揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)具有光化學(xué)活性，可產(chǎn)生臭氧污染，形成二次有機(jī)氣溶膠，是形成大氣復(fù)合污染的重要前體物之一，并會(huì)對(duì)人體健康造成一定危害。我國(guó)VOCs排放量正逐年增加，引發(fā)的光化學(xué)煙霧、城市灰霾等復(fù)合大氣污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。本文概述了VOCs概念定義、主要分類、污染來(lái)源與環(huán)境危害，闡述了大氣、水體、土壤中VOCs監(jiān)測(cè)方法，綜述了三類VOCs治理技術(shù)，指出VOCs成分極其復(fù)雜，不同類型化合物性質(zhì)各異，大多數(shù)行業(yè)VOCs又以混合物形式排放，采用單一治理技術(shù)難以達(dá)到治理效果，經(jīng)濟(jì)上不劃算，選用組合技術(shù)能實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，降低治理費(fèi)用。并達(dá)到較好治理效果。
揮發(fā)性有機(jī)物(VolatileOrganicCompounds，簡(jiǎn)稱VOCs)是一類有機(jī)化合物總稱，在美國(guó)EPA優(yōu)先控制187種污染物中有33種屬于VOCs，在我國(guó)VOCs已作為污染物開始系統(tǒng)控制和防治。2015年6月18日國(guó)家財(cái)政部、國(guó)家發(fā)展改革委、環(huán)境保護(hù)部聯(lián)合發(fā)布《揮發(fā)性有機(jī)物排污收費(fèi)試點(diǎn)辦法》，規(guī)定從2015年l0月1日起，對(duì)石油化工和包裝印刷兩個(gè)行業(yè)開始征收VOCs排污費(fèi)。
VOCs具多方面危害性，具體體現(xiàn)在：絕大部分VOCs具有刺激性氣味，對(duì)人體有致癌、致畸、致突變作用，濃度過(guò)高時(shí)很容易引起急性中毒，輕者會(huì)出現(xiàn)頭暈、咳嗽、惡心，重者可能會(huì)出現(xiàn)昏迷甚至?xí)猩ｋU(xiǎn);部分易燃易爆VOCs還會(huì)引起火災(zāi)和爆炸。由此可見，VOCs對(duì)人體乃至整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)危害巨大，VOCs監(jiān)測(cè)分析與控制治理是現(xiàn)代環(huán)境保護(hù)工作重點(diǎn)之一。
1揮發(fā)性有機(jī)物概述
1.1概念定義
VOCs是一類有機(jī)化合物組合，不同組織對(duì)其有不同定義。1989年世界衛(wèi)生組織(WHO)將VOCs定義為熔點(diǎn)低于室溫，常壓下沸點(diǎn)范圍在50℃～260~(2之間，室溫下飽和蒸汽壓超過(guò)133.32Pa，常溫下以蒸汽形式存在于空氣中一類有機(jī)化合物總稱;ISO4618/1—1998中VOCs指原則上在常溫常壓下，任何能自發(fā)揮發(fā)的有機(jī)液體和/或固體;美國(guó)ASTMD3960—98中VOCs指任何能參加大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)化合物;德國(guó)DIN55649—2000將VOCs定義為在常溫常壓下，任何能自發(fā)揮發(fā)的有機(jī)液體和/或固體，在通常壓力條件下，沸點(diǎn)或初餾點(diǎn)低于或等于250℃任何有機(jī)化合物;美國(guó)EPA將VOCs定義為除CO、CO2、H2CO3、金屬碳化物、金屬碳酸鹽和碳酸銨外，任何參加大氣光化學(xué)反應(yīng)的碳化合物。
我國(guó)北京地方標(biāo)準(zhǔn)DB11/447—2007中將VOCs定義在20℃條件下蒸汽壓大于或等于0.01kPa，或者特定適用條件下具有相應(yīng)揮發(fā)性的全部有機(jī)化合物的統(tǒng)稱?！稉]發(fā)性有機(jī)物排污收費(fèi)試點(diǎn)辦法》定義VOCs指特定條件下具有揮發(fā)性的有機(jī)化合物的統(tǒng)稱J，具有揮發(fā)性的有機(jī)化合物主要包括非甲烷總烴(烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴)、含氧有機(jī)化合物(醛、酮、醇、醚等)、鹵代烴、含氮化合物、含硫化合物等。
1.2主要分類
按化學(xué)結(jié)構(gòu)不同，VOCs可分為五大類：非甲烷碳?xì)浠衔?烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴)、鹵烴類、含氧有機(jī)化合物(醇、醛、酮、酚、醚、酸、酯等)、含氮有機(jī)化合物(胺類、氰類、腈類等)、含硫有機(jī)化合物(硫醇、硫醚)等。
1.3污染來(lái)源
1.3.1大氣污染來(lái)源
大氣中VOCs主要來(lái)源包括室外和室內(nèi)，室外主要來(lái)自工業(yè)生產(chǎn)(石油化工、表面涂裝、制藥工業(yè)、包裝印刷、電子產(chǎn)業(yè)等)H]、燃料燃燒和交通運(yùn)輸產(chǎn)生工業(yè)廢氣、汽車尾氣、光化學(xué)污染等;室內(nèi)主要來(lái)自燃煤和天然氣等燃燒產(chǎn)物、吸煙、采暖和烹調(diào)等煙霧，建筑和裝飾材料、家具、家用電器、清潔劑和人體本身排放等。
1.3.2水體污染來(lái)源
水體中VOCs目前已檢驗(yàn)出2000多種，其中對(duì)人體有害的達(dá)到200余種。水中VOCs一般來(lái)自于企業(yè)排放廢水和廢氣(稱人為源)，同時(shí)水中腐殖酸、富里酸及藻類代謝產(chǎn)物經(jīng)加氯消毒后也會(huì)產(chǎn)生部分鹵代烴(稱天然源)。
1.3.3土壤污染來(lái)源
土壤中VOCs來(lái)源分為天然源和人為源¨。天然源主要來(lái)自于綠色植被，是不可控排放源;人為源來(lái)源復(fù)雜，包括交通、燃燒、工業(yè)和居民生活等，其中又以工業(yè)源為主要人為源，主要來(lái)自于石油煉制與石油化工、交通運(yùn)輸設(shè)備制造、VOCs類物質(zhì)(如油品、有機(jī)化工原料、燃?xì)?儲(chǔ)運(yùn)、燃料不完全燃燒、合成材料生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、有機(jī)溶劑散逸等行業(yè)和領(lǐng)域。
1.4環(huán)境危害
1.4.1大氣環(huán)境危害
VOCs中碳?xì)浠衔锱c氮氧化合物在紫外線作用下反應(yīng)生成臭氧，可導(dǎo)致大氣光化學(xué)煙霧事件發(fā)生，危害人類健康和植物生長(zhǎng)。臭氧是光化學(xué)煙霧代表性污染物，VOCs是造成大氣臭氧濃度上升，形成區(qū)域性光化學(xué)煙霧、酸雨和霧霾復(fù)合污染的重要原因之一。
VOCs參與大氣中二次氣溶膠形成，形成的二次氣溶膠多為細(xì)顆粒，不易沉降，能較長(zhǎng)時(shí)間滯留于大氣中，對(duì)光線散射力較強(qiáng)，從而顯著降低大氣能見度。目前國(guó)內(nèi)大部分城市大氣環(huán)境已呈現(xiàn)區(qū)域性霾污染、臭氧及酸雨等三大復(fù)合型污染特點(diǎn)，而VOCs是極重要助推劑之一。
大多數(shù)VOCs具特殊氣味能導(dǎo)致人體呈現(xiàn)種種不適應(yīng)，刺激眼睛和呼吸道，使皮膚過(guò)敏，產(chǎn)生頭痛、咽痛與乏力，并具毒性、刺激性、致畸和致癌作用，特別是苯、甲苯及甲醛對(duì)人體健康會(huì)造成很大傷害。
1.4.2水體環(huán)境危害
VOCs熔點(diǎn)低于室溫，沸點(diǎn)較低，并且某些VOCs即使在很低濃度下，也能對(duì)周圍環(huán)境和人體健康產(chǎn)生不良影響，是我國(guó)水質(zhì)監(jiān)測(cè)優(yōu)先控制污染物。
水體中VOCs濃度一般不高，其中有50%的VOCs濃度在0.01—1.0pg/L之間，部分低于檢測(cè)限，雖然化合物濃度不高，但許多是具有三致效應(yīng)或具有難聞氣味、難降解性有機(jī)物，危害性很大。
1.4.3土壤環(huán)境危害
VOCs造成土壤污染不像大氣與水體污染那樣易為人們所發(fā)覺。因?yàn)橥寥朗菑?fù)雜三相共存體系，各種有害物質(zhì)總是與土壤相結(jié)合。VOCs在土壤里也存在氣、液、固三相吸附平衡，隱匿于土壤環(huán)境中。
土壤污染主要是通過(guò)其產(chǎn)品一植物來(lái)表現(xiàn)其危害。但和其他大多數(shù)土壤污染物不同的是，VOCs具有強(qiáng)揮發(fā)性。因而，VOCs不像其他污染物那樣，經(jīng)由植物吸收進(jìn)人生物鏈傳遞，而是在一定條件下(合適溫度、氣壓及土層受到擾動(dòng)等)，直接從土壤中解吸附，揮發(fā)出來(lái)被人體吸人或危害環(huán)境。
研究發(fā)現(xiàn)，VOCs污染土壤中一些難降解有機(jī)物(通常是五、六環(huán)化合物)，至今仍大量存在。由于土壤對(duì)化學(xué)物質(zhì)吸附作用，VOCs將在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)緩慢釋放。從土壤環(huán)境中揮發(fā)出的VOCs濃度并不一定很高，但經(jīng)長(zhǎng)期低劑量釋放，也可以在人體內(nèi)逐日累積，由量變到質(zhì)變，終對(duì)人體健康造成極大威脅。
2揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測(cè)方法
2.1大氣監(jiān)測(cè)方法
大氣中VOCs監(jiān)測(cè)方法主要包括《居住區(qū)大氣中苯、甲苯和二甲苯衛(wèi)生檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法氣相色譜法》(GB11737—1989)、《室內(nèi)空氣中對(duì)二氯苯衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB18468—2001)附錄A對(duì)二氯苯檢驗(yàn)方法氣相色譜法、固體吸附/熱脫附氣相色譜一質(zhì)譜法《空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法》(第四版)、采樣罐采樣氣相色譜一質(zhì)譜法《空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法》(第四版)、《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》(GB50325—2010)附錄G室內(nèi)空氣中總揮發(fā)性有機(jī)化合物(TVOC)的測(cè)定、《空氣質(zhì)量苯系物的測(cè)定固體吸附/熱脫附一氣相色譜法》(HJ583—2010)、《空氣質(zhì)量苯系物的測(cè)定活性炭吸附/二硫化碳解吸一氣相色譜法》(HJ584—2010)、《環(huán)境空氣揮發(fā)性有機(jī)物的測(cè)定吸附管采樣一熱脫附/氣相色譜一質(zhì)譜法》(HJ644—2013)、《環(huán)境空氣揮發(fā)性鹵代烴的測(cè)定活性炭吸附一二硫化碳解吸/氣相色譜法》(HJ645—2013)。
2.2水體監(jiān)測(cè)方法
水體中VOCs監(jiān)測(cè)方法主要包括吹脫捕集一氣相色譜法《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》(第四版)、吹脫捕集一氣相色譜質(zhì)譜法《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》(第四版)、《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法有機(jī)物指標(biāo)》(GB/T5750.8—2006)附錄A吹掃捕集/氣相色譜一質(zhì)譜法測(cè)定揮發(fā)性有機(jī)化合物、《水質(zhì)揮發(fā)性鹵代烴的測(cè)定頂空氣相色譜法》(HJ620—2011)、《水質(zhì)氯苯類化合物的測(cè)定氣相色譜法》(HJ621—2011)、《水質(zhì)揮發(fā)性有機(jī)物的測(cè)定吹掃捕集/氣相色譜一質(zhì)譜法》(HJ639—2012)、《水質(zhì)揮發(fā)性有機(jī)物的測(cè)定吹掃捕集/氣相色譜法》(HJ686—2014)。
2.3土壤監(jiān)測(cè)方法
土壤中VOCs監(jiān)測(cè)方法主要包括《展覽會(huì)用地土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(暫行)》(HJ350—2007)附錄C土壤中揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)的測(cè)定吹掃捕集一氣相色譜一質(zhì)譜法(GC—MS)、《土壤和沉積物揮發(fā)性有機(jī)物的測(cè)定吹掃捕集/氣相色譜一質(zhì)譜法》(HJ605—2011)和《土壤和沉積物揮發(fā)性有機(jī)物的測(cè)定頂空/氣相色譜一質(zhì)譜法》(HJ642—2013)。
3揮發(fā)性有機(jī)物治理技術(shù)
VOCs治理有三類技術(shù)，第一類是回收技術(shù)，通過(guò)物理方法，改變溫度、壓力或采用選擇性吸附劑和選擇性滲透膜等方法來(lái)富集分離有機(jī)污染物，再資源化循環(huán)利用，主要包括吸收技術(shù)、吸附技術(shù)、冷凝技術(shù)、膜分離技術(shù)、膜基吸收技術(shù)等，回收的VOCs可直接或經(jīng)簡(jiǎn)單純化后返回工藝過(guò)程再利用，或用于有機(jī)溶劑質(zhì)量要求較低的生產(chǎn)工藝，或集中進(jìn)行分離提純，以減少原料消耗;第二類是銷毀技術(shù)，通過(guò)化學(xué)或生化反應(yīng)，用熱、光、催化劑或微生物等將VOCs轉(zhuǎn)變成為二氧化碳和水等無(wú)毒害無(wú)機(jī)小分子化合物方法，主要包括催化燃燒、高溫焚燒、生物氧化、低溫等離子體和光催化氧化技術(shù)等;第三類是組合技術(shù)，將回收技術(shù)和銷毀技術(shù)進(jìn)行組合使用，能實(shí)現(xiàn)采用單一治理技術(shù)難以達(dá)到的治理效果，經(jīng)濟(jì)上劃算并能實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，降低治理費(fèi)用并達(dá)到較好治理效果。
3.1回收技術(shù)
對(duì)于高濃度、較貴重、具回收價(jià)值的VOCs，宜采用回收技術(shù)加以循環(huán)利用。常用回收技術(shù)主要有吸收、吸附、冷凝、膜分離、膜基吸收技術(shù)等。
3.1.1液體吸收技術(shù)
液體吸收技術(shù)是依據(jù)有機(jī)物相似相溶原理，采用沸點(diǎn)較高、蒸汽壓較低有機(jī)溶劑作為吸收劑，利用VOCs在吸收劑中溶解度或化學(xué)反應(yīng)特性差異，使VOCs從氣相轉(zhuǎn)移到液相，然后對(duì)吸收液進(jìn)行解吸處理，回收其中的VOCs，同時(shí)使溶劑得以再生。該技術(shù)不僅能消除氣態(tài)污染物，還能回收一些有用物質(zhì)，去除率可達(dá)到95%一98%。液體吸收技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、工藝流程簡(jiǎn)單、吸收劑價(jià)格便宜、適用于廢氣流量較大、濃度較高、溫度較低和壓力較高情況下的VOCs處理;缺點(diǎn)是過(guò)程復(fù)雜、費(fèi)用較高、設(shè)備易受腐蝕、存在二次污染、對(duì)設(shè)備要求較高、需定期更換吸收劑。
3.1.2吸附回收技術(shù)
吸附回收技術(shù)是利用多孔固體吸附劑處理VOCs廢氣，使其中所含一種或數(shù)種組份濃縮于固體表面，以達(dá)到分離目的。吸附回收技術(shù)在VOCs處理過(guò)程中應(yīng)用極為廣泛，主要用于低濃度高通量有機(jī)廢氣(如含碳?xì)浠衔飶U氣)凈化。該技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是能耗低、無(wú)毒害、去除率高，工藝完備、無(wú)二次污染、氣體去除較徹底、操作方便且能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制;缺點(diǎn)是由于吸附容量受限，不適于處理高濃度有機(jī)氣體，當(dāng)廢氣中有膠粒物質(zhì)或其他雜質(zhì)時(shí)，吸附劑易失效，同時(shí)吸附劑需要再生。
3.1.3冷凝回收技術(shù)
冷凝回收技術(shù)是通過(guò)降低溫度或提高系統(tǒng)壓力使氣態(tài)VOCs轉(zhuǎn)為其他形態(tài)，依靠VOCs與其他氣體在不同溫度下飽和蒸汽壓不同的性質(zhì)，從而分離出來(lái)的方法。冷凝回收技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是較適用于高沸點(diǎn)、高濃度、須回收VOCs，通?？勺鳛槲郊夹g(shù)或催化燃燒技術(shù)等輔助手段;缺點(diǎn)是濃度過(guò)低時(shí)，因其低溫高壓消耗能量較大，設(shè)備操作費(fèi)用較高，對(duì)高揮發(fā)和中等揮發(fā)性VOCs凈化效果不理想。
3.1.4膜分離回收技術(shù)
膜分離回收技術(shù)是利用VOCs和其他氣態(tài)污染物，對(duì)天然膜或人工合成膜穿透、濾過(guò)或其他動(dòng)力性質(zhì)不同，從而使VOCs從混合物中分離出來(lái)的方法。膜分離回收技術(shù)于20世紀(jì)70年代開始發(fā)展，于90年代末開始在日本應(yīng)用于工廠，之前是用于汽油回收，之后還用于石油化工中甲苯、乙烷、氯乙烯和二氯甲烷等分離回收。該法適用于高濃度VOCs處理，通常要求VOCs體積分?jǐn)?shù)在0.1%以上，并適合與其他技術(shù)配合使用。膜分離回收技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是對(duì)不同VOCs普適性好、回收效率高(可達(dá)90%)、無(wú)二次污染、適用于各種VOCs，可用于低沸點(diǎn)難處理VOCs等;缺點(diǎn)是成本高、對(duì)設(shè)備要求高、一些分離膜等材料非常昂貴。
3.1.5膜基吸收回收技術(shù)
膜基吸收技術(shù)是采用中空纖維微孔膜，使需要接觸兩相分別在膜兩側(cè)流動(dòng)，兩相接觸發(fā)生在膜孔內(nèi)或膜表面界面，可避免兩相直接接觸，防止乳化現(xiàn)象發(fā)生。與傳統(tǒng)膜分離技術(shù)相比，膜基吸收選擇性取決于吸收劑，且膜基吸收只需低壓作為推動(dòng)力，使兩相流體各自流動(dòng)，并保持穩(wěn)定接觸界面。膜基吸收技術(shù)處理VOCs，具有能耗低、流程簡(jiǎn)單、回收率高、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)對(duì)極性和非極性VOCs均能去除，小流量和大流量均能適用，而且它是一個(gè)連續(xù)過(guò)程，凈化VOCs效率很高，且可回收有機(jī)物。
3.2銷毀技術(shù)
3.2.1催化燃燒技術(shù)
催化燃燒技術(shù)是在較低溫度下，在催化劑作用下使廢氣中可燃組份徹底氧化分解，從而使氣體得到凈化處理的一種廢氣處理方法，該方法適用于處理可燃或高溫下可分解的VOCs。催化燃燒技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是能耗低、安全性高、無(wú)二次污染、工藝操作簡(jiǎn)單、可用來(lái)消除惡臭、對(duì)可燃組份度和熱值限制較小、大部分VOCs在200C一400C即可完成反應(yīng)、輔助燃料消耗少且大量減少NOx產(chǎn)生、適用于氣態(tài)和氣溶膠態(tài)污染物治理;缺點(diǎn)是工藝條件要求嚴(yán)格、不允許廢氣中含有影響催化劑壽命和處理效率的塵粒和霧滴，不允許有使催化劑中毒物質(zhì)、處理前須對(duì)廢氣作前處理、不適于處理燃燒過(guò)程中產(chǎn)生大量硫氧化物和氮氧化物的VOCs廢氣。
3.2.2高溫焚燒技術(shù)
高溫焚燒技術(shù)主要應(yīng)用于處理組份較為復(fù)雜且濃度較高的VOCs氣體。目前，已應(yīng)用于實(shí)踐的爐型主要有三種，一是直接焚燒爐，二是對(duì)流換熱式焚燒爐，三是蓄熱式焚燒爐。實(shí)際應(yīng)用中，需參考待處理氣體組份等諸多物理和化學(xué)性質(zhì)來(lái)選用適宜爐型以及焚燒參數(shù)。高溫焚燒技術(shù)主要應(yīng)用于制漆工業(yè)廢氣處理以及制藥工業(yè)廢氣處理等。
3.2.3生物氧化技術(shù)
生氧化技術(shù)是利用微生物氧化、代謝、消化等過(guò)程，對(duì)有機(jī)物進(jìn)行自然分解、降解，轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水等，流程是含VOCs氣體進(jìn)入設(shè)備，先進(jìn)行加濕處理，然后通人生物濾床，沿著濾床均勻地緩緩移動(dòng)，通過(guò)平流、擴(kuò)散和吸附等綜合效應(yīng)進(jìn)人填料液膜中，進(jìn)一步到生物膜中，與濾床上濾料表面生物菌種進(jìn)行接觸，在微生物作用下發(fā)生一系列生物化學(xué)反應(yīng)，使得氣體中VOCs被分解、降解。生物氧化技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是成本低、設(shè)備統(tǒng)一、二次污染小、工藝過(guò)程簡(jiǎn)單等;缺點(diǎn)是效率低、周期較長(zhǎng)、設(shè)備體積大、處理過(guò)程緩慢、對(duì)VOCs處理普適性差、難以應(yīng)用于混合VOCs廢氣、只能降解某些特定有機(jī)物、一些生物菌種需要額外加入營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、生物菌種對(duì)降解溫度及pH值等環(huán)境條件要求高。
3.2.4光催化氧化技術(shù)
光催化氧化技術(shù)是近年來(lái)日益受到重視的污染治理新技術(shù)，對(duì)VOCs降解率可達(dá)到90%一95%。該技術(shù)是指在一定波長(zhǎng)光照下，利用催化劑光催化活性，使吸附在其表面的VOCs發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將有機(jī)物氧化成CO2、H2O及無(wú)機(jī)小分子物質(zhì)。在近幾年研究中，納米TiO，光催化氧化技術(shù)日益顯露出其優(yōu)勢(shì)。納米TiO，是一種新型高功能精細(xì)無(wú)機(jī)產(chǎn)品，其粒徑介于1～100nm。由于它的比表面積大，化學(xué)穩(wěn)定性和催化活性高，價(jià)廉且來(lái)源廣泛，對(duì)紫外光吸收率較高，抗光腐蝕性，且沒(méi)有毒性，對(duì)很多有機(jī)物有較強(qiáng)吸附作用，使得它在去除氣態(tài)污染物面有著明顯優(yōu)勢(shì)。光催化氧化技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是能耗低，選擇性寬，操作簡(jiǎn)便，催化劑無(wú)毒，反應(yīng)條件溫和(常溫、常壓)，價(jià)格相對(duì)較低，無(wú)副產(chǎn)物生成，使用后催化劑可用物理和化學(xué)方法再生后循環(huán)使用，幾乎對(duì)所有污染物均具凈化能力等。
3.2.5低溫等離子體技術(shù)
等離子體是處于電離狀態(tài)氣體，被稱作除固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)之外第四種物質(zhì)存在形態(tài)。它是由大量帶電粒子(離子、電子)和中性粒子(原子、激發(fā)態(tài)分子及光子)所組成的體系，因其總的正、負(fù)電荷數(shù)相等，故稱為等離子體。低溫等離子體技術(shù)是在外加電場(chǎng)作用下，通過(guò)介質(zhì)放電產(chǎn)生大量高能粒子，當(dāng)高能粒子能量高于VOCs化學(xué)鍵能時(shí)，高能粒子不斷轟擊可使VOCs化學(xué)鍵斷裂、電離，從而破壞VOCs分子結(jié)構(gòu)，生成小分子低毒無(wú)毒物質(zhì)，達(dá)到消除VOCs目的。低溫等離子技術(shù)主要有電子束照射法、介質(zhì)阻擋放電法、沿面放電法和電暈放電法等。低溫等離子體技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：①能耗低，可在室溫下與催化劑反應(yīng)，無(wú)需加熱，極大地節(jié)約了能源;②使用便利，設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)風(fēng)量變化以及現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行調(diào)節(jié);③不產(chǎn)生副產(chǎn)物，無(wú)二次污染，催化劑可選擇性地降解等離子體反應(yīng)中所產(chǎn)生的副產(chǎn)物;④處理VOCs種類范圍較廣，去除效率高，對(duì)濃度要求低，尤其適于處理有氣味及低濃度大風(fēng)量VOCs。
3.3組合技術(shù)
VOCs成分極其復(fù)雜，不同類型化合物性質(zhì)各異，大多數(shù)行業(yè)VOCs又以混合物形式排放，因此采用單一治理技術(shù)往往難以達(dá)到治理效果，在經(jīng)濟(jì)上也不劃算，通常情況下需采用組合技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，降低治理費(fèi)用，并達(dá)到較好治理效果。
3.3.1吸附濃縮一催化燃燒技術(shù)
吸附濃縮一催化燃燒技術(shù)是采用蜂窩狀活性炭為吸附劑，結(jié)合吸附凈化、脫附再生并濃縮VOCs和催化燃燒原理，即將大風(fēng)量、低濃度有機(jī)廢氣通過(guò)蜂窩狀活性炭吸附以達(dá)到凈化空氣目的，當(dāng)活性炭吸附飽和后再用熱空氣脫附使活性炭得到再生，脫附出濃縮的有機(jī)物被送往催化燃燒床進(jìn)行催化燃燒，有機(jī)物被氧化成無(wú)害的CO2和H2O，燃燒后熱廢氣通過(guò)熱交換器加熱冷空氣，熱交換后降溫氣體部分排放，部分用于蜂窩狀活性炭脫附再生，達(dá)到廢熱利用和節(jié)能目的。該技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是凈化效率高、運(yùn)行成本低、無(wú)二次污染、處理風(fēng)量范圍大、吸附裝置小型化阻力低、一次啟動(dòng)后無(wú)需外加熱、使用中低壓風(fēng)機(jī)降低了能耗和噪聲、燃燒后熱廢氣又用于對(duì)活性炭脫附再生，達(dá)到了廢熱利用和有機(jī)物處理目的。
3.3.2吸附濃縮一蓄熱燃燒技術(shù)
催化燃燒技術(shù)和高溫焚燒技術(shù)是應(yīng)用普遍的VOCs治理技術(shù)，也是目前VOCs治理較為有效徹底的治理技術(shù)。無(wú)論是熱力焚燒法還是催化燃燒法都需要將廢氣加熱到相應(yīng)燃燒溫度。如果廢氣中有機(jī)物濃度較高，廢氣燃燒后所產(chǎn)生熱量可以維持有機(jī)物分解所需要的反應(yīng)溫度，采用燃燒法是一種經(jīng)濟(jì)可行的方法。傳統(tǒng)的催化燃燒技術(shù)和高溫焚燒技術(shù)由于換熱效率低，當(dāng)廢氣中有機(jī)物濃度較低時(shí)，需要大量能耗，治理設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用高。為了提高熱利用效率，降低設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用，近年來(lái)發(fā)展了蓄熱式熱力焚燒技術(shù)(RTO)和蓄熱式催化燃燒技術(shù)(RCO)。蓄熱系統(tǒng)是使用具有高熱容量的陶瓷蓄熱體，采用直接換熱方法將燃燒尾氣的熱量蓄積在蓄熱體中，高溫蓄熱體直接加熱待處理廢氣，換熱效率可達(dá)到90%以上，而傳統(tǒng)的間接換熱器的換熱效率一般在50%～70%。蓄熱式(催化)燃燒技術(shù)的發(fā)展大大拓寬了催化燃燒技術(shù)和高溫焚燒技術(shù)的應(yīng)用范圍，可以在較低VOCs濃度下使用，近年來(lái)得到了廣泛應(yīng)用，并逐步替代了傳統(tǒng)催化燃燒技術(shù)。
3.3.3吸附濃縮一液體吸收技術(shù)
吸附濃縮一液體吸收技術(shù)是采用活性炭為吸附劑，結(jié)合吸附凈化、脫附再生并濃縮VOCs和液體吸收原理，即將大風(fēng)量、低濃度有機(jī)廢氣通過(guò)活性炭吸附以達(dá)到凈化空氣目的，當(dāng)活性炭吸附飽和后再用熱空氣脫附使活性炭得到再生，脫附出濃縮的有機(jī)物采用沸點(diǎn)較高、蒸汽壓較低有機(jī)溶劑作為吸收劑，利用VOCs在吸收劑中溶解度或化學(xué)反應(yīng)特性差異，使VOCs從氣相轉(zhuǎn)移到液相，然后對(duì)吸收液進(jìn)行解吸處理，回收其中VOCs，同時(shí)使溶劑得以再生。該技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、工藝流程簡(jiǎn)單、吸收劑價(jià)格便宜、適用于廢氣流量較大、濃度較高、溫度較低和壓力較高情況下VOCs處理;缺點(diǎn)是存在二次污染、對(duì)設(shè)備要求較高、需定期更換吸收劑。
3.3.4低溫等離子體一吸收技術(shù)
低溫等離子體一吸收技術(shù)凈化VOCs機(jī)理是在~'l,JJu電場(chǎng)作用下，通過(guò)介質(zhì)放電產(chǎn)生大量高能粒子，當(dāng)高能粒子能量高于VOCs化學(xué)鍵能時(shí)，高能粒子不斷轟擊可使VOCs化學(xué)鍵斷裂、電離，從而破壞VOCs分子結(jié)構(gòu)，生成小分子低毒無(wú)毒有機(jī)物，生成有機(jī)物再采用沸點(diǎn)較高、蒸汽壓較低有機(jī)溶劑作為吸收劑，利用VOCs在吸劑中溶解度或化學(xué)反應(yīng)特性差異，使VOCs從氣相轉(zhuǎn)移到液相，然后對(duì)吸收液進(jìn)行解吸處理，回收其中VOCs，同時(shí)使溶劑得以再生。該技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便、處理效率高、吸收劑價(jià)格便宜、適用于低濃度大風(fēng)量VOCs處理;缺點(diǎn)是存在二次污染、對(duì)設(shè)備要求較高、需定期更換吸收劑。
3.3.5低溫等離子體一催化技術(shù)
低溫等離子體一催化技術(shù)凈化VOCs機(jī)理是有機(jī)物分子在高能電子作用下形成各種自由基、帶電中間體、小分子烴等，在催化劑作用下使可燃組份徹底氧化分解，從而使氣體得到凈化處理的一種VOCs處理方法，由于催化作用有特殊選擇性，對(duì)相同反應(yīng)物，選擇不同催化劑就可得到不同產(chǎn)物。低溫等離子體催化技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是能耗低、安全性高、無(wú)二次污染、工藝操作簡(jiǎn)單、不產(chǎn)生副產(chǎn)物、處理效率高、尤其適用于低濃度大風(fēng)量VOCs廢氣治理;缺點(diǎn)是工藝條件要求嚴(yán)格、不允許廢氣中含有影響催化劑壽命和處理效率的塵粒和霧滴，不允許有使催化劑中毒的物質(zhì)、處理前須對(duì)廢氣作前處理、不適于處理燃燒過(guò)程中產(chǎn)生大量硫氧化物和氮氧化物VOCs廢氣。
4結(jié)語(yǔ)
“十二五”國(guó)家大氣污染防治規(guī)劃將大氣污染防治工作擴(kuò)展至揮發(fā)性有機(jī)污染物，實(shí)行多污染聯(lián)合控制，提出全面展開揮發(fā)性有機(jī)物污染防治工作，確定重點(diǎn)區(qū)域揮發(fā)性有機(jī)物污染防治目標(biāo)。隨著VOCs污染排放標(biāo)準(zhǔn)陸續(xù)頒布、管理制度體系逐步建立和排污收費(fèi)制度深入推進(jìn)，進(jìn)行末端治理代價(jià)穩(wěn)步提高，迫使污染源企業(yè)益注重清潔生產(chǎn)工藝，從源頭減少VOCs使用量和排放量。當(dāng)前，VOCs治理難點(diǎn)在于其成分極其復(fù)雜，不同類型化合物性質(zhì)各異，大多數(shù)行業(yè)所產(chǎn)生的VOCs又是以混合物形式排放。因此采用單一治理技術(shù)往往難以達(dá)到治理效果，在經(jīng)濟(jì)上也不合理，通常情況下需要采用多種治理技術(shù)組合治理工藝。采用組合治理技術(shù)，從凈化效果上考慮是為了實(shí)現(xiàn)污染物達(dá)標(biāo)排放，從經(jīng)濟(jì)成本上考慮可以降低治理費(fèi)用，以 代小的價(jià)實(shí)現(xiàn)治理效果，實(shí)現(xiàn)廢氣、廢水達(dá)標(biāo)排放，因此成為VOCs治理技術(shù)研發(fā)重點(diǎn)。
