發展的過程中，工業發展也取得了顯著成效。但是，在工業規?；?、高速度、高效率的同時，各種工業源VOCs也越來越多。工業源VOCs不但成分復雜，還具有刺激性、毒性等特點，其對生態環境、生活環境以及人們的身體健康都造成了嚴重的影響。工業源VOCs已經成為了城市區域致癌的一項重要因素，工業源VOCs中含有的苯系物就是常見的致癌物質。另外，工業源VOCs中含有的庚烷、正己烷、辛烷等烴類物質也會對人類的中樞神經系統造成一定影響。所以，工業源VOCs污染應當引起社會各界的關注，不斷加強對其的治理力度及提高治理標準，以解決工業源的VOCs污染問題。目前，工業源VOCs治理技術比較多，但在治理過程中都存在著不同的難點和問題。工業源VOCs治理最為關鍵的是治理方法以及先進技術。

1 工業源VOCs的傳統治理技術

工業源VOCs排放到大氣中，一定會對環境造成嚴重的影響，并且危害人類的身體健康。傳統的氣體凈化技術有很多，比如：熱破壞法、電暈法、光分解法和生物膜法等[1]。但是，傳統的氣體凈化技術需要的投資額較高、處理周期長等特點，但處理效果往往達不到排放標準。因此，需要探究更加行之有效的方法以加強工業源VOCs治理。

1.1 熱破壞法

目前VOCs最為常見的治理方法就是熱破壞法。按照燃燒方法的不同，熱破壞法又可分為直接燃燒和催化燃燒。熱破壞法治理VOCs包括一系列的分解、聚合以及自由基反應等環節，其中最為關鍵的治理機理是氧化和熱裂解、熱分解[2]。

1.2 電暈法

電暈法治理VOCs的基本原理是：在常溫常壓下利用高壓脈沖電暈，獲得非平衡等離子體，即產生大量的高能電子、氧離子和氫氧根離子等活性粒子，利用活性粒子對有害物質進行氧化降解反應，最終達到VOCs治理的效果[3]。

1.3 光分解法

光分解法治理工業源VOCs包括直接光照法和催化光照法。直接光照光分解法治理工業源VOCs，即通過直接光照的方法，對一定的波長范圍內的VOCs進行有效分解[4]。催化光照光分解法治理工業源VOCs，是指在選擇特定的光催化劑的作用下，利用光照對VOCs進行分解。其基本原理是在光催化劑的作用下使水形成氫氧鍵，然后氫氧鍵氧化VOCs，生成二氧化碳和水，進而達到良好的治理效果。

2 工業源VOCs新興治理方法

2.1 吸附解吸技術

2.1.1 吸附技術

蜂窩輪吸附是當前應用最多的吸附系統，這種技術在不斷改良和完善過程中吸附性能不斷提升。選擇石棉作為結構粘合劑制成蜂窩輪，比沒有石棉這種結構粘合劑的蜂窩輪對于VOCs的吸附性能更強[5]。利用石棉作為結構粘合劑制成蜂窩輪，發現這種新的VOCs濃縮蜂窩輪的斷裂強度比沒有石棉的高1.6～3.2倍。這種新方法和一套新密封設計制造的吸附輪，可以有效提高VOCs的吸附效率，能夠使VOCs的去除率可以達到90%以上。

2.1.2 解吸技術

解吸技術包括：氧化再生技術、熱電解吸法、微波解吸法和超聲波解吸法[6]。隨著更多的新解吸技術的出現，吸附解吸技術治理工業源VOCs的效率逐步提高。熱風加熱法是常見的解吸技術，通過熱風加熱法濃縮后的有機廢氣濃度可以提高10至20倍。

氧化再生技術不適于高沸點化合類的VOCs解吸，因為VOCs會引起吸附材料的堵塞，進而影響吸附材料的使用壽命。因此，在傳統的解吸方法基礎上，可以添加吸附、焚燒組合的氧化再生吸附劑新方法，即在氧化再生的過程中，可分步進行，先對低沸點的化合物進行解吸，再對不能解吸的高沸點化合物進行焚燒氧化。

熱電解吸法是利用焦耳效應，直接引入電流到經改性的活性炭吸附劑，通過加熱進行解吸，解吸效率可以通過調節電流和吹掃電流來控制。隨著各種吸附劑的改進及新開發，電熱解吸法的解吸效率已經達到了100%，同時解吸時間也非常短，具有廣闊的應用前景[7]。

微波解吸法是利用微波能進行解吸，微波能的使用不僅使再生后的吸附劑仍保持原有的吸附能力和表面積，且解吸時間短、耗能低，既經濟、又環保，具有廣闊的應用前景，但目前仍處于實驗階段。

超聲波解吸法利用超聲波進行解吸，超聲波產生的熱能可以對吸附劑進行解吸。超聲波可以輕松解吸活性炭和聚合樹脂吸附的揮發性有機污染物，是因為超聲波的解吸效率很高。因此，超聲波越強解吸效率越高[8]。但是，超聲波解吸法還處于理論探究的層面上，實驗研究和市場應用還有待進一步開展。

2.2 催化燃燒技術

催化燃燒技術的應用要合理控制燃燒溫度，通常情況下燃燒溫度控制在200至400攝氏度的范圍內。催化反應器一般選擇流向變換催化燃燒反應器，催化反應器包括固定催化床反應器和蓄熱換熱器等部分構成，具有較高的回收效率。催化燃燒技術的熱回收效率可以達到70%以上[9]。還有一類蓄熱式燃燒裝置，通過陶瓷、礫石以及其他高密度惰性材料床吸收氣體，熱回收效率高，去除效率可以達到98%。蓄熱式催化燃燒技術在國外的應用較為廣泛，國內也開始有相關應用的探索。

2.3 低溫等離子體光催化技術

低溫等離子體光催化技術是新興的工業源VOCs治理技術，該項技術結合了低溫等離子體技術和光催化技術的治理優勢，具有良好的治理效果和廣泛的市場應用前景。當前，低溫等離子體技術在VOCs治理方面已經取得了良好的治理效果，同時低溫等離子體和光催化技術的結合不但解決了光催化技術中的技術難題，還優化了等離子體技術，操作更加方便快捷，工作能耗得到降低，副產物得到有效抑制。等離子體光催化技術治理工業源VOCs仍然處于實驗室的探究階段，實驗結果表明該項技術治理空氣污染物效果較好，明顯優于單獨利用等離子體技術和光催化技術的治理效果，同時也優于傳統的工業源VOCs治理技術[10]。

工業源VOCs降解難度大，特別是其中的苯系物治理起來更是難上難。傳統的工業源VOCs治理技術不但降解率低，而且還可能會造成二次污染。低溫等離子體光催化技術則可以快速降解苯系物等工業源VOCs，同時還可以有效避免不必要的二次污染。低溫等離子體光催化技術處理效率明顯高于單一的等離子體技術和光催化技術。因此，低溫等離子體光催化技術具有廣闊的探究前景和市場應用前景。

3 結論

VOCs污染問題日趨嚴峻，VOCs的有效治理也成為生態環境治理領域的重點研究內容。當前，工業源的VOCs治理技術比較多，但是在治理過程中也都存在著不同的難點和問題?；て髽I在揮發性有機化合物的處理過程中，需要根據自身廢氣排放的特點選擇處理技術，結合各種技術的優勢，才能有效解決企業揮發性有機化合物污染的問題本文對工業源常見VOCs治理技術的研究進展進行了總結和探究，相信在不久的將來，更多新興、高效的工業源VOCs治理技術將被探索和采用。