工业源常见VOCs治理技术的研究进展

张 佩

（上饶市德兴生态环境局，江西 德兴 334200）

我国现代化在飞速发展的过程中，工业发展也取得了显著成效。但是，在工业规模化、高速度、高效率的同时，各种工业源VOCs也越来越多。工业源VOCs不但成分复杂，还具有刺激性、毒性等特点，其对生态环境、生活环境以及人们的身体健康都造成了严重的影响。工业源VOCs已经成为了城市区域致癌的一项重要因素，工业源VOCs中含有的苯系物就是常见的致癌物质。另外，工业源VOCs中含有的庚烷、正己烷、辛烷等烃类物质也会对人类的中枢神经系统造成一定影响。所以，工业源VOCs污染应当引起社会各界的关注，不断加强对其的治理力度及提高治理标准，以解决工业源的VOCs污染问题。目前，工业源VOCs治理技术比较多，但在治理过程中都存在着不同的难点和问题。工业源VOCs治理最为关键的是治理方法以及先进技术。

1 工业源VOCs的传统治理技术

工业源VOCs排放到大气中，一定会对环境造成严重的影响，并且危害人类的身体健康。传统的气体净化技术有很多，比如：热破坏法、电晕法、光分解法和生物膜法等[1]。但是，传统的气体净化技术需要的投资额较高、处理周期长等特点，但处理效果往往达不到排放标准。因此，需要探究更加行之有效的方法以加强工业源VOCs治理。

1.1 热破坏法

目前VOCs最为常见的治理方法就是热破坏法。按照燃烧方法的不同，热破坏法又可分为直接燃烧和催化燃烧。热破坏法治理VOCs包括一系列的分解、聚合以及自由基反应等环节，其中最为关键的治理机理是氧化和热裂解、热分解[2]。

1.2 电晕法

电晕法治理VOCs的基本原理是：在常温常压下利用高压脉冲电晕，获得非平衡等离子体，即产生大量的高能电子、氧离子和氢氧根离子等活性粒子，利用活性粒子对有害物质进行氧化降解反应，最终达到VOCs治理的效果[3]。

1.3 光分解法

光分解法治理工业源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业源VOCs，即通过直接光照的方法，对一定的波长范围内的VOCs进行有效分解[4]。催化光照光分解法治理工业源VOCs，是指在选择特定的光催化剂的作用下，利用光照对VOCs进行分解。其基本原理是在光催化剂的作用下使水形成氢氧键，然后氢氧键氧化VOCs，生成二氧化碳和水，进而达到良好的治理效果。

2 工业源VOCs新兴治理方法

2.1 吸附解吸技术

2.1.1 吸附技术

蜂窝轮吸附是当前应用最多的吸附系统，这种技术在不断改良和完善过程中吸附性能不断提升。选择石棉作为结构粘合剂制成蜂窝轮，比没有石棉这种结构粘合剂的蜂窝轮对于VOCs的吸附性能更强[5]。利用石棉作为结构粘合剂制成蜂窝轮，发现这种新的VOCs浓缩蜂窝轮的断裂强度比没有石棉的高1.6～3.2倍。这种新方法和一套新密封设计制造的吸附轮，可以有效提高VOCs的吸附效率，能够使VOCs的去除率可以达到90%以上。

2.1.2 解吸技术

解吸技术包括：氧化再生技术、热电解吸法、微波解吸法和超声波解吸法[6]。随着更多的新解吸技术的出现，吸附解吸技术治理工业源VOCs的效率逐步提高。热风加热法是常见的解吸技术，通过热风加热法浓缩后的有机废气浓度可以提高10至20倍。

氧化再生技术不适于高沸点化合类的VOCs解吸，因为VOCs会引起吸附材料的堵塞，进而影响吸附材料的使用寿命。因此，在传统的解吸方法基础上，可以添加吸附、焚烧组合的氧化再生吸附剂新方法，即在氧化再生的过程中，可分步进行，先对低沸点的化合物进行解吸，再对不能解吸的高沸点化合物进行焚烧氧化。

热电解吸法是利用焦耳效应，直接引入电流到经改性的活性炭吸附剂，通过加热进行解吸，解吸效率可以通过调节电流和吹扫电流来控制。随着各种吸附剂的改进及新开发，电热解吸法的解吸效率已经达到了100%，同时解吸时间也非常短，具有广阔的应用前景[7]。

微波解吸法是利用微波能进行解吸，微波能的使用不仅使再生后的吸附剂仍保持原有的吸附能力和表面积，且解吸时间短、耗能低，既经济、又环保，具有广阔的应用前景，但目前仍处于实验阶段。

超声波解吸法利用超声波进行解吸，超声波产生的热能可以对吸附剂进行解吸。超声波可以轻松解吸活性炭和聚合树脂吸附的挥发性有机污染物，是因为超声波的解吸效率很高。因此，超声波越强解吸效率越高[8]。但是，超声波解吸法还处于理论探究的层面上，实验研究和市场应用还有待进一步开展。

2.2 催化燃烧技术

催化燃烧技术的应用要合理控制燃烧温度，通常情况下燃烧温度控制在200至400摄氏度的范围内。催化反应器一般选择流向变换催化燃烧反应器，催化反应器包括固定催化床反应器和蓄热换热器等部分构成，具有较高的回收效率。催化燃烧技术的热回收效率可以达到70%以上[9]。还有一类蓄热式燃烧装置，通过陶瓷、砾石以及其他高密度惰性材料床吸收气体，热回收效率高，去除效率可以达到98%。蓄热式催化燃烧技术在国外的应用较为广泛，国内也开始有相关应用的探索。

2.3 低温等离子体光催化技术

低温等离子体光催化技术是新兴的工业源VOCs治理技术，该项技术结合了低温等离子体技术和光催化技术的治理优势，具有良好的治理效果和广泛的市场应用前景。当前，低温等离子体技术在VOCs治理方面已经取得了良好的治理效果，同时低温等离子体和光催化技术的结合不但解决了光催化技术中的技术难题，还优化了等离子体技术，操作更加方便快捷，工作能耗得到降低，副产物得到有效抑制。等离子体光催化技术治理工业源VOCs仍然处于实验室的探究阶段，实验结果表明该项技术治理空气污染物效果较好，明显优于单独利用等离子体技术和光催化技术的治理效果，同时也优于传统的工业源VOCs治理技术[10]。

工业源VOCs降解难度大，特别是其中的苯系物治理起来更是难上难。传统的工业源VOCs治理技术不但降解率低，而且还可能会造成二次污染。低温等离子体光催化技术则可以快速降解苯系物等工业源VOCs，同时还可以有效避免不必要的二次污染。低温等离子体光催化技术处理效率明显高于单一的等离子体技术和光催化技术。因此，低温等离子体光催化技术具有广阔的探究前景和市场应用前景。

3 结论

VOCs污染问题日趋严峻，VOCs的有效治理也成为生态环境治理领域的重点研究内容。当前，工业源的VOCs治理技术比较多，但是在治理过程中也都存在着不同的难点和问题。化工企业在挥发性有机化合物的处理过程中，需要根据自身废气排放的特点选择处理技术，结合各种技术的优势，才能有效解决企业挥发性有机化合物污染的问题本文对工业源常见VOCs治理技术的研究进展进行了总结和探究，相信在不久的将来，更多新兴、高效的工业源VOCs治理技术将被探索和采用。