挥发性有机污染（VOCs）治理方法综述

祁洪刚，刘 静

（天津市联合泰泽环境科技发展有限公司，天津 300042）

挥发性有机化合物普遍存在于工业生产中，具有较强的刺激性和毒性，进入大气中会给周围环境带来不良影响。VOCs主要来自石油化工、汽车尾气以及制药等行业。近年来，政府及其相关部门加强了挥发性有机物污染的治理。2010年，国务院转发环境保护部等部门发布的《关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量指导意见的通知》，首次将VOCs与氮氧化物、细颗粒物并列列为大气污染联防联控的主要对象之一，有效推动了VOCs的治理和技术的进步。2014年，科技部与环境保护部联合出台《大气污染防治先进技术汇编》，提出了多种VOCs防治技术，为指导VOCs治理提供了理论参考和实践依据。

1 VOCs污染物特征

2010年，国务院办公厅转发环境保护等部门的文件从国家治理层面将VOCs与二氧化硫、氮氧化物、颗粒物等一起作为改善大气环境质量优控重点污染物之一。VOCs主要来自化工业、机动车尾气，不同行业的VOCs含量及排放特点有其行业特征。具体来说，主要表现在以下几个方面。

1.1 工业固定VOCs排放源污染特点

工业固定排放源VOCs主要包括石油化工、炼油行业、制药业和炼焦行业等。其中，石油化工业在运输、存储、配送有机溶剂过程中会产生大量的有机酮、酯、醚、胺以及石油烃化合物等，石油化工业VOCs污染物排放浓度高且量大；炼油行业在炼油生产作业过程中会产生硫化物、三氯甲烷以及氯乙烷等，炼油行业VOCs产生也具有浓度高和排放量大等特点[1]。制药业在生物发酵、分离精制、制剂加工以及化学反应中会产生苯、二氯甲烷、乙酸乙酯、二甲苯、乙醇和甲醛等各种有机溶剂，制药业VOCs产生具有成分复杂、浓度高的特征，且伴有恶臭气味等。炼焦行业常会在焦炉装煤、熄焦和脱硫等工序生产作业环节产生大量的苯、酚类，以及苯并芘、非甲烷总烃等有机污染物。炼焦行业的VOCs产生具有浓度高、排放量适中等特点。

1.2 机动车固定VOCs排放源污染特点

机动车尾气VOCs组分主要有氯代烃、苯系物和烷烃等。具体来说，柴油机动车排放VOCs污染物浓度较低，轿车排放的尾气VOCs中的非甲烷烃类化合物，其芳香烃要大于炔烃，烷烃则大于芳香烃。摩托车尾气中的VOCs浓度要高于汽油车和柴油车。因此，在治理机动车固定VOCs排放源时要加大落后排放设施的机动车淘汰力度，提高机动车燃油标准和燃烧效率[2]。此外，机动车固定VOCs排放源的污染物具有无组织性，VOCs中的主要污染物为乙醇和丙烷，大多去除效率低于30%，对城市大气环境的影响较大。醚类是机动车尾气排放源中恶臭气体的主要污染物。

2 VOCs治理概述

2014年，科技部与环境保护部联合出台《大气污染防治先进技术汇编》，提出了多种VOCs防治技术，为指导VOCs治理提供了理论参考和实践依据。下面介绍了VOCs的治理技术、工艺和特点。

2.1 VOCs治理技术分类

从大的类别来看，VOCs技术主要分为消除类治理技术和回收类治理技术。其中，消除类治理技术包括生物分解法、光催化氧化法、等离子体分解法、燃烧法；回收类治理技术则主要包括膜分离法、吸附法、冷凝法和吸收法等。无论是消除治理技术还是吸收治理技术主要针对的是VOCs中的单一污染物或VOCs中成分较少或性质较为接近的混合污染气体[3]。遇到混合复杂的废气，人们要做好治理工艺的选择等。

2.2 VOCs治理技术工艺

《大气污染防治先进技术汇编》中，总结了多达18种VOCs治理工艺，并详细指出了各工艺的应用对象、适应范围和治理工艺等，为VOCs治理工艺的选择提供了参考。

2.3 VOCs治理特点

VOCs废气成分复杂多样，治理VOCs废气特点主要表现在治理对象多、治理行业差异大。

2.3.1 治理对象多

无论是化工业还是机动车尾气排放领域，VOCs已经查明的种类就多大千种，其中，有200余种VOCs气体会影响人体健康，并对大自然产生污染危害。另外，各种VOCs常常混杂在一起，增加了治理难度。

2.3.2 治理行业差异大

不同行业所产生的VOCs治理呈现出各自特点。例如，化工领域VOCs成分较为简单、排放物质及性质较为明确，治理难度相对较小，治理技术也较为成熟，如LDAR（泄露检测与修复）管理机制的应用。制药领域VOCs较化工领域VOCs治理难度大，但比其他行业的VOCs治理相对容易，主要是因为制药行业排放的VOCs成分清晰[4]。但是，排放多呈现间歇性、排放浓度呈不规律变化，增加了后期的治理难度。涂布行业的VOCs治理难度较大，主要是工艺中使用的胶液变化大，多为外购，配方不了解，相关企业缺少先进的分析技术手段。

3 VOCs治理工艺现状分析

3.1 热破坏法

热破坏法又分为催化燃烧和接燃烧，是应用较为广泛的VOCs治理技术。热裂解、热分解以及氧化是VOCs热破坏的关键破坏机理，一般包括分解、聚合和自由基反应等。

3.2 电晕法

电晕法治理VOCs的原理，是通过验陡峭、脉冲窄的高压脉电晕的电，在常温常压状态下获得非平衡等离子体，从而产生许多高能电子和活性粒子，对VOCs中的有害物质分子进行氧化降解反应，从而使VOCs污染物中的有害物质无害化，实现去除效果。

3.3 光分解法

光分解法治理VOCs，主要是通过光的直接照射使VOCs分解，或者利用催化剂的作用，通过光照射分解VOCs。光分解法治理VOCs的原理是：光波照射下，光催化剂会使水生成-OH，-OH又会将VOCs氧化，生成H2O、CO2[5]。光分解法治理VOCs，由于具有较强的分子扩散能力、较高的质量传输速率以及简单的链反应，光分解法治理VOCs的效果较为理想。

3.4 吸附-解吸技术

3.4.1 微波解吸法

利用微波能将再生后的吸附剂保持之前的吸附能力，不影响其表面积，且微波解吸法的解吸时间较短，消耗的能量较少，具有较高的经济效益和环保效益。

3.4.2 超声波解吸法

超声波解吸法治理VOCs主要是利用超声波所产生的热能，提升对吸附剂解吸能力，实现去除污染物的解吸效果。实践中，利用超声波解吸法能够十分便捷地达到解吸聚合树脂以及活性炭等污染物的目的。超声波治理VOCs还具有解吸速度快、所需活化能少等优势。

3.4.3 催化再生

VOCs中的高沸点化合物容易引起吸附材料孔堵塞，从而影响其寿命，传统的解吸法对其化合物作用不明显。因此，人们在传统解吸法基础上提出吸附/焚烧相组合的氧化再生吸附法，取得了较为理想的处理效果。

3.5 低温等离子体-光催化技术

低温等离子体-光催化技术是一项新兴VOCs治理技术，在环境污染治理领域应用前景广阔。目前，实践中，低温等离子-光催化技术在脱氮、烟气脱硫以及VOCs降解等领域具有良好的应用效果。将低温等离子体与光催化技术结合起来，优化了低温等离子体技术，还能够有效解决光催化技术应用中的一些难题。将二者有机结合，不仅能抑制VOCs治理过程中的副产物，还能有效降低能耗，具有较高的经济效益和环保效益。低温等离子体-光催化技术治理VOCs具有净化率稳定、操作流程简便以及工艺稳定性强等诸多优势，但也存在一次性投资成本高、等离子表面模块易污染等缺陷，影响使用寿命和处理效率。

4 结论

随着VOCs污染问题逐渐受到重视，治理VOCs成为研究的热点和重点，针对不同领域，VOCs的成分多样，种类不同，其污染物特性差异较大。其中，等离子体-光催化技术可以有效治理VOCs，具有操作条件温和、二次污染少等优势，因此具有较好的应用前景。下一步，应重点做好等离子体-光催化作用机理的深入研究，做好等离子体放电参数、材料等光源特性研究，进一步加强光催化剂改进研究，提高等离子体光源利用率。