揮發(fā)性有機物處理新技術(shù)的研究

曹燦

摘要：揮發(fā)性有機化合物與空氣中的其他物質(zhì)（如氮氧化物和碳氫化合物）發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，造成二次污染物O3產(chǎn)生，導(dǎo)致大氣臭氧污染。大多數(shù)揮發(fā)性有機化合物具有難聞的氣味、毒性、致畸性和致癌性，尤其是苯、甲苯和芳烴。這些物質(zhì)不僅會危害人體，還會危害農(nóng)作物的生長。為了有效控制VOCs污染，監(jiān)測是一個重要環(huán)節(jié)。做好VOCs監(jiān)測工作，就能掌握其污染特點和實際情況，及時采取有針對性的措施。

關(guān)鍵詞：揮發(fā)性有機物;處理;新技術(shù)

在空氣中常常會有揮發(fā)性有機物（VOCs）伴隨其中，揮發(fā)性有機物其實就是在空氣中的化合物成分，這些化合物的沸點是在50℃到250℃之間，在常溫的情況下，空氣中的揮發(fā)物種類甚至多達幾十種，這些揮發(fā)物中多會含有環(huán)芳烴成分，當(dāng)空氣中的揮發(fā)性有機物超過一定的數(shù)值會對人體帶來傷害，致癌的可能性也會增加，揮發(fā)性有機物的源頭其實就是兩大類的組成，其一是自然因素，自然因素顧名思義就是指動植物、微生物;再則就是人為因素，主要就是日常人們生活中的是汽車尾氣排放，還有工業(yè)生產(chǎn)中工業(yè)污染源排放?，F(xiàn)在，我們生存的環(huán)境中空氣中常常會有O3污染現(xiàn)象產(chǎn)生，這種現(xiàn)象出現(xiàn)的原因就是揮發(fā)性有機物所引起的。

1 揮發(fā)性有機物的定義

揮發(fā)性有機化合物（Volatile OrganicCompounds，以下簡稱VOCs）在全球范圍內(nèi)都沒有一致的定義，目前，在各個種類的檢測方式中人們對于目標化合物的檢測也越來越重視。接下來將目前全球范圍內(nèi)針對揮發(fā)性有機物的定義方式進行分析：

例如，首先在世界衛(wèi)生組織（WHO）的定義中認為：當(dāng)某類有機物化合物大于標準大氣壓的時候，并且在室溫以下以氣態(tài)的狀態(tài)保留于空氣中、并且其沸點的范圍50攝氏度到260攝氏度之間的化合物的總稱視為揮發(fā)性有機物。其次是美國聯(lián)邦環(huán)保署（EPA）、美國ASTMD3960-98標準等將揮發(fā)性有機物的定義是某種有機化合物能與大氣光化合產(chǎn)生作用的稱為揮發(fā)性有機物。最后現(xiàn)在我們國家對于揮發(fā)性有機物的定義是沒有具體的準則，在我國環(huán)保部門公布的《十三五揮發(fā)性有機物污染防治工作方案》里對于揮發(fā)性有機物的定義延用了美國EPA的具體定義，揮發(fā)性有機物是根據(jù)能否與大氣光化學(xué)產(chǎn)生反應(yīng)的有機化合物，其中主要是成分中含有硫的有機化合物，例如烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴等、含氧有機物、揮發(fā)性鹵代烴、甲硫醇、甲硫醚等，這些化合物都是形成臭氧（O3）污染的重要前體物。

2 VOCs分析儀選型、設(shè)計原則

由于VOCs是多種有機物的混合物，在線VOCs分析儀選型，首先需要考慮的因素是儀器對待測氣體的響應(yīng)系數(shù)應(yīng)能滿足監(jiān)測要求。按照環(huán)保行業(yè)標準HJ733-2014《泄漏和敞開液面排放的揮發(fā)性有機物檢測技術(shù)導(dǎo)則》對響應(yīng)系數(shù)的定義：“指已知濃度的VOCs化合物的濃度值，與經(jīng)相同濃度值的參考化合物校準的儀器讀數(shù)的比值”。

現(xiàn)有數(shù)據(jù)表明，基于NDIR測量原理的VOCs分析儀，對于一般的碳氫化合物和含氧、含氯有機物的響應(yīng)系數(shù)基本能達到較為理想的0.9～1.1這個范圍;基于GC-FID原理的儀器也能滿足一般碳氫化合物和含氯以及大多數(shù)含氯有機物的響應(yīng)系數(shù)要求。

（1）如果在線VOCs分析儀的數(shù)據(jù)用于排放監(jiān)測，測量數(shù)據(jù)需要上傳至生態(tài)環(huán)境監(jiān)測業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)部分，需要選擇滿足當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門要求的儀器。

（2）如果要求監(jiān)測非甲烷總烴以外的特定揮發(fā)性有機物參數(shù)，如甲苯、二甲苯等單一成分，應(yīng)選擇能分離檢測該化合物的氣相色譜分析儀。

（3）用于企業(yè)內(nèi)部VOCs回收和處理工藝的VOCs分析儀，根據(jù)工藝和成本控制要求選擇需要的儀器。

（4）應(yīng)用于危險區(qū)的在線VOCs分析儀，必須滿足現(xiàn)場防爆區(qū)域的安全要求。當(dāng)分析儀不能完全滿足防爆要求時，應(yīng)將分析儀安裝在達到ⅡC級要求的正壓通風(fēng)的分析小屋里，保證安全運行。

（5）在線VOCs分析儀，為了實現(xiàn)安全、準確、長時間連續(xù)可靠運行，需要配置粉塵過濾裝置、除水裝置、溫度調(diào)節(jié)裝置等附屬設(shè)備。

（6）VOCs檢測儀正規(guī)廠家都有完整的研發(fā)、生產(chǎn)設(shè)備，檢測儀器出廠前須在校準倉完成校準，確保產(chǎn)品的準確性。并且電化學(xué)檢測儀完成一次校準即可，不需要頻繁校準。校準倉是一個特定環(huán)境的實驗艙，在校準倉完成儀器的校準，校準倉的搭建動輒幾十萬，甚至上百萬，一般企業(yè)是不會耗費這個費用的。

3 揮發(fā)性有機物處理新技術(shù)

3.1 膜分離回收

隨著膜技術(shù)的成熟，膜分離也成為揮發(fā)性有機物回收處理中較為常見的一種技術(shù)形式。生物膜具有選擇透過性，回收方式與上文的吸附回收類似，將吸附劑替換為生物膜，當(dāng)含有揮發(fā)性有機物的空氣經(jīng)過生物膜時，揮發(fā)性有機物被攔截下來，并附著在生物膜的表面，達到了分離、回收的目的。膜分離回收是一種較為成熟的技術(shù)，早在20世紀40年代，美國已經(jīng)開始使用這一技術(shù)回收揮發(fā)到空氣中的汽油分子。之后隨著膜技術(shù)的發(fā)展，逐漸在芳香族化合物、含氧有機化合物的分離中得到了推廣使用。根據(jù)空氣中揮發(fā)性有機物濃度的不同，膜分離回收效果也有較大差異。在一些濃度較高的情況下，揮發(fā)性有機物的回收率可以達到90%以上。

3.2 生物分解

利用微生物活動可以將成分復(fù)雜的揮發(fā)性有機物，轉(zhuǎn)化為比較簡單的無機物，例如H2O、CO2等。生物降解的基本流程為：首先選擇溶解度較強的溶劑，將待處理的廢氣通入溶劑中;當(dāng)廢氣中的揮發(fā)性有機物溶于溶劑后，使溶劑緩慢地流過生物膜;在流動過程中，附著在生物膜上的微生物，會對揮發(fā)性有機物進行降解、轉(zhuǎn)化。例如：某些微生物以揮發(fā)性有機物作為食物，經(jīng)過消化后產(chǎn)生無毒無害的排泄物，從而降低了揮發(fā)性有機物的危害。影響生物分解揮發(fā)性有機物效果的因素主要有溫度（影響微生物生命活動）、菌種（影響分解速率）等。生物分解技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢在于易于操作、不產(chǎn)生二次污染。但是缺點也比較明顯，例如：溫度過高或過低，都會影響微生物的活動，分解效果不穩(wěn)定。

3.3 噴淋洗滌+催化氧化組合技術(shù)

部分揮發(fā)性有機物可溶于水，根據(jù)這一特性，可以設(shè)置一處噴淋室，讓含有揮發(fā)性有機物的廢氣通過噴淋室。噴淋出來的水可以與廢氣充分接觸，可以吸收其中的揮發(fā)性有機物。經(jīng)過水洗處理后，將含有揮發(fā)性有機物的廢水，倒入相應(yīng)的反應(yīng)裝置中，在特定條件下，加入催化劑，發(fā)生催化氧化反應(yīng)，將廢水中的揮發(fā)性有機物轉(zhuǎn)化為溶于水的無機物（如H2O、CO2等）。經(jīng)過處理后的廢水，還可以重新進入到噴淋系統(tǒng)中，循環(huán)利用。既可以降低處理成本，又符合當(dāng)前提倡的綠色環(huán)保理念。

3.4 在線監(jiān)測

與離線監(jiān)測相比，在線監(jiān)測能夠反映污染物的動態(tài)變化。上海、天津等地相繼發(fā)布了固定污染源揮發(fā)性有機物在線監(jiān)測相關(guān)技術(shù)規(guī)范。2018年，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了《環(huán)境空氣揮發(fā)性有機物氣相色譜連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測方法》（HJ1010-2018），對在線監(jiān)測系統(tǒng)提出了技術(shù)要求。在線監(jiān)測系統(tǒng)采用采樣泵進行自動循環(huán)采樣，采集的樣品進入分析單元進行富集、分離、定性和定量;最后，還有用于數(shù)據(jù)處理和監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳輸單元。該系統(tǒng)還包括一個可以校準和驗證儀器的命令和控制單元，空氣源單元提供用于分析的載氣、燃料氣和輔助燃料氣。標準的發(fā)布可以更好地約束和引導(dǎo)制造商控制在線監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)，從而更好地確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性。

結(jié)論

綜上所述，選擇恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)方法，能夠以較低的成本、簡單的設(shè)備，提高揮發(fā)性有機物的去除率，從而達到凈化環(huán)境、保護生態(tài)的目的?，F(xiàn)階段，在使用冷凝回收、吸附回收、燃燒分解、生物分解等技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用多種方法的組合式技術(shù)，可以進一步提高處理效果，具有推廣使用價值。

參考文獻

[1]高寒，董艷春，周術(shù)元.貴金屬催化劑催化燃燒揮發(fā)性有機物（VOCs）的研究進展[J].環(huán)境工程，2019（3）：136-141.