含氯挥发性有机物（Cl-VOCs）废气处理方法分析

郑雯倩，仲晓倩，赵婷婷

（1.石家庄市环境监控中心；2.河北省石家庄环境监测中心，石家庄 050000）

当前，环境污染是全世界面临的重要问题，为了改善环境质量，人们必须高度重视大气污染问题。挥发性有机物是造成大气污染的重要因素之一，而含氯挥发性有机物是众多生产领域必不可少的生产物质，此种物质造成的废气会严重破坏大气环境。因此，需要深入研究处理该废气的有效方法，减少对环境的污染。

1 含氯挥发性有机物的检测方法

1.1 膜萃取气相色谱技术

现阶段，受客观因素的影响，人们在检测挥发性有机物时多应用膜技术[1]。此种检测方法在膜萃取的过程中可以保证减少相间混合的问题发生，同时降低了溶剂形成乳液状的可能，确保能在应用最少溶剂的情况下进行正常的检测，并且在萃取剂与检测样品发生接触时，也能够保证检测的准确性。利用此种检测技术检测含氯挥发性有机物时，被检测物质可以透过纤维膜与惰性气体有效结合，同时伴随被吸收和压缩的现象，此时可以利用电流加热，造成时间间隔，之后可以将其注入相应装置中。经过一定时间后，膜萃取可以实现一个恒定的状态，此种方式可以保证检测结果的准确性。

1.2 质子转移反应质谱

含氯有机物本身具有活性高的特点，因此在采集和应用仪器分析此种物质时均较为困难。为了解决这一问题，可以利用在线分析的方法，此种方法可以避免被检测物质出现衍生化的问题，进而提高检测结果的准确性。质子转移反应质谱这种方法可以高质量、高效地检测出大气中含有的挥发性物质，其灵敏度高，同时在检测过程中不需要浓缩检测物质就可以实现快速的性能分析。

1.3 吸附剂富集检测法

此种检测方法主要应用一些固体的吸收剂实现检测目的，利用吸收剂可以对检测物质进行浓缩，并且可以实现同时采样与浓缩，实用性较高。未选择吸附剂时，需要应用吸附管选取污染物的浓度，进而检测出污染物的平均浓度，之后可以科学地选择适合的吸附剂，值得注意的是，吸附剂的填充量要保持在19 以内。相较于以上两种方法，此种检测法的运行成本较低，可以重复使用，同时自身的采集体积空间非常广泛，但是在面对挥发性非常高的化合物时，此种方法则无法正常检测。

2 常见的含氯挥发性有机物的废气处理方法

2.1 焚烧法

焚烧法是处理该有机物废气最有效的方法之一，其处理原理为将有机氯转化为HCI，在热回收尾气之后可以利用膜吸收实现回收盐酸的目的[2]。在应用此种方法时，技术人员需要控制好焚烧温度和焚烧停留时间，避免在焚烧过程中出现一些剧毒物质，如二噁英。通常情况下，此种方法多用于处理高浓度的废气，但是在燃烧过程中会产生一些腐蚀性气体，在燃烧不完全的情况下会产生浓度更大的含氯有机物废气，如呋喃或者光气等物质。此种方法还具有投资成本大、运行成本高等缺点，一般不用于处理浓度低的含氯有机物废气。

2.2 催化燃烧法

由于焚烧法具有运行成本高、运行能耗大的缺点，因此焚烧法的应用范围较小，为了更好地处理该废气，人们需要对废气处理法进行深入的研究。在此基础上，应用催化燃烧法处理废气成为研究重点。常用的催化剂有贵金属、金属氧化物等。催化剂直接影响废气处理效率，例如，种类、燃烧温度、水蒸气含量等都会影响废气处理效果。该方法对于特定废气可以获得良好的处理效果，但是应用此方法必须保持较高的燃烧温度，同时在不完全燃烧的情况下会产生一些有害物质，此种废气处理方法仍需进一步完善。

2.3 冷凝法

冷凝法可以有效处理具有高浓度、高沸点特点的含氯有机物废气，并且能够有效回收原料。但是，此种方法只能处理高浓度废气，无法对低浓度废气进行有效处理，在处理低沸点废气时会消耗大量能量。此外，应用此方法处理的废气通常无法满足废气排放规定，因此此方法只能用于车间废气的预处理环节。

2.4 生物法

生物法是利用生物滤池或者滤塔中的微生物，并通过微生物发挥的新陈代谢作用有效地处理有机氯化合物，实现对此种有机物的转化分解[3]。生物法本身需要的操作设备简单，其运行成本较低，在使用过程中不易发生二次污染，但是在处理毒性较大的废气时，毒性会导致微生物活性降低，造成微生物灭亡，无法实现废气处理的目标。因此，此种废气处理方法效率较低。

生物法处理废气的具体步骤为：首先，将污染物与水接触，主要目的是将废气溶解在水中；其次，溶解于水中的污染物会在水中形成不同成分的浓度差，浓度差可以将污染物扩散到生物膜中，这一过程微生物可以对其进行捕获；再次，微生物可以利用碳源实现生长代谢，在此情况下再利用生化法就可以将污染物分解为两个部分，一部分是无毒的有机物，另一种是毒性较低的有机物；最后，生物的代谢产物属于一项循环运动的过程，其间会有一部分物质重新变回液相，此种状态下的气态物质可以摆脱生物膜，再经过扩散作用回到大气。此种方法可以应用于中低浓度的废气处理，其对于生物降解能力好的废气处理效果较好，处理成本较少。

2.5 催化还原法

催化还原法主要分为两种。一是单金属催化还原脱氧，金属铁在通常情况下可以实现脱氧，但是自身的反应速率较慢。二是双金属催化还原脱氧，金属铁表面可以添加其他物质以形成双金属体系，有效加快反应速率。双金属还原法主要是通过加入加氢催化剂来实现金属还原，加氢催化剂主要为Ni、Pt 等。加氢催化剂在H2的转移中发挥了重要作用，同时新产生的H2具有增加铁还原效果的作用。

2.6 氧化法

氧化法可以有效降解废气，将含氯有机物废气降解成为小分子物质，此种小分子物质的毒性较小，有助于应用生物降解的方法。氧化法主要包括臭氧氧化等方法。诸多试验已经证实，氧化法可以获得较好的废气处理效果，但是其运行成本高，要想实现有效推广，人们需要着重研究如何降低其运行成本。

2.7 紫外光解法

紫外光解法需要应用UV 光，但是我国对该方法的研究较少。魏莹莹等人利用真空紫外光解来处理废气，试验结果表明，当废气浓度保持在200 mg/m3、光解停留时间为90 s、相对湿度在80%时，此种处理方法可以实现最佳效果[4]。

2.8 吸收法

吸收法操作简便，对废气的杂质含量等要求较低，安全性较高，很多企业应用该方法处理废气。但是，该方法净化效率比较低，特别是应用非水溶性溶剂时，无法实现净化废气的目的。使用有机吸收液虽然有助于提高吸收率，却会产生新的污染源。

2.9 吸附法

吸附材料是吸附法的核心内容，其性能决定了废气处理效率。多孔材料孔容量大，比表面积也很大，是最为常见的吸附剂。现阶段对吸附材料的研究主要分为四个方面。

2.9.1 活性炭

夏启斌等研究了不同金属离子活性炭对二氯甲烷吸附性能的影响，同时对软硬酸碱理论进行了深入的分析[5]。二氯甲烷属于硬碱物质，与载有硬酸类金属离子的活性炭接触后，会增强活性炭的硬酸性，二氯甲烷的吸附能力也会增强。活性炭接触软酸物质，会增强其表面的软酸性，同时降低二氯甲烷的吸附能力。

李莹等研究了麻风树种制作而成的活性炭的吸附能力，探究了含氯有机物废气与其吸附量的关系[6]。相关试验证明，当含氯有机物废气中的氯原子增加时，活性炭的吸附能力会增强，简单来说，活性炭的吸附量与含氯分子的质量呈正比。此外，不同位阻或结构的活性炭在吸附相同质量的废气时呈现的效果也不同。

2.9.2 活性炭纤维

作为吸附材料，活性炭纤维可以有效地处理高浓度的废气，并可以回收废气。回收其间会产生氯乙烯，氯乙烯的浓度可达200 mg/L，活性炭纤维可以对废气实现98%的回收，回收效果稳定。此外，可以利用氯仿来测试和对比活性炭与活性炭纤维的吸附能力，试验证明，活性炭纤维具有比活性炭更大的比表面积，因此对废气的吸附量高于活性炭。

2.9.3 聚合物

浙江大学通过试验研究了大孔树脂对废气的处理效果，同时比对分析了热空气法与洗涤法对大孔树脂再生效果的差异[7]。试验证明，利用溶液洗涤法实现大孔树脂的再生，其效果明显好于热空气法。但是，热空气法操作方便，成本较低，比较环保。杨清玉等利用PHB 制成了仿生吸附剂，这种吸附剂具有无毒、环保、安全的特点，对氯苯有良好的吸附作用，因此可以用于处理该种废气[8]。

刘鹏等主要研究了NDA-201 对TCE 的静态吸附作用，试验表明，物质本身的微孔填充对吸附效果影响非常大[9]。为了提高废气处理效果，人们建立了树脂吸附的工业化装置，该装置可以实现稳定运行。

2.9.4 MOFs 材料

王学海等研究了MOF-5 这种吸附材料的吸附性能[10]。试验表明，MOFs 材料的吸附性能是传统吸附材料4 ～10 倍，对含氯挥发性有机物废气具有良好的吸附效果。

3 含氯挥发性有机物废气处理方法的展望

随着经济与科学技术的不断发展，含氯挥发性有机物逐渐被广泛地应用于各个领域，如制药业、农药生产以及有机物合成等。但是，它非常难降解，容易污染环境，破坏生态平衡，威胁人体健康。吸附材料具有多样性，现阶段，人们把吸附法处理废气作为重点研究方向，旨在不断提高吸附材料的废气吸附性能。目前，活性炭、沸石等吸附材料得到了广泛的应用，同时新型吸附材料不断出现，如MOFs 材料。另外，研究发现，多孔载体利用适量的聚合物可以有效提高有机废气的亲和能力。

4 结论

现阶段，含氯挥发性有机物废气的处理方法有很多种，每种处理方法各有优缺点。为了达到最佳的废气处理效果，人们需要结合实际处理条件和要求，选择合适的处理方法，对废气处理结果进行综合评估，以有效保护环境，实现社会经济的可持续发展。