VOC類(lèi)有毒空氣污染物有效控制

梁釗堂

（江門(mén)市新景環(huán)保設(shè)備有限公司，廣東 江門(mén) 529100）

當(dāng)前，我國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，環(huán)境空氣污染物種類(lèi)卻日趨增多。VOC污染物問(wèn)題日益嚴(yán)峻，不僅直接對(duì)人體安全健康造成危害，甚至?xí)弓h(huán)境大氣的氧化性增強(qiáng)，造成環(huán)境大氣毒性的不良后果。VOC污染物的組成成分較為復(fù)雜，不同的情況下VOC污染物成分差異明顯[1]。特別是涂層技術(shù)中大量使用油漆、涂料等化學(xué)產(chǎn)品、汽車(chē)排放的尾氣以及種類(lèi)繁雜的殺蟲(chóng)劑、除草劑等化學(xué)洗滌劑的廣泛使用，使得VOC污染物成分具有復(fù)雜性[2]。常見(jiàn)的VOC種類(lèi)如表1所示。

表1 常見(jiàn)VOC種類(lèi)

在VOC類(lèi)污染物中，有毒空氣污染物是排放控制的重點(diǎn)，而我國(guó)對(duì)于有毒空氣污染物的排放尚未建成完善成熟的相關(guān)法律法規(guī)體系，對(duì)于VOC類(lèi)有毒空氣污染物的有效控制研究迫在眉睫。本文針對(duì)VOC類(lèi)有毒空氣污染物這類(lèi)典型排放污染物，深度對(duì)比分析了各類(lèi)排放控制方法，并研究VOC污染物的有效控制策略。

1 VOC類(lèi)有毒空氣污染物排放現(xiàn)狀

我國(guó)屬于工業(yè)生產(chǎn)制造大國(guó)，產(chǎn)業(yè)種類(lèi)繁多、規(guī)模巨大，使得VOC類(lèi)污染物的排放源、種類(lèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜[3]。特別是VOC類(lèi)有毒空氣污染物，可能引發(fā)癌癥或造成人體生殖系統(tǒng)缺陷、先天出生缺陷，甚至引發(fā)嚴(yán)重的生態(tài)效應(yīng)，這類(lèi)VOC有毒空氣污染物一般是以氣態(tài)或溶膠的形式排放。我國(guó)暫未對(duì)VOC類(lèi)有毒空氣污染物進(jìn)行污染普查和污染統(tǒng)計(jì)，也并未對(duì)VOC有毒空氣污染物實(shí)施日常監(jiān)測(cè)、分類(lèi)控制和濃度削減策略。目前，VOC類(lèi)有毒空氣污染物的排放總量只能估計(jì)和預(yù)判。制造行業(yè)VOC污染物排放情況如圖1所示。

圖1 制造行業(yè)VOC污染物排放情況

VOC有毒空氣污染物的排放源難以確定，造成成分結(jié)構(gòu)復(fù)雜，處理方法的不同也將造成排放控制效果存在差異[4]。特別是對(duì)VOC有毒空氣污染物的污染源有所遺漏，會(huì)使得VOC排放研究不夠透徹。因此，深入研究VOC類(lèi)有毒空氣污染物有效控制具有極其重要的意義。

2 VOC類(lèi)有毒空氣污染物有效控制策略

VOC類(lèi)有毒空氣污染物主要產(chǎn)生于涂料噴涂行業(yè)，集中在城市中的有毒空氣污染物來(lái)源多種多樣，如工業(yè)生產(chǎn)、商業(yè)活動(dòng)、室內(nèi)涂裝過(guò)程中都可能會(huì)產(chǎn)生VOC類(lèi)有毒空氣污染物。其中，烷烴、不飽和烴、苯系物、醛酮類(lèi)會(huì)危害人體健康[5]。由于城市的VOC類(lèi)有毒空氣污染物情況復(fù)雜而嚴(yán)重，因此需要針對(duì)城市實(shí)施有效的有毒空氣污染物實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和削減戰(zhàn)略，評(píng)估VOC類(lèi)有毒空氣污染物環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)，做好累計(jì)風(fēng)險(xiǎn)跟蹤，防范突發(fā)性污染物排放風(fēng)險(xiǎn)。有毒空氣污染物控制管理體系如圖2所示。

2.1 熱破壞法

VOC類(lèi)廢氣工業(yè)處理過(guò)程中，應(yīng)用較為廣泛的是熱破壞法。熱破壞法是指使用直接燃燒或者加入輔助燃料燃燒VOC類(lèi)有機(jī)污染物，燃燒過(guò)程將直接降低有機(jī)污染物的濃度，極大程度地降低了排放氣體的空氣危害性[6]。使用熱破壞法處理有機(jī)污染物可直接火焰燃燒或加入催化劑催化燃燒。針對(duì)熱破壞法的理論研究也已經(jīng)趨于成熟，特別在低濃度VOC廢氣處理上效果顯著，采用熱破壞法中的直接燃燒方法，在適當(dāng)溫度、時(shí)間條件下的熱處理效率甚至能高達(dá)99%，被廣泛應(yīng)用到低濃度VOC廢棄處理領(lǐng)域[7]。近年來(lái)，針對(duì)催化劑催化燃燒降低有機(jī)污染物濃度的研究也取得了突破性進(jìn)展，尤其在非貴金屬催化劑方面有了較大突破。催化劑催化燃燒方法相較直接燃燒法更加適合處理高濃度、小流量的VOC有機(jī)污染物。

圖2 有毒空氣污染物控制管理體系

2.2 吸附法

VOC類(lèi)有毒空氣污染物的一種有效控制方法是吸附法，其主要應(yīng)用于控制低濃度有毒空氣污染物[8]。目前，針對(duì)吸附法的應(yīng)用研究已經(jīng)非常成熟，人們已經(jīng)明確該方法的適用范圍和有毒空氣污染物種類(lèi)。吸附法是指通過(guò)吸附劑對(duì)VOC類(lèi)有毒空氣污染物進(jìn)行空氣凈化，其吸附效果與吸附劑種類(lèi)、污染物種類(lèi)、凈化系統(tǒng)狀態(tài)等密切相關(guān)，常用的吸附劑有活性炭纖維、活性炭、高聚物吸附樹(shù)脂等，其中最常用的吸附劑為活性炭。活性炭吸附劑具有價(jià)格低、吸附性能好、能耗小、處理效率高等特點(diǎn)，是一種值得推廣應(yīng)用的控制有毒空氣污染的方法。然而，限制吸附法大規(guī)模投入使用的原因是該方法需要大型設(shè)備的支持，同時(shí)存在運(yùn)行費(fèi)用高、吸附劑易造成二次污染等問(wèn)題。

2.3 氧化法

UV光解氧化是VOC類(lèi)有毒空氣污染物最有效的控制方法之一，特別是對(duì)于有毒、危害人體的空氣污染物，氧化法能有效氧化還原其中的污染物，達(dá)到凈化空氣的目的。其原理是采用TiO2特效光波裂解+催化氧化法工藝原理，從結(jié)構(gòu)空間上講，污染物依次經(jīng)過(guò)過(guò)濾網(wǎng)區(qū)、高能光波光解區(qū)、光觸媒催化區(qū)、氧化區(qū)[9]。多級(jí)催化氧化結(jié)構(gòu)不但保證了催化比表面積，而且發(fā)揮了均布導(dǎo)流的功能，在有限的空間最大限度保證空間上和特制光波燈的充分接觸，增加活性粒子和污染物的接觸機(jī)會(huì)和時(shí)間。

從微觀上講，運(yùn)用184.9 nm波段切割、斷鏈、裂解廢氣分子鏈，改變廢氣DNA結(jié)構(gòu)；取值253.7 nm波段對(duì)廢氣分子進(jìn)行氧化，使破壞后的分子或中子與O3進(jìn)行結(jié)合，使有機(jī)或無(wú)機(jī)高分子惡臭化合物分子鏈在催化氧化過(guò)程中轉(zhuǎn)變成低分子化合物，使之變?yōu)镃O2、H2O等。其凈化、脫臭效果大大超過(guò)《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB14554-1993）的要求，而該過(guò)程一般需要加熱或催化劑等條件才能保證氧化還原反應(yīng)的正常進(jìn)行。使用UV光解治理VOC類(lèi)有毒空氣污染物，能使得氣體達(dá)到反應(yīng)溫度，順利進(jìn)行氧化反應(yīng)，若反應(yīng)需求溫度較低則可添加催化劑，使氧化反應(yīng)發(fā)生在催化劑表面，最終達(dá)到凈化空氣的目的。

2.4 生物處理法

生物處理法是指利用微生物在酶的催化作用下進(jìn)行生理代謝，對(duì)VOC類(lèi)有毒空氣污染物進(jìn)行分解和轉(zhuǎn)化，最后分解為如二氧化碳、水等無(wú)機(jī)物。生物處理法是一種幾乎沒(méi)有二次污染的空氣污染物處理法，該方法一般有三個(gè)階段。首先，VOC類(lèi)有毒空氣污染物與水接觸，部分有毒物質(zhì)溶解在水中。其次，溶解于水中的有機(jī)物擴(kuò)散到生物膜上，被生物膜上的微生物群吸收。最后，溶液中的微生物群進(jìn)行生理代謝，將吸收的有毒污染物降解轉(zhuǎn)化為對(duì)大氣環(huán)境無(wú)害的物質(zhì)。值得注意的是，生物處理法中微生物群由泵機(jī)供應(yīng)氧氣，微生物群在生物膜上生長(zhǎng)，而當(dāng)生長(zhǎng)到一定厚度，微生物會(huì)缺氧進(jìn)行厭氧代謝，最終會(huì)形成一層外殼生物膜，脫落后隨水排出。

2.5 冷凝回收法

冷凝回收法是指將VOC類(lèi)有毒污染物空氣直接通入冷凝器中，利用污染空氣的混合成分冷凝溫度不同，通過(guò)提高系統(tǒng)壓力，對(duì)污染空氣進(jìn)行吸附、解板、分離，分離出污染空氣中的有害成分。冷凝分離后，VOC類(lèi)有毒空氣污染物將得到較為徹底的凈化。冷凝回收法是有效控制VOC類(lèi)有毒污染空氣的良好方法之一，具有高回收效率和一定的經(jīng)濟(jì)性，該處理方法主要適用于有機(jī)物濃度高、溫度較低的條件。冷凝法可以獲得較高的回收率，需要較低的溫度，甚至需要相關(guān)的冷凍設(shè)備，因此在制藥行業(yè)、化工行業(yè)應(yīng)用較為廣泛。同時(shí)，該方法操作難度較大，所以需要較多的人工成本。

3 結(jié)論

現(xiàn)如今，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型以及工業(yè)的深度改革，工業(yè)發(fā)展進(jìn)入全新的階段，而環(huán)境污染問(wèn)題也逐步進(jìn)入人們的視野，影響人們的日常生活。特別是近年來(lái)人們對(duì)于環(huán)境空氣污染問(wèn)題越來(lái)越關(guān)注，如何有效控制有毒空氣污染物的排放并做好凈化顯得愈加重要。本文通過(guò)對(duì)有毒空氣污染物凈化的各類(lèi)方法進(jìn)行對(duì)比研究，探討了VOC類(lèi)有毒空氣污染物的有效控制方法，上述方法均能用于控制VOC類(lèi)有毒空氣污染物，但人們需根據(jù)實(shí)際的污染物空氣來(lái)源與環(huán)境溫度、裝置設(shè)備等條件，采取針對(duì)性的控制方法。

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