大气中VOCs的污染现状及治理技术研究进展
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作者:王瑜华
摘要：挥发性有机化合物属于造成PM2.5的直接原因，这使得大气中VOCs的污染治理向来受到业界的重点关注。基于此，本文将简单分析大气中VOCs的污染现状，并深入探讨大气中VOCs的治理技术
关键词：大气;VOCs;光催化组合技术
中图分类号：X701 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）05-00-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.05.047
Pollution status of VOCs in the atmosphere and research progress on its control technology
Wang Yuhua
（Jining Ecological Environment Bureau Qufu Branch，Jining Shandong 273100，China）
Abstract：Volatile organic compounds are the direct cause of PM2.5， which makes the pollution control of VOCs in the atmosphere has always been the focus of attention of the industry. Based on this， this paper will briefly analyze the pollution status of VOCs in the atmosphere， and discuss the treatment technology of VOCs in the atmosphere.
Key words：Atmosphere;VOCs;Photocatalytic combination technology
隨着环保力度不断加大，挥发性有机化合物的治理技术大量涌现，光催化组合技术、膜分离法均属于其中代表，这类技术的科学合理应用直接关系着大气中VOCs污染的治理效果。为最大化大气中VOCs治理技术的效用发挥，正是本文围绕该课题开展具体研究的原因所在。
1 大气中VOCs的污染现状
挥发性有机物的来源可细分为人为源和天然源。天然源主要包括森林草原火灾、火山喷发、植物排放，单萜烯和异戊二烯会因此大量排放;人为源主要包括流动源、固定源、无组织排放源，如化石燃料燃烧、废弃物燃烧、机动车排放、生物质燃烧、油漆挥发，有机氯化物、石油烃化合物、有机酮、苯系物等会因此大量排放。VOCs污染会造成严重的大气高空臭氧层破坏，人、生物也会受到多种形式的危害。受到大气中VOCs的污染影响，光化学烟雾广泛存在于我国很多城市，表1为我国各大城市大气中VOCs组分质量浓度，由此可直接了解到VOCs污染的严重情况。其中广州等发达地区的VOCs污染主要源于工业溶剂使用和汽车尾气，兰州、郑州等重工业区的VOCs污染主要源于石油生产、运输过程挥发，而济宁市大气中VOCs组分质量浓度则与上海、北京等地区类似，VOCs污染主要源于汽车尾气排放、燃料挥发和溶剂挥发[1]。
2 大气中VOCs污染治理技术
2.1 光催化组合技术
作为典型的大气中VOCs治理技术，光催化组合技术的应用流程可概括为：“异味气体—密封系统—收集风口—输送风管—预处理系统—循环液系统—复合光催化除臭装置—布气装置（Vaportek异味控制器）—离心风机—排放风管—引高排放”。深入分析可以发现，光催化组合技术的预处理由废气净化塔负责，恶臭气体中的絮状物和易溶于水的微细颗粒物可由此去除，NewBio-C植物提取液除臭效果较为优秀，会在废气净化塔内与异味气体充分接触，同时将酸碱化学物质加入循环水箱内，即可实现一定废气的中和，进一步有提升除臭效果。在完成废气水洗处理后，需采用丝网除沫器除雾脱水，这一高效的气液分离装置可较好服务于源头层面的大气中VOCs治理。在完成废气的初步处理后，需将处理产物送至复合光催化金属镍网单元，作为一种先进的纳米复合技术，复合光催化泡沫金属实现了泡沫镍与纳米光触媒材料优良特性的整合，因此技术能够较好服务于大气中VOCs治理。在完成前级预处理后，废气的最大臭味污染问题往往无法得到根本解决，因此采用可实现95%以上恶臭去除率的Vaportek异味控制箱技术，将其安装在烟囱和复合光催化装置出口间的管路中，通过利用负压，臭味粒子可从除臭箱被带走，最终，废气在处理达标后即可通过15m高烟囱的排放管道排出。
2.2 膜分离法
膜分离法同样大量应用于大气VOCs污染治理，可细分为气体膜分离、膜接触器、蒸汽渗透等，在天然气分离、浓缩氮气分离、空气中富集氧气等领域，膜分离法早已实现广泛应用，用于VOCs回收的气体分离膜装置也在近年来大量涌现。在具体实践中，废气中的VOCs可通过压缩、冷凝与气体膜分离集成系统回收，以此治理大气VOCs污染。
2.3 吸附法
作为较为基础的大气VOCs污染治理技术，吸附法可较好处理流体混合物，通过利用多孔性固体吸附剂，即可在固体表面上浓缩一种或数种组分，分离目的也可由此实现。吸附法可较好服务于含碳氢化合物废气等高通过量低浓度有机废气，并具备净化效率高、操作方便、无二次污染、去除率高、可实现自动控制等优点，但由于吸附剂很容易因废气中的胶粒物质等杂质而失效，无法较好处理高浓度有机气体，且吸附剂需要再生，吸附法的实用性受到一定影响。在吸附法的具体应用中，吸附剂的种类直接影响VOCs去除率，温度、压力、湿度及VOCs的浓度与组分也会带来类似影响。硅胶、活性氧化铝、柱状赫土、分子筛、沸石、活性炭均属于吸附法常用的吸附剂，其中商业化的活性炭空气净化器可实现90%的VOCs去除率，该技术的实用性可见一斑[2]。 2.4 液体吸收法
液体吸收法同样可较好服务于大气VOCs污染治理，该方法可同时实现有价值物质的回收，且在气态污染物消除方面的表现也较为优秀。结合相关实际调研可以发现，液体吸收法可处理的VOCs气体流量、浓度应分别处于3000～15000m3/h与0.05～0.5%（体积分数）区间，且拥有95～98%的去除率。液体吸收法具备投资少、吸收剂价格便宜、运行费用低、工艺流程简单等优势，较为适用于废气流量较大、压力较高、温度较低、浓度较高情況下的VOCs治理，在化工、金属清洗、黏结、绝缘材料、喷漆等行业均有着较高应用价值。但值得注意的是，液体吸收法同时存在需要定期更换吸收剂、对设备要求较高、设备易受腐蚀等不足[3]。
2.5 催化燃烧法
在基于催化燃烧法的大气VOCs污染治理中，需在较低温度下配合催化剂彻底实现废气可燃组分的氧化分解，以此实现废气处理净化。催化燃烧法适用于可在高温下分解或可燃的有机气体，并具备无火焰燃烧、起燃温度低、对可燃组分热值和浓度限值较小、安全性好、辅助燃料消耗少、可消除恶臭、NOx的产生减少等优势，但同时也存在工艺条件要求严格、废气中不得存在尘粒和雾滴、不允许采用有毒催化剂物质等缺陷。因此燃烧过程中产生大量氮氧化物和硫氧化物的废气不适合采用催化燃烧法。
3 结论
大气中VOCs的污染治理需关注多方面因素影响。在此基础上，本文涉及的光催化组合技术、膜分离法、吸附法、液体吸收法、催化燃烧法等内容，则提供了可行性较高的大气VOCs污染治理路径。为进一步提升大气VOCs污染治理水平，生物处理技术、纳米复合技术等新型技术的积极应用必须得到重视，大气VOCs污染治理技术选用的针对性也需要得到保障。
参考文献
[1]彭成辉，黄仲文，黄岑彦.宁波市东部地区大气中有机氯污染物的时空分布和污染特征[J].农业环境科学学报，2019，38（04）：787-797.
[2]张静星，布多，王璞.大气中持久性有机污染物被动采样技术及其在偏远区域的应用研究进展[J].中国科学：化学，2018，48（10）：1171-1184.
[3]杨文.大气中有机氯污染物的污染特征[D].青岛：青岛大学，2008.
[4]王晓燕.大气中持久性有机污染物检测方法探究[J].环境与发展，2019，31（11）：112+118.
收稿日期：2020-03-29
作者简介：王瑜华（1971-），女，回族，本科学历，理学学士，工程师，研究方向为环境监测。
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