含氯揮發性有機物（Cl-VOCs）廢氣處理方法分析

鄭雯倩，仲曉倩，趙婷婷

（1.石家莊市環境監控中心；2.河北省石家莊環境監測中心，石家莊 050000）

當前，環境污染是全世界面臨的重要問題，為了改善環境質量，人們必須高度重視大氣污染問題。揮發性有機物是造成大氣污染的重要因素之一，而含氯揮發性有機物是眾多生產領域必不可少的生產物質，此種物質造成的廢氣會嚴重破壞大氣環境。因此，需要深入研究處理該廢氣的有效方法，減少對環境的污染。

1 含氯揮發性有機物的檢測方法

1.1 膜萃取氣相色譜技術

現階段，受客觀因素的影響，人們在檢測揮發性有機物時多應用膜技術[1]。此種檢測方法在膜萃取的過程中可以保證減少相間混合的問題發生，同時降低了溶劑形成乳液狀的可能，確保能在應用最少溶劑的情況下進行正常的檢測，并且在萃取劑與檢測樣品發生接觸時，也能夠保證檢測的準確性。利用此種檢測技術檢測含氯揮發性有機物時，被檢測物質可以透過纖維膜與惰性氣體有效結合，同時伴隨被吸收和壓縮的現象，此時可以利用電流加熱，造成時間間隔，之后可以將其注入相應裝置中。經過一定時間后，膜萃取可以實現一個恒定的狀態，此種方式可以保證檢測結果的準確性。

1.2 質子轉移反應質譜

含氯有機物本身具有活性高的特點，因此在采集和應用儀器分析此種物質時均較為困難。為了解決這一問題，可以利用在線分析的方法，此種方法可以避免被檢測物質出現衍生化的問題，進而提高檢測結果的準確性。質子轉移反應質譜這種方法可以高質量、高效地檢測出大氣中含有的揮發性物質，其靈敏度高，同時在檢測過程中不需要濃縮檢測物質就可以實現快速的性能分析。

1.3 吸附劑富集檢測法

此種檢測方法主要應用一些固體的吸收劑實現檢測目的，利用吸收劑可以對檢測物質進行濃縮，并且可以實現同時采樣與濃縮，實用性較高。未選擇吸附劑時，需要應用吸附管選取污染物的濃度，進而檢測出污染物的平均濃度，之后可以科學地選擇適合的吸附劑，值得注意的是，吸附劑的填充量要保持在19 以內。相較于以上兩種方法，此種檢測法的運行成本較低，可以重復使用，同時自身的采集體積空間非常廣泛，但是在面對揮發性非常高的化合物時，此種方法則無法正常檢測。

2 常見的含氯揮發性有機物的廢氣處理方法

2.1 焚燒法

焚燒法是處理該有機物廢氣最有效的方法之一，其處理原理為將有機氯轉化為HCI，在熱回收尾氣之后可以利用膜吸收實現回收鹽酸的目的[2]。在應用此種方法時，技術人員需要控制好焚燒溫度和焚燒停留時間，避免在焚燒過程中出現一些劇毒物質，如二噁英。通常情況下，此種方法多用于處理高濃度的廢氣，但是在燃燒過程中會產生一些腐蝕性氣體，在燃燒不完全的情況下會產生濃度更大的含氯有機物廢氣，如呋喃或者光氣等物質。此種方法還具有投資成本大、運行成本高等缺點，一般不用于處理濃度低的含氯有機物廢氣。

2.2 催化燃燒法

由于焚燒法具有運行成本高、運行能耗大的缺點，因此焚燒法的應用范圍較小，為了更好地處理該廢氣，人們需要對廢氣處理法進行深入的研究。在此基礎上，應用催化燃燒法處理廢氣成為研究重點。常用的催化劑有貴金屬、金屬氧化物等。催化劑直接影響廢氣處理效率，例如，種類、燃燒溫度、水蒸氣含量等都會影響廢氣處理效果。該方法對于特定廢氣可以獲得良好的處理效果，但是應用此方法必須保持較高的燃燒溫度，同時在不完全燃燒的情況下會產生一些有害物質，此種廢氣處理方法仍需進一步完善。

2.3 冷凝法

冷凝法可以有效處理具有高濃度、高沸點特點的含氯有機物廢氣，并且能夠有效回收原料。但是，此種方法只能處理高濃度廢氣，無法對低濃度廢氣進行有效處理，在處理低沸點廢氣時會消耗大量能量。此外，應用此方法處理的廢氣通常無法滿足廢氣排放規定，因此此方法只能用于車間廢氣的預處理環節。

2.4 生物法

生物法是利用生物濾池或者濾塔中的微生物，并通過微生物發揮的新陳代謝作用有效地處理有機氯化合物，實現對此種有機物的轉化分解[3]。生物法本身需要的操作設備簡單，其運行成本較低，在使用過程中不易發生二次污染，但是在處理毒性較大的廢氣時，毒性會導致微生物活性降低，造成微生物滅亡，無法實現廢氣處理的目標。因此，此種廢氣處理方法效率較低。

生物法處理廢氣的具體步驟為：首先，將污染物與水接觸，主要目的是將廢氣溶解在水中；其次，溶解于水中的污染物會在水中形成不同成分的濃度差，濃度差可以將污染物擴散到生物膜中，這一過程微生物可以對其進行捕獲；再次，微生物可以利用碳源實現生長代謝，在此情況下再利用生化法就可以將污染物分解為兩個部分，一部分是無毒的有機物，另一種是毒性較低的有機物；最后，生物的代謝產物屬于一項循環運動的過程，其間會有一部分物質重新變回液相，此種狀態下的氣態物質可以擺脫生物膜，再經過擴散作用回到大氣。此種方法可以應用于中低濃度的廢氣處理，其對于生物降解能力好的廢氣處理效果較好，處理成本較少。

2.5 催化還原法

催化還原法主要分為兩種。一是單金屬催化還原脫氧，金屬鐵在通常情況下可以實現脫氧，但是自身的反應速率較慢。二是雙金屬催化還原脫氧，金屬鐵表面可以添加其他物質以形成雙金屬體系，有效加快反應速率。雙金屬還原法主要是通過加入加氫催化劑來實現金屬還原，加氫催化劑主要為Ni、Pt 等。加氫催化劑在H2的轉移中發揮了重要作用，同時新產生的H2具有增加鐵還原效果的作用。

2.6 氧化法

氧化法可以有效降解廢氣，將含氯有機物廢氣降解成為小分子物質，此種小分子物質的毒性較小，有助于應用生物降解的方法。氧化法主要包括臭氧氧化等方法。諸多試驗已經證實，氧化法可以獲得較好的廢氣處理效果，但是其運行成本高，要想實現有效推廣，人們需要著重研究如何降低其運行成本。

2.7 紫外光解法

紫外光解法需要應用UV 光，但是我國對該方法的研究較少。魏瑩瑩等人利用真空紫外光解來處理廢氣，試驗結果表明，當廢氣濃度保持在200 mg/m3、光解停留時間為90 s、相對濕度在80%時，此種處理方法可以實現最佳效果[4]。

2.8 吸收法

吸收法操作簡便，對廢氣的雜質含量等要求較低，安全性較高，很多企業應用該方法處理廢氣。但是，該方法凈化效率比較低，特別是應用非水溶性溶劑時，無法實現凈化廢氣的目的。使用有機吸收液雖然有助于提高吸收率，卻會產生新的污染源。

2.9 吸附法

吸附材料是吸附法的核心內容，其性能決定了廢氣處理效率。多孔材料孔容量大，比表面積也很大，是最為常見的吸附劑。現階段對吸附材料的研究主要分為四個方面。

2.9.1 活性炭

夏啟斌等研究了不同金屬離子活性炭對二氯甲烷吸附性能的影響，同時對軟硬酸堿理論進行了深入的分析[5]。二氯甲烷屬于硬堿物質，與載有硬酸類金屬離子的活性炭接觸后，會增強活性炭的硬酸性，二氯甲烷的吸附能力也會增強。活性炭接觸軟酸物質，會增強其表面的軟酸性，同時降低二氯甲烷的吸附能力。

李瑩等研究了麻風樹種制作而成的活性炭的吸附能力，探究了含氯有機物廢氣與其吸附量的關系[6]。相關試驗證明，當含氯有機物廢氣中的氯原子增加時，活性炭的吸附能力會增強，簡單來說，活性炭的吸附量與含氯分子的質量呈正比。此外，不同位阻或結構的活性炭在吸附相同質量的廢氣時呈現的效果也不同。

2.9.2 活性炭纖維

作為吸附材料，活性炭纖維可以有效地處理高濃度的廢氣，并可以回收廢氣。回收其間會產生氯乙烯，氯乙烯的濃度可達200 mg/L，活性炭纖維可以對廢氣實現98%的回收，回收效果穩定。此外，可以利用氯仿來測試和對比活性炭與活性炭纖維的吸附能力，試驗證明，活性炭纖維具有比活性炭更大的比表面積，因此對廢氣的吸附量高于活性炭。

2.9.3 聚合物

浙江大學通過試驗研究了大孔樹脂對廢氣的處理效果，同時比對分析了熱空氣法與洗滌法對大孔樹脂再生效果的差異[7]。試驗證明，利用溶液洗滌法實現大孔樹脂的再生，其效果明顯好于熱空氣法。但是，熱空氣法操作方便，成本較低，比較環保。楊清玉等利用PHB 制成了仿生吸附劑，這種吸附劑具有無毒、環保、安全的特點，對氯苯有良好的吸附作用，因此可以用于處理該種廢氣[8]。

劉鵬等主要研究了NDA-201 對TCE 的靜態吸附作用，試驗表明，物質本身的微孔填充對吸附效果影響非常大[9]。為了提高廢氣處理效果，人們建立了樹脂吸附的工業化裝置，該裝置可以實現穩定運行。

2.9.4 MOFs 材料

王學海等研究了MOF-5 這種吸附材料的吸附性能[10]。試驗表明，MOFs 材料的吸附性能是傳統吸附材料4 ～10 倍，對含氯揮發性有機物廢氣具有良好的吸附效果。

3 含氯揮發性有機物廢氣處理方法的展望

隨著經濟與科學技術的不斷發展，含氯揮發性有機物逐漸被廣泛地應用于各個領域，如制藥業、農藥生產以及有機物合成等。但是，它非常難降解，容易污染環境，破壞生態平衡，威脅人體健康。吸附材料具有多樣性，現階段，人們把吸附法處理廢氣作為重點研究方向，旨在不斷提高吸附材料的廢氣吸附性能。目前，活性炭、沸石等吸附材料得到了廣泛的應用，同時新型吸附材料不斷出現，如MOFs 材料。另外，研究發現，多孔載體利用適量的聚合物可以有效提高有機廢氣的親和能力。

4 結論

現階段，含氯揮發性有機物廢氣的處理方法有很多種，每種處理方法各有優缺點。為了達到最佳的廢氣處理效果，人們需要結合實際處理條件和要求，選擇合適的處理方法，對廢氣處理結果進行綜合評估，以有效保護環境，實現社會經濟的可持續發展。