工業(yè)源常見VOCs治理技術(shù)的研究進(jìn)展

張 佩

（上饒市德興生態(tài)環(huán)境局，江西 德興 334200）

我國(guó)現(xiàn)代化在飛速發(fā)展的過程中，工業(yè)發(fā)展也取得了顯著成效。但是，在工業(yè)規(guī)?；?、高速度、高效率的同時(shí)，各種工業(yè)源VOCs也越來越多。工業(yè)源VOCs不但成分復(fù)雜，還具有刺激性、毒性等特點(diǎn)，其對(duì)生態(tài)環(huán)境、生活環(huán)境以及人們的身體健康都造成了嚴(yán)重的影響。工業(yè)源VOCs已經(jīng)成為了城市區(qū)域致癌的一項(xiàng)重要因素，工業(yè)源VOCs中含有的苯系物就是常見的致癌物質(zhì)。另外，工業(yè)源VOCs中含有的庚烷、正己烷、辛烷等烴類物質(zhì)也會(huì)對(duì)人類的中樞神經(jīng)系統(tǒng)造成一定影響。所以，工業(yè)源VOCs污染應(yīng)當(dāng)引起社會(huì)各界的關(guān)注，不斷加強(qiáng)對(duì)其的治理力度及提高治理標(biāo)準(zhǔn)，以解決工業(yè)源的VOCs污染問題。目前，工業(yè)源VOCs治理技術(shù)比較多，但在治理過程中都存在著不同的難點(diǎn)和問題。工業(yè)源VOCs治理最為關(guān)鍵的是治理方法以及先進(jìn)技術(shù)。

1 工業(yè)源VOCs的傳統(tǒng)治理技術(shù)

工業(yè)源VOCs排放到大氣中，一定會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的影響，并且危害人類的身體健康。傳統(tǒng)的氣體凈化技術(shù)有很多，比如：熱破壞法、電暈法、光分解法和生物膜法等[1]。但是，傳統(tǒng)的氣體凈化技術(shù)需要的投資額較高、處理周期長(zhǎng)等特點(diǎn)，但處理效果往往達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，需要探究更加行之有效的方法以加強(qiáng)工業(yè)源VOCs治理。

1.1 熱破壞法

目前VOCs最為常見的治理方法就是熱破壞法。按照燃燒方法的不同，熱破壞法又可分為直接燃燒和催化燃燒。熱破壞法治理VOCs包括一系列的分解、聚合以及自由基反應(yīng)等環(huán)節(jié)，其中最為關(guān)鍵的治理機(jī)理是氧化和熱裂解、熱分解[2]。

1.2 電暈法

電暈法治理VOCs的基本原理是：在常溫常壓下利用高壓脈沖電暈，獲得非平衡等離子體，即產(chǎn)生大量的高能電子、氧離子和氫氧根離子等活性粒子，利用活性粒子對(duì)有害物質(zhì)進(jìn)行氧化降解反應(yīng)，最終達(dá)到VOCs治理的效果[3]。

1.3 光分解法

光分解法治理工業(yè)源VOCs包括直接光照法和催化光照法。直接光照光分解法治理工業(yè)源VOCs，即通過直接光照的方法，對(duì)一定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的VOCs進(jìn)行有效分解[4]。催化光照光分解法治理工業(yè)源VOCs，是指在選擇特定的光催化劑的作用下，利用光照對(duì)VOCs進(jìn)行分解。其基本原理是在光催化劑的作用下使水形成氫氧鍵，然后氫氧鍵氧化VOCs，生成二氧化碳和水，進(jìn)而達(dá)到良好的治理效果。

2 工業(yè)源VOCs新興治理方法

2.1 吸附解吸技術(shù)

2.1.1 吸附技術(shù)

蜂窩輪吸附是當(dāng)前應(yīng)用最多的吸附系統(tǒng)，這種技術(shù)在不斷改良和完善過程中吸附性能不斷提升。選擇石棉作為結(jié)構(gòu)粘合劑制成蜂窩輪，比沒有石棉這種結(jié)構(gòu)粘合劑的蜂窩輪對(duì)于VOCs的吸附性能更強(qiáng)[5]。利用石棉作為結(jié)構(gòu)粘合劑制成蜂窩輪，發(fā)現(xiàn)這種新的VOCs濃縮蜂窩輪的斷裂強(qiáng)度比沒有石棉的高1.6～3.2倍。這種新方法和一套新密封設(shè)計(jì)制造的吸附輪，可以有效提高VOCs的吸附效率，能夠使VOCs的去除率可以達(dá)到90%以上。

2.1.2 解吸技術(shù)

解吸技術(shù)包括：氧化再生技術(shù)、熱電解吸法、微波解吸法和超聲波解吸法[6]。隨著更多的新解吸技術(shù)的出現(xiàn)，吸附解吸技術(shù)治理工業(yè)源VOCs的效率逐步提高。熱風(fēng)加熱法是常見的解吸技術(shù)，通過熱風(fēng)加熱法濃縮后的有機(jī)廢氣濃度可以提高10至20倍。

氧化再生技術(shù)不適于高沸點(diǎn)化合類的VOCs解吸，因?yàn)閂OCs會(huì)引起吸附材料的堵塞，進(jìn)而影響吸附材料的使用壽命。因此，在傳統(tǒng)的解吸方法基礎(chǔ)上，可以添加吸附、焚燒組合的氧化再生吸附劑新方法，即在氧化再生的過程中，可分步進(jìn)行，先對(duì)低沸點(diǎn)的化合物進(jìn)行解吸，再對(duì)不能解吸的高沸點(diǎn)化合物進(jìn)行焚燒氧化。

熱電解吸法是利用焦耳效應(yīng)，直接引入電流到經(jīng)改性的活性炭吸附劑，通過加熱進(jìn)行解吸，解吸效率可以通過調(diào)節(jié)電流和吹掃電流來控制。隨著各種吸附劑的改進(jìn)及新開發(fā)，電熱解吸法的解吸效率已經(jīng)達(dá)到了100%，同時(shí)解吸時(shí)間也非常短，具有廣闊的應(yīng)用前景[7]。

微波解吸法是利用微波能進(jìn)行解吸，微波能的使用不僅使再生后的吸附劑仍保持原有的吸附能力和表面積，且解吸時(shí)間短、耗能低，既經(jīng)濟(jì)、又環(huán)保，具有廣闊的應(yīng)用前景，但目前仍處于實(shí)驗(yàn)階段。

超聲波解吸法利用超聲波進(jìn)行解吸，超聲波產(chǎn)生的熱能可以對(duì)吸附劑進(jìn)行解吸。超聲波可以輕松解吸活性炭和聚合樹脂吸附的揮發(fā)性有機(jī)污染物，是因?yàn)槌暡ǖ慕馕屎芨摺Ｒ虼?，超聲波越?qiáng)解吸效率越高[8]。但是，超聲波解吸法還處于理論探究的層面上，實(shí)驗(yàn)研究和市場(chǎng)應(yīng)用還有待進(jìn)一步開展。

2.2 催化燃燒技術(shù)

催化燃燒技術(shù)的應(yīng)用要合理控制燃燒溫度，通常情況下燃燒溫度控制在200至400攝氏度的范圍內(nèi)。催化反應(yīng)器一般選擇流向變換催化燃燒反應(yīng)器，催化反應(yīng)器包括固定催化床反應(yīng)器和蓄熱換熱器等部分構(gòu)成，具有較高的回收效率。催化燃燒技術(shù)的熱回收效率可以達(dá)到70%以上[9]。還有一類蓄熱式燃燒裝置，通過陶瓷、礫石以及其他高密度惰性材料床吸收氣體，熱回收效率高，去除效率可以達(dá)到98%。蓄熱式催化燃燒技術(shù)在國(guó)外的應(yīng)用較為廣泛，國(guó)內(nèi)也開始有相關(guān)應(yīng)用的探索。

2.3 低溫等離子體光催化技術(shù)

低溫等離子體光催化技術(shù)是新興的工業(yè)源VOCs治理技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)結(jié)合了低溫等離子體技術(shù)和光催化技術(shù)的治理優(yōu)勢(shì)，具有良好的治理效果和廣泛的市場(chǎng)應(yīng)用前景。當(dāng)前，低溫等離子體技術(shù)在VOCs治理方面已經(jīng)取得了良好的治理效果，同時(shí)低溫等離子體和光催化技術(shù)的結(jié)合不但解決了光催化技術(shù)中的技術(shù)難題，還優(yōu)化了等離子體技術(shù)，操作更加方便快捷，工作能耗得到降低，副產(chǎn)物得到有效抑制。等離子體光催化技術(shù)治理工業(yè)源VOCs仍然處于實(shí)驗(yàn)室的探究階段，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該項(xiàng)技術(shù)治理空氣污染物效果較好，明顯優(yōu)于單獨(dú)利用等離子體技術(shù)和光催化技術(shù)的治理效果，同時(shí)也優(yōu)于傳統(tǒng)的工業(yè)源VOCs治理技術(shù)[10]。

工業(yè)源VOCs降解難度大，特別是其中的苯系物治理起來更是難上難。傳統(tǒng)的工業(yè)源VOCs治理技術(shù)不但降解率低，而且還可能會(huì)造成二次污染。低溫等離子體光催化技術(shù)則可以快速降解苯系物等工業(yè)源VOCs，同時(shí)還可以有效避免不必要的二次污染。低溫等離子體光催化技術(shù)處理效率明顯高于單一的等離子體技術(shù)和光催化技術(shù)。因此，低溫等離子體光催化技術(shù)具有廣闊的探究前景和市場(chǎng)應(yīng)用前景。

3 結(jié)論

VOCs污染問題日趨嚴(yán)峻，VOCs的有效治理也成為生態(tài)環(huán)境治理領(lǐng)域的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。當(dāng)前，工業(yè)源的VOCs治理技術(shù)比較多，但是在治理過程中也都存在著不同的難點(diǎn)和問題?；て髽I(yè)在揮發(fā)性有機(jī)化合物的處理過程中，需要根據(jù)自身廢氣排放的特點(diǎn)選擇處理技術(shù)，結(jié)合各種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，才能有效解決企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)化合物污染的問題本文對(duì)工業(yè)源常見VOCs治理技術(shù)的研究進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié)和探究，相信在不久的將來，更多新興、高效的工業(yè)源VOCs治理技術(shù)將被探索和采用。