VOC類有毒空氣污染物有效控制

梁釗堂

（江門市新景環保設備有限公司，廣東 江門 529100）

當前，我國工業經濟飛速發展，環境空氣污染物種類卻日趨增多。VOC污染物問題日益嚴峻，不僅直接對人體安全健康造成危害，甚至會使環境大氣的氧化性增強，造成環境大氣毒性的不良后果。VOC污染物的組成成分較為復雜，不同的情況下VOC污染物成分差異明顯[1]。特別是涂層技術中大量使用油漆、涂料等化學產品、汽車排放的尾氣以及種類繁雜的殺蟲劑、除草劑等化學洗滌劑的廣泛使用，使得VOC污染物成分具有復雜性[2]。常見的VOC種類如表1所示。

表1 常見VOC種類

在VOC類污染物中，有毒空氣污染物是排放控制的重點，而我國對于有毒空氣污染物的排放尚未建成完善成熟的相關法律法規體系，對于VOC類有毒空氣污染物的有效控制研究迫在眉睫。本文針對VOC類有毒空氣污染物這類典型排放污染物，深度對比分析了各類排放控制方法，并研究VOC污染物的有效控制策略。

1 VOC類有毒空氣污染物排放現狀

我國屬于工業生產制造大國，產業種類繁多、規模巨大，使得VOC類污染物的排放源、種類結構復雜[3]。特別是VOC類有毒空氣污染物，可能引發癌癥或造成人體生殖系統缺陷、先天出生缺陷，甚至引發嚴重的生態效應，這類VOC有毒空氣污染物一般是以氣態或溶膠的形式排放。我國暫未對VOC類有毒空氣污染物進行污染普查和污染統計，也并未對VOC有毒空氣污染物實施日常監測、分類控制和濃度削減策略。目前，VOC類有毒空氣污染物的排放總量只能估計和預判。制造行業VOC污染物排放情況如圖1所示。

圖1 制造行業VOC污染物排放情況

VOC有毒空氣污染物的排放源難以確定，造成成分結構復雜，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VOC有毒空氣污染物的污染源有所遺漏，會使得VOC排放研究不夠透徹。因此，深入研究VOC類有毒空氣污染物有效控制具有極其重要的意義。

2 VOC類有毒空氣污染物有效控制策略

VOC類有毒空氣污染物主要產生于涂料噴涂行業，集中在城市中的有毒空氣污染物來源多種多樣，如工業生產、商業活動、室內涂裝過程中都可能會產生VOC類有毒空氣污染物。其中，烷烴、不飽和烴、苯系物、醛酮類會危害人體健康[5]。由于城市的VOC類有毒空氣污染物情況復雜而嚴重，因此需要針對城市實施有效的有毒空氣污染物實時監測和削減戰略，評估VOC類有毒空氣污染物環境的風險，做好累計風險跟蹤，防范突發性污染物排放風險。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類廢氣工業處理過程中，應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類有機污染物，燃燒過程將直接降低有機污染物的濃度，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污染物可直接火焰燃燒或加入催化劑催化燃燒。針對熱破壞法的理論研究也已經趨于成熟，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，在適當溫度、時間條件下的熱處理效率甚至能高達99%，被廣泛應用到低濃度VOC廢棄處理領域[7]。近年來，針對催化劑催化燃燒降低有機污染物濃度的研究也取得了突破性進展，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類有毒空氣污染物的一種有效控制方法是吸附法，其主要應用于控制低濃度有毒空氣污染物[8]。目前，針對吸附法的應用研究已經非常成熟，人們已經明確該方法的適用范圍和有毒空氣污染物種類。吸附法是指通過吸附劑對VOC類有毒空氣污染物進行空氣凈化，其吸附效果與吸附劑種類、污染物種類、凈化系統狀態等密切相關，常用的吸附劑有活性炭纖維、活性炭、高聚物吸附樹脂等，其中最常用的吸附劑為活性炭。活性炭吸附劑具有價格低、吸附性能好、能耗小、處理效率高等特點，是一種值得推廣應用的控制有毒空氣污染的方法。然而，限制吸附法大規模投入使用的原因是該方法需要大型設備的支持，同時存在運行費用高、吸附劑易造成二次污染等問題。

2.3 氧化法

UV光解氧化是VOC類有毒空氣污染物最有效的控制方法之一，特別是對于有毒、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，從結構空間上講，污染物依次經過過濾網區、高能光波光解區、光觸媒催化區、氧化區[9]。多級催化氧化結構不但保證了催化比表面積，而且發揮了均布導流的功能，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會和時間。

從微觀上講，運用184.9 nm波段切割、斷鏈、裂解廢氣分子鏈，改變廢氣DNA結構；取值253.7 nm波段對廢氣分子進行氧化，使破壞后的分子或中子與O3進行結合，使有機或無機高分子惡臭化合物分子鏈在催化氧化過程中轉變成低分子化合物，使之變為CO2、H2O等。其凈化、脫臭效果大大超過《惡臭污染物排放標準》（GB14554-1993）的要求，而該過程一般需要加熱或催化劑等條件才能保證氧化還原反應的正常進行。使用UV光解治理VOC類有毒空氣污染物，能使得氣體達到反應溫度，順利進行氧化反應，若反應需求溫度較低則可添加催化劑，使氧化反應發生在催化劑表面，最終達到凈化空氣的目的。

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行生理代謝，對VOC類有毒空氣污染物進行分解和轉化，最后分解為如二氧化碳、水等無機物。生物處理法是一種幾乎沒有二次污染的空氣污染物處理法，該方法一般有三個階段。首先，VOC類有毒空氣污染物與水接觸，部分有毒物質溶解在水中。其次，溶解于水中的有機物擴散到生物膜上，被生物膜上的微生物群吸收。最后，溶液中的微生物群進行生理代謝，將吸收的有毒污染物降解轉化為對大氣環境無害的物質。值得注意的是，生物處理法中微生物群由泵機供應氧氣，微生物群在生物膜上生長，而當生長到一定厚度，微生物會缺氧進行厭氧代謝，最終會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，通過提高系統壓力，對污染空氣進行吸附、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濟性，該處理方法主要適用于有機物濃度高、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，甚至需要相關的冷凍設備，因此在制藥行業、化工行業應用較為廣泛。同時，該方法操作難度較大，所以需要較多的人工成本。

3 結論

現如今，隨著我國經濟轉型以及工業的深度改革，工業發展進入全新的階段，而環境污染問題也逐步進入人們的視野，影響人們的日常生活。特別是近年來人們對于環境空氣污染問題越來越關注，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。本文通過對有毒空氣污染物凈化的各類方法進行對比研究，探討了VOC類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類有毒空氣污染物，但人們需根據實際的污染物空氣來源與環境溫度、裝置設備等條件，采取針對性的控制方法。

參考文獻

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4 杜長明，陳尊裕，王 靜，等.活性炭吸附和脫附-等離子體氧化凈化有機廢氣的研究[J].環境工程學報，2010，（11）：2557-2560.

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