VOCs的成因及治理方法探究

摘要：VOCs是揮發(fā)性有機(jī)化合物的總稱，在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，各種工業(yè)生產(chǎn)加工過程中產(chǎn)生的VOCs量越來越大，對(duì)人類的身體健康和自然環(huán)境產(chǎn)生了危害。本文通過介紹VOCs危害及其形成原因，探討治理VOCs的有效方法，希望能具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：VOCs;成因;治理方法

中圖分類號(hào)：X512 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）11-00-02

Abstract： VOCs is the general name of volatile organic compounds （VOCs）. In the process of economic development， the amount of VOCs produced in various forms of production and processing is increasing， which is harmful to human health and natural environment. This paper introduces the harm of VOCs and its causes， and probes into the effective methods to control VOCs， hoping to have certain reference significance.

Key words： VOCs;Cause;Treatment method

1 工程案例分析

以山西某材料公司為例，該公司主要從事工作具體包括對(duì)樹脂、復(fù)合等材料的研發(fā)、生產(chǎn)以及營(yíng)銷。而該企業(yè)產(chǎn)生的主要VOCs氣體包括乙酸乙酯、丁酮、二甲基甲酰胺等有機(jī)氣體。針對(duì)該企業(yè)VOCs氣體處理工作的開展，出于對(duì)該企業(yè)VOCs氣體量較大因素的考慮，需要運(yùn)用綜合治理方式，具體包括燃燒+微波+光催化方式的綜合應(yīng)用來提升VOCs處理效果。基于此，本文結(jié)合該工程案例對(duì)VOCs氣體治理方法進(jìn)行闡述。

2 VOCs介紹

不同的國(guó)家或者國(guó)際組織由于側(cè)重點(diǎn)不同，對(duì)于VOCs的定義的具體內(nèi)容也不完全相同。例如，美國(guó)ASTM 標(biāo)準(zhǔn)將VOCs定義為任何能參加大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)化合物;美國(guó)聯(lián)邦環(huán)保署（EPA）將VOCs定義為除了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)的化合物;世界衛(wèi)生組織對(duì)揮發(fā)性有機(jī)化合物定義為熔點(diǎn)低于室溫而沸點(diǎn)在50～260℃之間的揮發(fā)性有機(jī)化合物[1]。總體來說，VOCs是揮發(fā)性有機(jī)化合物，普通意義上的VOC就是指揮發(fā)性有機(jī)化合物，它是二次有機(jī)顆粒物、臭氧等大氣污染體現(xiàn)物，并且在大氣化學(xué)反應(yīng)過程中起到至關(guān)重要的作用和影響，同時(shí)其中部分有機(jī)物甚至?xí){到人體健康。

3 VOCs的形成原因

能夠產(chǎn)生VOCs的途徑和原因有很多，我們的日常生產(chǎn)生活中，幾乎時(shí)時(shí)刻刻都伴隨著VOCs的產(chǎn)生。具體來說，VOCs主要可以分為室外VOCs和室內(nèi)VOCs兩種。

3.1 室外VOCs

室外VOCs主要來自工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸和燃料燃燒等行業(yè)。例如，汽車尾氣的排放、電力行業(yè)中煤炭等燃燒、紡織行業(yè)中用的膠水等黏合劑、汽車配件中使用的粘合劑和噴涂的油漆、化學(xué)行業(yè)中常用的有機(jī)溶劑以及各類帶有芳香氣味的物品中都含有一定量的VOCs。

3.2 室內(nèi)VOCs

室內(nèi)VOCs主要來自天然氣燃燒產(chǎn)物、吸煙、采暖和烹調(diào)等產(chǎn)生的煙霧，建筑和裝飾材料等行業(yè)，其中裝修材料中含有的VOCs是總體VOCs中占比最大的組成部分。常見的室內(nèi)裝修VOCs來源，具體包括：裝修建材、地毯、打印機(jī)、家具、涂料稀釋劑、膠水、化妝品和某些噴霧劑，以及塑料制品中。可以說，家居空間中的很多產(chǎn)品，只要使用到化學(xué)劑都含有VOCs，所以不用對(duì)VOCs避之如洪水猛獸，只要VOCs揮發(fā)性在可控范圍內(nèi)，是不會(huì)對(duì)人體造成很大傷害的。

4 VOCs的危害

VOCs的主要成分有烴類、鹵代烴、氧烴和氮烴，它包括著甲醛、酮、醇、酯、醚類等有機(jī)揮發(fā)性化合物，比較容易造成人體不適，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致癌癥。據(jù)世界衛(wèi)生組織2014年發(fā)布的《世界衛(wèi)生組織甲醛致癌報(bào)告》中指出，我國(guó)因裝修污染引起的年死亡人數(shù)為11.1萬人，平均每天約304人，并有證據(jù)表示這個(gè)死亡人數(shù)仍在逐年攀升。

當(dāng)居室中的VOCs超過一定濃度時(shí)，在短時(shí)間內(nèi)人們會(huì)感到頭痛、惡心、嘔吐、四肢乏力，如不及時(shí)離開現(xiàn)場(chǎng)，頭暈、惡心、嘔吐的癥狀會(huì)加劇，嚴(yán)重時(shí)會(huì)抽搐、昏迷，導(dǎo)致記憶力減退。VOCs傷害人的肝臟、腎臟、大腦和神經(jīng)系統(tǒng)，甚至?xí)?dǎo)致人體血液出問題，患上白血病等其他嚴(yán)重的疾病[2]。更重要的是，由于嬰幼兒有90%的時(shí)間是在室內(nèi)度過的，所以過量的VOCs對(duì)兒童的侵害時(shí)間最長(zhǎng)、影響最大，而嬰幼兒又處在生長(zhǎng)發(fā)育的黃金時(shí)期，身體器官和各種機(jī)能還在逐漸發(fā)展過程中，所以VOCs對(duì)嬰幼兒及青少年兒童產(chǎn)生的不良影響遠(yuǎn)比成人嚴(yán)重得多。VOCs本身具有極大的危害性，已經(jīng)成為現(xiàn)在人類社會(huì)的“隱形殺手”。

5 VOCs的治理方法探究

5.1 傳統(tǒng)VOCs的治理方法

5.1.1 吸附法

在VOCs的處理過程中，吸附法是使用比較廣泛且效果比較好的方法，具體來說是利用活性炭、沸石、硅藻土等吸附劑，通過其吸附系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)環(huán)境中過量的VOCs濃度的降低，確保廢氣排放達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)排放需求。由于活性炭?jī)r(jià)格相對(duì)便宜且容易獲得，因而最常用來吸附VOCs。

5.1.2 燃燒處理法

燃燒處理法是基于VOCs自身的特性采取的一種比較徹底有效的方法，VOCs是揮發(fā)性有機(jī)物，所以比較容易燃燒。VOCs的燃燒處理法一般是在常溫條件下加入催化劑在鍋爐內(nèi)進(jìn)行處理，將有害的氣體燃燒產(chǎn)生無害的水和二氧化碳等物質(zhì)，從而做到VOCs的無害化處理。但是在采用燃燒處理過程中要注意對(duì)最終排出的氣體進(jìn)行檢測(cè)和驗(yàn)證，避免二次污染。該方法成本較低，并且在技術(shù)成熟度以及應(yīng)用范圍方面已經(jīng)取得巨大突破，所以該公司VOCs治理所應(yīng)用的組合治理技術(shù)中，包括對(duì)該方法的應(yīng)用。

5.1.3 預(yù)防處理法

對(duì)于VOCs預(yù)防比治理更重要。目前國(guó)內(nèi)及歐美國(guó)家對(duì)VOCs的排放和檢測(cè)都有一定的要求，國(guó)家《室內(nèi)裝飾裝修材料有害物含量》規(guī)定不應(yīng)超過200g/h，環(huán)境標(biāo)志認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)也要求≤100g/L，歐盟標(biāo)準(zhǔn)則要求≤75 g/L;法國(guó)VOCs是根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO-16000室內(nèi)空氣的技術(shù)規(guī)定，模擬人們實(shí)際居住的室內(nèi)環(huán)境，通過專業(yè)精密儀器持續(xù)28天檢測(cè)涂刷后空間內(nèi)的空氣質(zhì)量，根據(jù)空氣中揮發(fā)性有機(jī)化合物的濃度及另外十種常見的對(duì)人體有危害的有機(jī)化合物濃度對(duì)產(chǎn)品評(píng)級(jí)，最高環(huán)保級(jí)別為A+，以下為A、B和C。

室內(nèi)家居以及裝修材料中過量VOCs對(duì)人體產(chǎn)生的危害最大，所以在裝飾裝修的時(shí)候要在自己經(jīng)濟(jì)能力承受的范圍內(nèi)盡可能選擇質(zhì)量好的、符合標(biāo)準(zhǔn)的裝飾裝修材料，尤其是油漆涂料一定要選擇質(zhì)量好的、符合檢測(cè)要求的，避免給自身的健康帶來隱患[3]。

5.2 創(chuàng)新VOCs的治理方法

5.2.1 生物處理法

生物處理法是近幾年興起的一種比較好的、環(huán)保有效的VOCs處理方法，通常可以采取直接微生物凈化法和綠植凈化法。綠植是家居空間凈化的必備之選，綠植有明顯的改善居室空氣質(zhì)量、吸收有害氣體的作用，綠蘿就是比較好的選擇。同時(shí)我們也可利用活性炭較強(qiáng)的吸附凈化功能，選用活性炭包、空氣凈化系統(tǒng)等來吸附空氣中的大分子氣體懸浮顆粒，通過強(qiáng)制空氣循環(huán)達(dá)到過濾凈化空氣的目的。

生物處理方法的應(yīng)用儼然成為VOCs領(lǐng)域研究中的核心關(guān)鍵，具備無環(huán)境污染等優(yōu)勢(shì)，利用厭氧菌和好氧菌進(jìn)行VOCs的降解。與此同時(shí)，生物降解方式成本較低，所以被廣泛應(yīng)用到VOCs治理中。但是該方式在具體應(yīng)用過程中，需要較長(zhǎng)的周期才能實(shí)現(xiàn)對(duì)VOCs的治理。針對(duì)企業(yè)VOCs產(chǎn)生情況而言，生物處理方式應(yīng)用不適合。

5.2.2 微波空氣凈化法

微波空氣凈化法是目前國(guó)內(nèi)比較前沿的一種凈化方法，它將過去常用的解吸方法轉(zhuǎn)化為利用微波解吸，微波的作用可以大大降低能量的消耗并且減少解吸的時(shí)間，更重要的是微波解吸技術(shù)的吸附劑可以多次重復(fù)利用，經(jīng)過20多次的使用仍然可以保持較好的吸附能力。該方式應(yīng)用成本較低，并且治理效果表現(xiàn)良好，所以該企業(yè)組合治理方式中包括該凈化方法。

5.2.3 光催化處理技術(shù)

針對(duì)VOCs的治理，光催化技術(shù)的應(yīng)用可以起到良好的治理效果。而該技術(shù)的主要應(yīng)用原理是利用活性炭為吸附劑，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行光催化劑的負(fù)載，如二氧化鋅、二氧化鈦催化元素，實(shí)現(xiàn)對(duì)VOCs的有效催化和降解。并且其降解后的物質(zhì)不會(huì)對(duì)水環(huán)境造成影響，避免對(duì)周圍環(huán)境造成二次污染和傷害。但是縱觀現(xiàn)階段針對(duì)光催化技術(shù)的應(yīng)用，雖然已經(jīng)取得一定成效，但是在催化劑光敏性方面仍需進(jìn)一步深入研究。

該方式具備速率高、效果強(qiáng)以及降解產(chǎn)物回收較為便利等特點(diǎn)，所以成為該企業(yè)VOCs治理中主要方式之一。

5.2.4 低溫等離子體凈化技術(shù)

該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)凈化方式存在問題的有效規(guī)避和解決。低溫等離子體凈化技術(shù)的應(yīng)用原理是通過對(duì)高能電子的應(yīng)用，利用碰撞的方式將能量傳遞到其他的粒子之中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)其他粒子的激發(fā)。而此時(shí)，其中部分粒子會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚曰鶊F(tuán)，并通過高能激發(fā)態(tài)躍遷，產(chǎn)生紫外線，以此將氣體分子割裂。與此同時(shí)，活性粒子可以實(shí)現(xiàn)對(duì)VOCs中有害物質(zhì)的直接降解，所產(chǎn)生的物質(zhì)不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成危害。

6 結(jié)束語

綜上所述，當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)和裝飾裝修以及日常生活中都會(huì)產(chǎn)生VOC，而過量的VOCs會(huì)對(duì)人的身體健康產(chǎn)生極大的威脅。目前解決過量VOC的方法主要有傳統(tǒng)的吸附法、燃燒法和創(chuàng)新的生物法、微波法等，相信在各方面的共同努力下，我們必定能尋找到更好的VOCs處理方法，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境建設(shè)。

參考文獻(xiàn)

[1]任彬彬.國(guó)內(nèi)外VOC檢測(cè)方法及標(biāo)準(zhǔn)解讀[J].建材與裝飾，2017（43）：58-59.

[2]黎煥珍.關(guān)于工業(yè)VOC的危害分析及治理技術(shù)探討[J].環(huán)境與發(fā)展，2019，31（2）：65-66.

[3]王進(jìn).VOC的成因及治理措施[J].區(qū)域治理，2018（51）：59.

[4]李月.關(guān)于VOC的排放以及控制措施探討[J].環(huán)境與發(fā)展，2018，30（9）：65-66.

收稿日期：2019-08-08

作者簡(jiǎn)介：楊寧貴（1986-），男，工程師，碩士研究生，研究方向?yàn)榄h(huán)境影響評(píng)價(jià)。