VOCs

1、概念定義  

所謂VOCs，是指特定條件下具有揮發性的有機化合物的統稱。具有揮發性的有機化合物主要包括非甲烷總烴（烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴）、含氧有機化合物（醛、酮、醇、醚等）、鹵代烴、含氮化合物、含硫化合物等。

近年來隨著經濟的發展，化工企業的大量新起，在加上環保投資力度的不夠，導致了大量工業有機廢氣的排放 ，使得大氣環境質量下降，給人體健康來嚴重危害，給國民經濟造成巨大損失 ，因此 ，需要加大對有機廢氣的處理。對有機廢氣的治理，人們早就有研究 ，而且已經開發出一些卓有成效的控制技術，如廣泛采用并且研究較多的有熱破壞法、冷凝法、吸收法等，近年來形成的新控制技術有生物膜法、 電暈法、 等離子體分解法等。本文將對上述方法作較為詳細的介紹。          
   

2、VOCs來源  

VOCS來源廣泛，涉及生產、生活等許多途徑。VOCS主要有工業固定源、機動車尾氣排放源和日常生活源等3個方面。

工業固定源是主要排放源

不同行業VOCS排放的環境、排放的物質、排放特征以及治理技術都不盡相同

產生VOCS的工業行業眾多，包括石油煉制、有機化工、醫藥、食品、日用品、輪胎制造等VOCS生產行業，以及包裝印刷、機械制造、電子產品制造、交通設備制造、人造板與家具制造等以VOCS產品為原料的制造行業。

不同行業VOCS排放的環境、排放的物質、排放特征以及治理技術都不盡相同。比如石油化工行業排放VOCS主要在生產過程、燃料油和有機溶劑輸配儲存過程中，排放的組分主要有苯系物、有機鹵化物氟利昂系列、有機銅、胺等，采用燃燒方式或吸收、吸附或冷凝處理技術。煉油行業排放VOCS主要在煉油過程中，排放組分主要有氯乙烷、三氯甲烷、硫化物，采用催化燃燒技術處理。因此，需要結合行業排放特征，制定適宜的VOCS行業標準。

生活源排放危害不容忽視

汽車、新居涂料裝潢、秸稈燃燒，廚房油煙無組織排放。

近幾年，我國機動車保有量持續快速增長，汽油、柴油的使用量逐年增大，特別是中東部城市機動車尾氣排放VOCS已成為空氣污染的首要因素，機動車尾氣VOCS排放治理不容忽視。

研究發現，汽油機動車排放的VOCS中含有苯、甲苯和二甲苯等苯系物，柴油機動車尾氣富含丙酮、丙烯和丙烷等短鏈碳氫化合物。

在日常生活中，能產生VOCS的環節主要為新居涂料裝潢、生物質燃燒和炒菜做飯產生的油煙等。新涂料裝潢產生的VOCS含量與組分主要是由所使用涂料的成分決定。裝潢過程中產生的VOCS在短時間內濃度高，成分復雜，無組織排放，不易擴散，對人體健康危害較大。    

我國有些農村特別是中西部地區，把植物秸稈和木柴等生物質作為取暖、做飯的燃料。在收割播種時節，有些地方的農民將秸稈就地 燒排放的VOCS主要是芳香烴和醛類化合物。

作為面源污染的廚房油煙帶來的VOCS不容忽視，無組織性排放，廚房油煙VOCS中主要污染物為乙醇和丙烷，當前我國餐館油煙去除效率不足30%，對環境影響顯著，醛類是影響油煙排放源臭氣指數的主要污染物，廚房排放油煙中含氧有機物和烯烴是其光化學活性的主要貢獻者。

在我國已作為污染物開始系統控制和防治。從2015年10月1日起，對石油化工、包裝印刷等行業開始征收VOCs排污費。

業內人士認為，總體來說，VOCs治理有兩類基本技術，一類是回收技術，治理的基本思路是對排放的VOCs進行吸收、過濾、分離，然后進行提純等處理，再資源化循環利用。比如吸附回收技術、吸收技術和膜技術等。另一類是銷毀技術，處理的基本思路是通過燃燒等化學反應，把排放的VOCs分解化合轉化為其他無毒無害的物質。比如燃燒技術、生物技術和等離子體技術等。目前，這兩類技術都得到研究和應用。          
   

3、常見VOCs治理技術  

常見VOCs治理技術主要有：溶劑吸收法（物理吸收/化學吸附）、吸附法（界面吸附作用）、熱破壞法（燃燒反應）、生物法（生物降解作用）、低溫等離子體技術（氧化反應）、微波催化氧化技術（氧化反應）、半導體光催化技術（氧化反應）、臭氧分解法（氧化反應）。

3.1溶劑吸收法  

溶劑吸收法采用低揮發或不揮發性溶劑對VOCs 進行吸收，在利用VOCs 分子和吸收劑物理性質的差異進行分離。吸收效果主要取決于吸收劑的吸收性能和吸收設備的結構特征。在環境工程中，吸收法是控制大氣污染的重要手段之一。該方法是以液體溶劑作為吸收劑，使廢氣中的有害成分被液體吸收，從而達到凈化的。其吸收過程是氣相和液相之間進行氣體分子擴散或者是湍流擴散進行物質轉移。由于吸收法治理氣態污染物技術成熟，設計及操作經驗豐富，適用性強，對處理大風量、常溫、低濃度有機廢氣比較有效且費用低，而且能將污染物轉化為有用產品，不足在于吸收劑后處理投資大，對有機成分選擇性大，易出現二次污染。影響吸收效率的因素主要有:有機物在吸收劑，卜的溶解度;有機廢氣的濃度;吸收器的結構形式，如填料塔、噴淋塔;液氣比、溫度等操作參數。

日本人研究利用了用環糊精作為有機鹵化物的吸收材料 ，根據環糊精對有機鹵化物親合性極強的原理 ，將環糊精的水溶液作為吸收劑對有機鹵化物氣體進行吸收。這種吸收劑具有無毒不污染 ，捕集后解吸率高 ，回收節省能源 ，可反復使用的優點    

該裝置的主要特征:

1）采用活性碳纖維吸付方式。 

2）吸附回收率可以達到99%以上。    

3）吸付后的排氣可以達到5ppm以下。

4）根據溶劑種類配備專用活性碳纖維。

5）該設備在中國軟包裝行業，電池膜制造行業已發揮效益。

6）設備24時間使用時約1年多就可收回投資成本。

3.2吸附法  

吸附法的應用廣泛，具有能耗低、 工藝成熟、 去除率高、凈化徹底、易于推廣的優點，有很好的環境和經濟效益。缺點是設備龐大，流程復雜，當廢氣中有膠粒物質或其他雜質時，吸附劑易中毒。吸附法主要用于低濃度 ，高通量可揮法性有機物（VOCs）的處理。決定吸附法處理VOCs的關鍵是吸附劑，吸附劑應具有密集的細孔結構、內表面積大、吸附性能好、化學性質穩定、不易破碎、對空氣阻力小等性能，常用的有活性炭、氧化鋁、硅膠、人工沸石等。

目前，多數采用活性炭，其去除效率高。活性炭有粒狀和纖維狀兩類。顆粒狀活性炭結構氣孔均勻，除小孔外，還有 10～100nm的中孔和 1 . 5～5um的大孔 ，處理氣體從外向內擴散 ，吸附脫附都較慢;而纖維活性炭孔徑分布均勻 ，孔徑小且絕大多數是1.5～3nm的微孔 ，由于小孔都向外 ，氣體擴散距離短 ，因而吸附脫附快。經過氧化鐵或氫氧化鈉或臭氧處理的活性炭往往具有更好的吸附性能。

吸附工藝適合低濃度情況，需要提供能量進行脫附再生，脫附出來的高濃度污染物需要進行再處理。燃燒工藝：適合高濃度情況，合適的設計工藝可以在只需要補充少量能源情況下維持燃燒，并且可以產生富裕能量，可以徹底分解污染物，催化燃燒的運行費用更低。