挥发性有机物污染控制技术研究进展

李 涛，张 茜

（潜江市生态环境局，湖北 潜江 433100）

在经济高速发展的过程中，不可避免地会造成对生态环境的污染，但是如何控制污染，保持生态效益、社会效益以及经济效益的平衡，是我们现阶段应该思考的重要问题。

1 挥发性有机物的主要来源

挥发性有机物的来源较广，无论是人为产物还是自然产物，都会向大气中释放一定的挥发性有机物，并且其能够直接或间接地参与到大气的化学反应中。现阶段我国的石油工业、印刷行业以及部分制造业在污染物的排放中，通常会产生不同种类的挥发性有机物，并且其中的工业废气也是挥发性有机物的主要来源。人们在日常工作和生活中也会产生大量人为的挥发性有机物，例如机动车排放的尾气以及室内外装修用到的油漆等均可能产生大量的挥发性有机物[1]。除此之外，人们生活中产生的厨余垃圾以及动物粪便等均是挥发性有机物的重要来源。按照挥发性有机物污染源的性质可以将其分为六大类。第一大类是有机溶液，例如女士使用的香水以及装修使用的油漆等。第二大类是建材，例如在土木工程施工中用到的塑料板材等具有挥发性气味的材料。第三大类是室内装饰材料，例如人们在装修中用到的墙体涂料等。第四大类是纤维材料，例如化纤窗帘等化纤制品。第五大类是办公用品，例如油墨等耗材在使用过程中会不断挥发。第六大类是室外工业气体等，例如化工、石化等工业生产过程中大量排放的气体。挥发性有机物的种类繁多，仅工业生产中就会产生例如甲醛类以及芳香烃等有毒物质[2]。因此各种挥发性有机物的来源较广，在治理方面具有一定的难度。

2 挥发性有机物的危害

现阶段，污染防控领域主要将挥发性有机物的危害分为两类，一种是直接对人体造成的伤害，另一种是间接对人体造成的伤害。一方面，当工业废气以及机动车尾气的排放增加后，大气中挥发性有机物的浓度就会不断升高，进而对人体健康造成危害。当这类有毒有害物质积聚到一定的浓度后，便会对吸入者口鼻等黏膜造成损伤，同时还可能损伤人体的心肺等重要器官，造成器官功能衰竭。除此之外，挥发性有机物的大量积聚还会造成空气中可吸入颗粒物的超标，进一步危害人体健康[3]。另一方面，挥发性有机物还是造成臭氧层空洞的一大元凶，在缺乏了臭氧层的保护下，强烈的紫外线会增加各类癌症的发病率，并且还会导致大气酸化，进一步影响大气环境。

3 挥发性有机物污染防控现状

我国正处于改革开放的关键时期，社会发展速度迅猛，工业化进程不断加快。在这种情况下，工业的发展在一定程度上加剧了污染排放。除此之外，工业生产的需要推动了煤以及石油等传统能源的使用率。在这种情况下，挥发性有机物的排放量不断上升，污染防治形势也更加严峻，雾霾等污染现象发生次数不断增多。频频发生的大气污染现象也给人类敲响了警钟，在危害人们健康的同时也制约了社会的可持续发展。由挥发性有机物造成的污染问题越发严峻，尤其我国农历新年前后烟花爆竹的大量燃放导致了短期内大气污染问题加剧。为了改善空气质量，我国政府做出了多方面尝试，例如政策制度的出台以及降低产能等。近年来，我国出台并完善了多项政策和制度，例如《中华人民共和国大气污染防治法》中就明确规定了工业生产以及运输行业等需要严格按照污染防治技术政策开展生产经营活动[4]。

4 挥发性有机物污染防控技术探讨

4.1 催化燃烧技术

现阶段，在我国工业生产中部分企业采用较多的方法就是燃烧技术，在排放之前将挥发性有机物进行集中处理，然后排入专门的燃烧炉中，待其充分燃烧后将其排出。挥发性有机物属于有机物的范畴，并且拥有可燃烧的特性，大多数挥发性有机物经过完全燃烧后，最后产物为二氧化碳、水以及部分不易挥发的杂质。因此燃烧技术在处理挥发性有机物的过程中具有一定优势。但是现阶段一般认为通过燃烧技术处理挥发性有机物的燃烧温度需要达到800 ℃以上，燃烧所用能源往往会加重工业企业的负担，因此部分企业往往会采用催化剂来降低其燃点或者充分利用工业生产的余热。我国工业企业使用燃烧技术处理挥发性有机物时，使用较多的燃烧炉主要包括直接燃烧炉以及蓄热式燃烧炉等。但是通过燃烧技术对挥发性有机物进行处理，往往会造成对大气的二次污染[5]。现阶段，在采用催化燃烧技术进行挥发性有机物处理的过程中，由于污染物中的部分杂质会与催化剂发生化学反应，在操作过程中容易造成操作人员中毒的可能，并且排出的废气也有一定的中毒风险。因此现阶段在催化燃烧技术方面的重点是找到一种催化效果良好、同时较为稳定且成本较低的催化剂。

4.2 低温等离子技术

低温等离子技术是现阶段大气污染防治以及污染排放问题研究领域中的一个重点话题，该方法充分利用了电场在低温环境下的加速作用。另外该方法作用于挥发性有机物的清除工作，主要包含了两个方面，一方面是在不断产生等离子体的过程中，高频放电会产生瞬间高能，起到分解污染物中分子键的作用，进而清除污染。另一方面主要是电离子体中包含了大量的例如正负离子的活性粒子，而在低温等离子技术的作用下，挥发性有机物中的分子处于激发态，当其平均能量不断升高时，挥发性有机物的分子键便会断裂，从而分解为单质原子这类无害物质。低温等离子技术现阶段被广泛应用于杀菌和除臭等领域，在大气污染防控领域的使用尚处于研究阶段。但是该技术的能耗相对较低，并且一般不会造成大气的二次污染，对气态挥发性有机污染物的清除效果极佳，能够较大程度地解决废气排放问题。根据相关研究表明，在使用低温等离子设备的过程中加入二氧化锰这类的催化剂，能够起到较好的催化作用，有害物质的转化率进一步提升，这是未来的研究重点。

4.3 活性炭吸附技术

活性炭被广泛应用于房屋家装去除甲醛及异味等方面，凭借活性炭较强的吸附能力，能够将其应用于挥发性有机物的治理工作中。活性炭的理化特征在一定程度上决定了加强的吸附能力，其表面的微孔面积占据其表面积的95%以上，独特的表面结构赋予了加强的选择性吸附能力[6]。除了活性炭，例如分子筛这类的吸附剂，对于有机污染物的防治和处理均具有一定的作用，但是效果较为一般。

4.4 低温冷凝技术

低温冷凝技术也是目前挥发性有机物的处理方式之一，通过低温冷凝技术，能够将气态的污染物析出结晶后进行集中处理。主要原理是根据不同挥发性有机物的特征降低到相应的温度，再辅以高压的环境，在这种情况下，气态污染物会由于过于饱和从而冷凝，以结晶的方式析出便于后期的处理。但是这种方法对于设备和环境的要求较高，营造超低温以及高压的环境需要耗费极大的功率，经济成本相对较高。该技术的优点在于经过处理后的挥发性有机物能够方便人们进行集中处理，并且可以循环利用。另外，该技术在处理挥发性有机物的过程中一般不会造成二次污染，对污染物的处理效果较好。

4.5 光催化技术

光催化技术与低温冷离子技术同样属于现阶段气态污染物防治研究中的重点内容。其主要原理在于利用二氧化钛等催化剂吸附各类挥发性有机物，通过光催化作用将其进行氧化处理。在光照的作用下，催化剂上的电子被激活，从而起到催化氧化的作用。但是该技术在现阶段暂时无法应用于浓度较高的挥发性有机物的处理工作中。主要原因是挥发性有机物的氧化效率取决于催化剂的催化速率以及其吸附能力。现阶段很多使用的二氧化钛以及三氧化二铁等催化剂在工作过程中容易失去活性，从而造成挥发性有机物的降解效率降低。因此该技术目前只适用于部分浓度较低的挥发性有机物的处理过程中。但是值得一提的是，光催化技术对于挥发性有机物的降解效率相对较高，主要是由于其催化氧化的反应速率较快，成功氧化后一般不会对大气造成二次污染，现阶段的技术要点在于研发一种催化性能相对较好、活性高并且价格相对较为低廉的催化剂。

4.6 膜分离技术

膜分离技术被广泛应用于污染防治及污染物回收领域，挥发性有机物在压力作用下，对于膜的传质速率具有一定的差异，根据这一特征能够通过调节压力的方式，实现对气态污染物中不同物质的分离，对于气态污染物的处理具有较好的效果。同时，能够对挥发性有机物中的可回收部分进行有效回收，极大地提高了资源的利用率。相对于其它技术来说，膜分离技术在挥发性有机物处理方面具有较高的效率，并且在处理过程中的能耗相对较低，处理污染物所需的经济成本较低，同时对污染物的处理效率较高，且处理后不会造成二次污染。

5 结论

我国政府已经逐渐意识到挥发性有机物对于社会发展以及人们生命健康的危害，消除防治大气污染刻不容缓，依靠传统的吸附法治理污染局限性较高。包括光催化技术在内的新技术，对于挥发性有机物的处理具有较好的效果，这将是今后污染防治研究的主要内容。