挥发性有机污染物治理现状及未来发展

挥发性有机污染物(VOCs)治理现状及未来发展黄晓玲【摘要】改革开放三十多年来，我国经济得到了快速的发展，然而，很多环境问题也随之而来，污染物的种类也越来越多，挥发性有机物(VOCs)是一类具有刺激性、致畸、致癌、致突变作用、易燃易爆的有机物，极大的威胁着人体和生态系统健康.本文阐述了挥发性有机物的特征及危害，分析了挥发性有机物的治理现状，并对未来的发展提出一些对策措施，以期为类似的工程及同行提供参考和经验.【期刊名称】《低碳世界》【年(卷)，期】2015(000)034【总页数】2页(P2-3)【关键词】挥发性有机物;治理现状;未来发展【作者】黄晓玲【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】X701挥发性有机污染物(VOCs)是空气中普遍存在的一种对环境影响极大的有机污染物，其主要源于石油化工生产、污水以及垃圾处理厂、汽油发动机尾气、制药等行业。VOCs中含有大量有害物质，对环境安全以及人类生存繁衍产生了严重的威胁。因此，对空气中VOCs的监测和治理显得尤为重要。随着我国经济的发展，VOCs的污染已经成为目前我国重点城市群和重点区域大气复合污染的重要前体物质之一。2010年5月国务院办公厅正式地从国家层面上提出了加强挥发性有机物污染防治工作的要求，将VOCs和SO2、NOx与颗粒物一起列为改善大气环境质量的优控重点污染物。2.1工业固定排放源VOCs的特征石油化工使用的燃料油、储存和输配有机溶剂的过程产生的有机氯化物、胺、醇、氟里昂系列、苯系物、醚、酯、有机酮、酸和石油烃化合物等具排放量大且浓度高的特点。炼油行业炼油工艺氯乙烷、三氯甲烷、硫化物等浓度高，排放量大的特点。化学原料生产各种有机物的生产工艺有机氯化物、苯系物、硫化物等具有脱硫环节排放量大浓度高的特点。制药工程中化学反应、生物发酵、分离精制、溶剂回收、制剂加工中产生的等有机溶剂使用丙酮、苯、工艺甲醇、二氯甲烷、乙酸乙酯、甲苯、二甲基甲酰胺、二甲苯、三乙胺、正丙醇、醋酸丁酯、乙醇、环氧乙烷、乙腈、异丙醇、甲醛等有机溶剂具有浓度高，成分复杂、常含有酸性气体、普通有机物和恶臭气味的特点。炼焦行业机械化焦炉的装煤、推焦、熄焦、脱硫等工序产生的苯、酚类、非甲烷总烃和苯并芘等有机污染物排放量适中，但其污染浓度高。合成纤维比如溶剂纺丝和熔融纺丝过程中使用大量的有机溶剂二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙醛、乙二醇、三甘醇和纺丝油剂等具有浓度高，排放量大的特点。2.2机动车尾气排放源的排放特征排放特征主要表现为：氯代烃、苯系物和烷烃是机动车尾气排放的VOCs的基本组分；轿车排放非甲烷烃类化合物的组分含量为：炔烃小于芳香烃，芳香烃小于烷烃；柴油车排放的VOCs较低，通常低于其他燃料车型；柴油车和汽油车的VOCs尾气浓度低于摩动车。因此，对于机动车托车和LPG助尾气排放源的治理应重点关注淘汰落后排放设施、提高发动机燃烧效率和燃油标准。机动车尾气排放源VOCs排放的主要特征为：排放的无组织性，涉及社会的每一位成员，机动车尾气排放源VOCs中主要污染物为乙醇和丙烷，机动车尾气排放源VOCs去除效率不足30%，对环境影响显著，醛类是影响油烟排放源臭气指数的主要污染物，机动车尾气排放源VOCs平均嗅阈值与丁醛嗅阈值相当，机动车尾气排放源VOCs中含氧有机物和烯烃是其光化学活性的主要贡献者。当前，各种无机污染物及有机污染物被大量排放，严重影响了环境的质量，对人类的健康构成了很大的威胁。论其来源，这些污染物一般来自生活污染源、工业废气排放源以及交通污染源。然而，处理这些污染物的传统气体净化技术具有周期长、投资大、运行费用高的特点，比如生物膜法、光分解法、热破坏法、电晕法等，并且这些方法的处理效果也已经难以满足越来越严格的排放法规，比如热破坏法，是当前研究较多同时被应用得比较广泛的一种VOCs治理方法，被分为催化燃烧和接燃烧两种。VOCs的热破坏可能包含一系列的自由基和聚合分解反应；热分解、热裂解和氧化是最重要的VOCs的破坏机理。脉冲电晕法去除VOCs的基本原理是通过验陡峭、脉冲窄的高压脉电晕的电，生物膜法就是将微生物固定附着在多孔性。在常温常压下产生大量高能电子和O、OH等活性粒子，获得非平衡等离子体，可以对有害物质分子进行氧化降解反应，达到使污染物最终无害化的目的。使用光对VOCs进行分解有两种形式：一种是直接光照在波长合适时，VOCs分解；另一种是催化剂存在下，光照VOCs使之分解。光催化剂的基本原理就是在一定波长照射下，光催化剂使H2O生成-OH，然后-OH将VOCs氧化成二氧化碳、水。由于其相中具有较高的分子扩散和质量传递速率及较易进行的链反应，光催化剂对气相化学污染物的活性比水溶液中高得多。因此人们正在寻求新的方法和途径。根据中国塑料加工工业协会复合膜制品专业委员会秘书处2014年7~9月开展了百家企业VOCs治理现状调研结果显示按企业现状分析，100家接受调查企业中，已有21家企业安装或部分安装了VOCs治理设施。按设备现状分析，100家调查企业共有印刷机469台、干式复合机372台、涂布机21台。已安装VOCs治理设施的干式复合机117台，占调查干式复合机总数的31.5%;21台涂布机均未安装VOCs治理设施。按未来治理意向分析，目前有36家企业计划在印刷工序安装VOCs治理设施，占调查企业总数的36%，有31家企业计划在干式复合工序安装VOCs治理设施，占干式复合机90台，占调查企业总数的24.2%，有4家企业计划在7台涂布机上安装VOCs治理设施占调查涂布机总数的33.3%。大中型企业，特别是北京、广东、上海、江苏、浙江等政府环保要求高地方的企业治理意向较强，小型企业（北京市企业除外）治理意向淡薄。按治理投资分析，计划上马VOCs治理设施的企业的计划投资总额为2.32亿元，然而，部分有治理意向的企业对VOCs治理投入估算不足。综上，可以说大多数行业的VOCs治理现状欠如人意，未来治理工作任重道远。总之，当前挥发有机物VOCs治理中存在治理技术不够成熟，治理思路不够清晰的问题，需要得到及时的正确指引；存在治理资金不足，投资乏力的问题，需要支持；同时，相关企业担心政策不落实，执法不公平，需要良好环境。4.1挥发性有机污染物（VOCs）监测技术4.1.1膜萃取气相色谱技术近年来，利用膜技术处理样品已成为了多种条件下的首选。在膜萃取过程中，不存在两相间的混合，可以有效消除乳液状的形成并减少溶剂的消耗量，样品可以与萃取剂连续接触，有效保证了监测过程的连续性和实时性。在利用该技术监测空气中的VOCs时，空气连续流过中空纤维膜，VOCs组分有选择性地透过膜流入到惰性气体氮气流中，在微阱中VOCs被收集和浓缩，通过直接电加热形成具有一定时间间隔注射的脉冲导入连续进样。膜萃取进样通常需要经过一定的时间使膜渗透达到一个相对稳定的状态，从而保证监测结果的准确性。4.1.2TDLAS技术近年来，在环境监测工作中，激光光谱技术的应用成为了一个非常活跃的研究领域。利用激光功率密度高、光子通量大等特性，相继建立了和发展了多种激光光谱分析方法，其中TDLAS技术更以其灵敏度高、选择性好、实时、动态等多种特点迅速发展起来，应用范围也越来越广泛。TDLAS技术利用波长调制技术在1s的检测时间内可以达到ppm级甚至ppb级，监测灵敏度可以提高超过100倍，同时，其能够在高温、高压、高腐蚀等恶劣环境下进行测试，是当前恶劣条件下气体污染物监测的首选技术。4.2挥发性有机污染物（VOCs）治理技术4.2.1吸附-解吸技术（1）微波解吸法，微波解吸的技术，也是一种很有前景的VOCs处理新技术，国外目前已有实现该法的应用。微波能的使用不仅使再生后的吸附剂仍保持原有的吸附能力和表面积，且解吸时间短，耗能少。微波解吸技术无论是从经济效益还是环保效益方面来看，都比传统的再生技术表现更好的优越性。吸附技术的流程如图1。（2）超声波解吸的方法，即利用超声波产生足够的热能，增强对吸附剂解吸的能力，从而达到处理污染物的一种解析法。据最新研究发现，使用超声波能够很容易的解吸聚合树脂以及活性炭等污染物质，另外，使用超声波解吸能够使得解吸速率得到提高，使得解吸所需的活化能减少。根据对超声场条件下的吸附相平衡关系，超声波能越强的区域吸附剂的吸附能力越小，这会使得解吸速度得到强化，超声波的存在能使体系的相平衡状态朝吸附量减少的方向移动。但是，这种技术在解吸原理上仍存在些问题，有待进一步的研究探讨。目前该技术仍没有其应用的报道。4.2.2低温等离子体-光催化技术低温等离子体-光催化技术是一项新兴的技术，在环境领域的应用前景十分广阔。它集光催化技术以及低温等离子体技术的优点于一身。据最新的研究表明，它能够有效的治理空气中的污染物，性能较为优良。目前为止，低温等离子体技术已经成功应用于烟气脱硫、脱氮、温室气处理和VOCs的降解。但是这些应用都普遍存在着一些难题为突破，而将光催化和低温等离子体相结合，不仅能够优化低温等离子体技术，而且能够解决光催化技术的一些难点。两者结合的方法操作条件更加温和，能耗进一步降低，过程中的副产物也得到了抑制。挥发性有机物是一类比较难降解的气体，尤其是苯系物，传统的方法不但难以实现较高降解率而且极易产生二次污染。而利用等离子体光催化技术处理后则能使之迅速降解，并且基本无二次污染，处理效率比单一的等离子体技术和光催化技术都有明显的提高。该法的优点是净化率稳定、操作维护简单方便、运行稳定。缺点是使用成本高、投资较高、等离子表面模块容易被污染从而降低其处理效率和使用寿命。综上所述，由于VOCs的种类繁多，性质各异，排放条件多样，目前已经形成了一系列的VOCs废气实用治理技术。首先需要充分了解不同治理技术的特点及其有效的使用范围，对于特定的含VOCs废气的治理，从技术上和经济上进行综合评估，以实现最佳的治理效果。【相关文献】胡睿.挥发性有机污染物(VOCs)治理进展及发展前沿思考[J].环境与可持续发展，2014(01):219-221.刘昌新，王宇飞，郝郑平，王