VOCs挥发性有机物治理技术的应用

李玮

天津迪兰奥特环保科技开发有限公司 天津市 300191

摘要：挥发性有机物（VOCS）是主要大气污染物质，也是形成PM2.5和臭氧的重要前体。强化挥发性有机物控制，是改善大气环境的重要途径。VOCS通过光解反应或者与OH－、NO3－和O3的氧化反应进行转化和去除。VOCS的氧化过程会打破NO2－NO－O3三者之间的平衡，导致O3的生成和积累。

关键词：挥发性有机物，检测方法与注意事项，治理技术

引言

近年来，我国努力加强空气污染管理，改善空气质量，并取得了良好效果。但是，挥发性有机化合物仍然是我国空气污染管理中的一个严重问题。与其他物质相比，我国对挥发性有机化合物的管理基础相对薄弱，因此在管理过程中还存在一定缺陷。VOCs存在于石油化工，石油运输，包装和印刷等多个行业中。现阶段，为了进一步改善我国的空气质量，有必要加强对挥发性有机化合物的控制。

1VOCs来源及其危害

1.1VOCs来源

VOCs的来源包括天然源和人为源。天然源是指森林、草原、海洋等植物排放;人为源则可分为固定源和流动源两大类，其中固定源包括化石燃料和生物质(秸秆、木材)燃烧，溶剂使用、工业过程(如石油化工、炼钢炼焦)等。流动源指所有和机动车、船、飞机等交通工具相关的排放。此外，这些VOCs排放到大气中，在光照等条件下通过化学反应可生成新的VOCs，即所谓的VOCs二次来源。此外VOCs的排放量也是变化的，在城市地区，早晚上下班高峰期，机动车尾气排放是VOCs的重要来源;午后由于温度升高，VOCs主要来源是油品或溶剂的挥发泄露;夜晚环境中的VOCs则主要是白天排放VOCs的累积。从季节变化来看，天然源植物排放和二次生成是夏季VOCs的重要来源，燃煤等则会在冬季的贡献率更大。

1.2VOCs对环境的危害

VOCs对环境的危害较大，它们主要包括以下方面，由于大多数VOCs具有毒性，可以使人畜昏迷，导致死亡，有些VOCs本身具有恶臭，还有一部分VOCs具有致癌性，容易使人类患有癌细胞，如氯乙烯、苯、多环芳烃、甲醛等，都能够导致人体患有癌细胞;同时，对于空气中多数的VOCs，它们还具有易燃易爆的性能，这种易燃易爆的性能，都会对生产企业带来严重的不安全性;因为这些VOCs，在阳光照射下，就会和阳光发生化学反应，如大气中的氮氧化合物、碳氢化合物与氧化剂可以发生光化学反应，这些物质就生成光化学烟雾，它们可以产生二次污染，这些二次污染产物，对人类的健康影响很大，由于这些二次污染物的存在，可以对人类的健康，带来更大的危害;还有一些VOCs物质，也对人类的健康影响很大，如卤烃类的VOCs，由于这些物质可以破坏臭氧层，就给地球的生存带来严重的威胁;同时，由于空气中对于挥发性有机化合物中的芳香烃(如:二甲苯、甲苯等)及含氧碳氢化合物(如:乙醇、酮、酯等)，也对大气带来威胁，这主要是由于这些物质的挥发性较大，如果扩散在大气中，它们就很容易扩散，就会严重的污染大气，严重的污染环境和影响人体健康。

2挥发性有机物VOCs监测方法

通过上述的分析发现，挥发性有机物无论对于我们生活的环境还是我们自身的健康安全来说都有着严重的影响，通过对这些物质进行合理的监测能够让我们清楚的掌握该物质的含量，以便于选择更好的居住环境同时对该物质进行采取有效的治理手段。目前针对其监测的方法主要有以下三种：

2.1基于膜技术的气相色谱法

在现在的应用中通过生物膜进行分离的技术愈加成熟，所以利用膜技术分析物质应用非常广泛。膜萃取气相色谱技术在实施的过程中，先将挥发性有机物通过纤维膜，此时能够较好的过滤掉其他物质。同时利用惰性气体与挥发性有机物进行结合，并将结合的产物吸收和压缩。经过一段的反应之后，萃取将会达到一个饱和状态，此时再进行分离。容易产生两相间的混合，产生乳状液体，所以在进行监测过程中一定要避免两相间混合，同时降低溶剂的消耗量。

2.2质子转移反应质谱

因VOCs活性率高，在采集样品、器具分析等方面，存在一定的难度，采用质子转移反应质谱的方法，可以有效解决这些问题。质子转移反应质谱方法具体如下：采用自动采样系统进行进样，然后进入质子分离。采用此种分析方法具有以下优势：一方面采用自动进样，可以有效防止混乱情况的出现，保证监测的准确性。另一方面，此分析方法不需要有浓缩的过程，效率高、灵敏度高。

2.3吸附剂富集检测法

富集监测时通过固体吸收剂，将收集到的挥发性有机物进行压缩，当浓缩到一定程度之后，挥发性有机物更容易发现和提取。这种方式可以将采样样品直接进行压缩，简单实用。同时，为了检测有害气体的浓度，可以采用吸附管，利用其计算有害物质的平均浓度，进而判断挥发性有机物的含量。

3挥发性有机物VOCs治理技术

3.1冷凝回收技术

所谓冷凝回收技术主要是通过增加空气压力或冷却的方法使气态VOCs转化为其他形式的有机物，然后利用其物理性质将其与不同温度下的其他气体分离。冷凝回收技术的主要缺点是需要在高压、低温下消耗大量能量，不能净化部分中、高挥发性气体。它的设备成本较高，但总成本与其他技术相比相对较低。其优点是可以净化高浓度、沸点高的气体，并通过催化燃烧等辅助方法表现出更好的性能。

3.2膜基吸收回收技术没讲明白

膜基吸收回收技术。膜基吸收是应用中空纤维微孔膜，在传质过程中起到气液两相隔膜的作用。膜的表面可以防止气相和液相接触，气体从一侧气相穿过膜微孔扩散到另一侧的液相，避免乳化。在处理挥发性有机VOCs时，与其他技术相比，膜吸收技术能否有效利用取决于吸收剂的选择。高热稳定性的吸收剂在热再生的条件下不发生降解，可保证吸收剂的浓度和活性。相对于其他分离回收技术，膜基吸收回收技术操作流程方便，回收效率高，能耗低，无二次污染，具有较强的经济竞争性。

3.3生物净化技术

生物净化技术是在适宜环境中，附着在滤料介质中的微生物，利用废气中的有机物作为碳源进行氧化、代谢、消化等生理过程，从而将有机物转化为二氧化碳和水等。常见的生物滴滤法通过选用无机填料，增加水和营养物的连续喷淋装置，实现净化装置长期循环运行。20世纪30年代，生物净化技术首次应用于处理H2S等恶臭气体，现已发展成为净化有机废气和恶臭物质的主要方法之一，在日本、德国、美国广泛应用。我国生物净化技术研究起步较晚，目前集中在生化降解途径分析、难降解有机物去除、混合废气去除、新型填料介质开发等方面。如，填料应具备高结构强度、低膨胀性、大表面积、高孔隙率、高持水能力，以及对酸碱具有较好的缓冲能力等特性。

结束语

由于VOCs的种类繁多，性质各异，因此在处理时也需要不同的途径，由于VOCs的排放状况多样，在处理VOCs方法也会根据不同情况进行选择。因此，在治理VOCs时，需要充分了解对VOCs的不同治理技术及其有效的使用范围，尽量达到处理的最大效应，使特定含VOCs的废气得到有效的治理，这就需要进行综合评估，才能够达到实现最佳的治理效果，使环境得到最佳的保护。

参考文献

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