VOC类有毒空气污染物有效控制

梁钊堂

（江门市新景环保设备有限公司，广东 江门 529100）

当前，我国工业经济飞速发展，环境空气污染物种类却日趋增多。VOC污染物问题日益严峻，不仅直接对人体安全健康造成危害，甚至会使环境大气的氧化性增强，造成环境大气毒性的不良后果。VOC污染物的组成成分较为复杂，不同的情况下VOC污染物成分差异明显[1]。特别是涂层技术中大量使用油漆、涂料等化学产品、汽车排放的尾气以及种类繁杂的杀虫剂、除草剂等化学洗涤剂的广泛使用，使得VOC污染物成分具有复杂性[2]。常见的VOC种类如表1所示。

表1 常见VOC种类

在VOC类污染物中，有毒空气污染物是排放控制的重点，而我国对于有毒空气污染物的排放尚未建成完善成熟的相关法律法规体系，对于VOC类有毒空气污染物的有效控制研究迫在眉睫。本文针对VOC类有毒空气污染物这类典型排放污染物，深度对比分析了各类排放控制方法，并研究VOC污染物的有效控制策略。

1 VOC类有毒空气污染物排放现状

我国属于工业生产制造大国，产业种类繁多、规模巨大，使得VOC类污染物的排放源、种类结构复杂[3]。特别是VOC类有毒空气污染物，可能引发癌症或造成人体生殖系统缺陷、先天出生缺陷，甚至引发严重的生态效应，这类VOC有毒空气污染物一般是以气态或溶胶的形式排放。我国暂未对VOC类有毒空气污染物进行污染普查和污染统计，也并未对VOC有毒空气污染物实施日常监测、分类控制和浓度削减策略。目前，VOC类有毒空气污染物的排放总量只能估计和预判。制造行业VOC污染物排放情况如图1所示。

图1 制造行业VOC污染物排放情况

VOC有毒空气污染物的排放源难以确定，造成成分结构复杂，处理方法的不同也将造成排放控制效果存在差异[4]。特别是对VOC有毒空气污染物的污染源有所遗漏，会使得VOC排放研究不够透彻。因此，深入研究VOC类有毒空气污染物有效控制具有极其重要的意义。

2 VOC类有毒空气污染物有效控制策略

VOC类有毒空气污染物主要产生于涂料喷涂行业，集中在城市中的有毒空气污染物来源多种多样，如工业生产、商业活动、室内涂装过程中都可能会产生VOC类有毒空气污染物。其中，烷烃、不饱和烃、苯系物、醛酮类会危害人体健康[5]。由于城市的VOC类有毒空气污染物情况复杂而严重，因此需要针对城市实施有效的有毒空气污染物实时监测和削减战略，评估VOC类有毒空气污染物环境的风险，做好累计风险跟踪，防范突发性污染物排放风险。有毒空气污染物控制管理体系如图2所示。

2.1 热破坏法

VOC类废气工业处理过程中，应用较为广泛的是热破坏法。热破坏法是指使用直接燃烧或者加入辅助燃料燃烧VOC类有机污染物，燃烧过程将直接降低有机污染物的浓度，极大程度地降低了排放气体的空气危害性[6]。使用热破坏法处理有机污染物可直接火焰燃烧或加入催化剂催化燃烧。针对热破坏法的理论研究也已经趋于成熟，特别在低浓度VOC废气处理上效果显著，采用热破坏法中的直接燃烧方法，在适当温度、时间条件下的热处理效率甚至能高达99%，被广泛应用到低浓度VOC废弃处理领域[7]。近年来，针对催化剂催化燃烧降低有机污染物浓度的研究也取得了突破性进展，尤其在非贵金属催化剂方面有了较大突破。催化剂催化燃烧方法相较直接燃烧法更加适合处理高浓度、小流量的VOC有机污染物。

图2 有毒空气污染物控制管理体系

2.2 吸附法

VOC类有毒空气污染物的一种有效控制方法是吸附法，其主要应用于控制低浓度有毒空气污染物[8]。目前，针对吸附法的应用研究已经非常成熟，人们已经明确该方法的适用范围和有毒空气污染物种类。吸附法是指通过吸附剂对VOC类有毒空气污染物进行空气净化，其吸附效果与吸附剂种类、污染物种类、净化系统状态等密切相关，常用的吸附剂有活性炭纤维、活性炭、高聚物吸附树脂等，其中最常用的吸附剂为活性炭。活性炭吸附剂具有价格低、吸附性能好、能耗小、处理效率高等特点，是一种值得推广应用的控制有毒空气污染的方法。然而，限制吸附法大规模投入使用的原因是该方法需要大型设备的支持，同时存在运行费用高、吸附剂易造成二次污染等问题。

2.3 氧化法

UV光解氧化是VOC类有毒空气污染物最有效的控制方法之一，特别是对于有毒、危害人体的空气污染物，氧化法能有效氧化还原其中的污染物，达到净化空气的目的。其原理是采用TiO2特效光波裂解+催化氧化法工艺原理，从结构空间上讲，污染物依次经过过滤网区、高能光波光解区、光触媒催化区、氧化区[9]。多级催化氧化结构不但保证了催化比表面积，而且发挥了均布导流的功能，在有限的空间最大限度保证空间上和特制光波灯的充分接触，增加活性粒子和污染物的接触机会和时间。

从微观上讲，运用184.9 nm波段切割、断链、裂解废气分子链，改变废气DNA结构；取值253.7 nm波段对废气分子进行氧化，使破坏后的分子或中子与O3进行结合，使有机或无机高分子恶臭化合物分子链在催化氧化过程中转变成低分子化合物，使之变为CO2、H2O等。其净化、脱臭效果大大超过《恶臭污染物排放标准》（GB14554-1993）的要求，而该过程一般需要加热或催化剂等条件才能保证氧化还原反应的正常进行。使用UV光解治理VOC类有毒空气污染物，能使得气体达到反应温度，顺利进行氧化反应，若反应需求温度较低则可添加催化剂，使氧化反应发生在催化剂表面，最终达到净化空气的目的。

2.4 生物处理法

生物处理法是指利用微生物在酶的催化作用下进行生理代谢，对VOC类有毒空气污染物进行分解和转化，最后分解为如二氧化碳、水等无机物。生物处理法是一种几乎没有二次污染的空气污染物处理法，该方法一般有三个阶段。首先，VOC类有毒空气污染物与水接触，部分有毒物质溶解在水中。其次，溶解于水中的有机物扩散到生物膜上，被生物膜上的微生物群吸收。最后，溶液中的微生物群进行生理代谢，将吸收的有毒污染物降解转化为对大气环境无害的物质。值得注意的是，生物处理法中微生物群由泵机供应氧气，微生物群在生物膜上生长，而当生长到一定厚度，微生物会缺氧进行厌氧代谢，最终会形成一层外壳生物膜，脱落后随水排出。

2.5 冷凝回收法

冷凝回收法是指将VOC类有毒污染物空气直接通入冷凝器中，利用污染空气的混合成分冷凝温度不同，通过提高系统压力，对污染空气进行吸附、解板、分离，分离出污染空气中的有害成分。冷凝分离后，VOC类有毒空气污染物将得到较为彻底的净化。冷凝回收法是有效控制VOC类有毒污染空气的良好方法之一，具有高回收效率和一定的经济性，该处理方法主要适用于有机物浓度高、温度较低的条件。冷凝法可以获得较高的回收率，需要较低的温度，甚至需要相关的冷冻设备，因此在制药行业、化工行业应用较为广泛。同时，该方法操作难度较大，所以需要较多的人工成本。

3 结论

现如今，随着我国经济转型以及工业的深度改革，工业发展进入全新的阶段，而环境污染问题也逐步进入人们的视野，影响人们的日常生活。特别是近年来人们对于环境空气污染问题越来越关注，如何有效控制有毒空气污染物的排放并做好净化显得愈加重要。本文通过对有毒空气污染物净化的各类方法进行对比研究，探讨了VOC类有毒空气污染物的有效控制方法，上述方法均能用于控制VOC类有毒空气污染物，但人们需根据实际的污染物空气来源与环境温度、装置设备等条件，采取针对性的控制方法。

参考文献

1 陈 颖，李丽娜，杨常青，等.我国VOC类有毒空气污染物优先控制对策探讨[J].环境科学，2011，32（12）：3469-3475.

2 张宇峰，邵春燕，张雪英，等.挥发性有机化合物的污染控制技术[J].南京工业大学学报（自然科学版），2003，25（3）：89-92.

3 杨渊德.涂料涂装行业VOC减排浅析[J].中国涂料，2014，29（8）：2-4.

4 杜长明，陈尊裕，王 静，等.活性炭吸附和脱附-等离子体氧化净化有机废气的研究[J].环境工程学报，2010，（11）：2557-2560.

5 黎维彬，龚 浩.催化燃烧去除VOCs污染物的最新进展[J].物理化学学报，2010，（4）：885-894.

6 范 可，雷 敏，张 翔，等.生物滴滤器净化挥发性有机化合物（VOCs）[J].甘肃科技，2010，（3）：64-68.

7 卢辛成，蒋剑春.挥发性有机物的治理以及活性炭的应用研究进展[J].生物质化学工程，2009，（1）：45-51.

8 姚伟卿.低温等离子体结合催化去除VOC_S的研究进展[J].广东化工，2008，（11）：99-102

9 石玉珍，王庚辰，徐永福.北京市城近郊区光化学烟雾模拟研究[J].气候与环境研究，2008，13（1）：84-92.