摘要：挥发性有机化合物的排放是臭氧和细颗粒物(PM2.5)污染形成的重要前兆，在雾霾形成中起着重要作用。化工行业是挥发性有机化合物排放的主要行业之一，本文通过对化工行业VOC废气产生环节和处理方法进行了分析，对现有处理方法的优缺点和适用条件进行了讨论，从而全面论述了VOC废气处理技术和管理要求，为了让对VOC废气污染控制一定的贡献。
关键词：VOC；废气治理；技术；
引言：
近年来，我国的节能减排工作取得了巨大成就，SO2、NOx、烟粉尘等主要大气污染物的排放削减，但减排工作未能完全反映环境空气质量改善工作，全国近年来频繁发生的臭气扰民事件，局部区域阴霾越来越严重，VOC排放量仍在持续上升。为了提高环境空气质量，迫切需要加强全面对VOC污染的防治。国家发布了《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》，化工行业是一个VOC废气重点整治的之一，需要从工业生产的各个环节方面综合防治VOC废气污染，有针对性的应用先进的处理技术，VOC废气排放量削减，从源减少雾霾的前体，有效改善空气质量，提高人们生活幸福感的水平。
一、 VOC废气的概念
VOC废气主要为指挥发性有机污染物气体，包括有非甲烷烃类、含氧有机物、氯化有机物、含氮有机物、含硫有机物等，是参与大气光化学反应的有机化合物，是臭氧和细颗粒物(PM2.5)污染的重要前体的形成。
二、 目前我国VOC废气治理的现状及问题
1、废物回收利用的冷却凝固治理技术
这是一个常见的废气处理技术目前主要用于气体在温度极低的情况下将成为液体，这样就可以使废气中有害物质和VOC有机物质进行有效分离，废气中VOC有机物会回收利用，并将摆脱有害物质。这种方式操作简单易行，但面对冶炼行业或其他烟花燃放等高危物体排放出的废气，VOC的含量不是很高，一般的冷却技术难以分离，必须投入更多的成本和其他先进的冷凝器来帮助其回收。因此，该处理技术存在一定的局限性，不适合难度大、面积大的VOC废气处理。
2、燃烧毁灭式治理
燃烧毁灭式，顾名思义是使用燃烧的方式进行分解VOC废气。根据操作方法不同，还可分为三种类型：一种是直接把VOC废气作为可燃物进行焚烧处理，其优点是摧毁效率较高，缺点是对于那些含量少的废气很难去除干净。二是添加助燃物质的燃烧方法，在这种燃烧方法中，VOC 废气是一种催化燃烧法，可以加速VOC废气的燃烧处理速度，但相对来说成本加大。第三种是催化燃烧法，因催化剂的作用，使该燃烧处理技术对温度的依赖性不高，从而可以降低成本和人工成本，受到人们的青睐，已被广泛应用。
3、水溶解式治理
挥发性有机化合物废气处理技术是利用废气中有害物质遇水进行溶解的原理，然后被微生物吸收，在新陈代谢和自我生长的过程中逐渐变成无害物质，对空气和环境没有危害。该方法操作简单，但大量的废气处理会造成水资源的浪费，因此只适用于小范围的VOC废气治理，不适用于长期使用和推广。
三、VOC废气处理技术
VOC废气处理技术基本分为回收技术和销毁技术两大类。
1、回收技术
回收技术是通过物理方法，改变温度、压力，或采用选择性吸附剂和选择性渗透膜等等方法进行有机污染物的浓缩和分离方法，包括冷凝技术、吸收技术、吸附技术、膜分离技术等。
1.1 冷凝技术
利用在不同温度下的物质具有不同的饱和蒸气压性质，采用降低系统温度或提高系统压力，让处于蒸汽状态的污染物冷凝，与废气中分离出来的过程。一般适用于高浓度、高沸点、小气量、单组分VOC废气净化。
1.2 吸收技术
采用低挥发性和不挥发性液体为吸收剂，通过吸收装置在吸收剂利用废气中各种组分中的溶解度或化学反应特性上的不同组分，让废气中的有害组分被吸收剂吸收，而达到净化废气的目的。一般适用于气量大、浓度高、温度低、压力大的VOC废气净化。
1.3 吸附技术
利用固体吸附剂对废气中各组分不同吸附选择性而分离的方法。挥发性有机化合物主要通过吸附被浓缩到吸附剂表面上，然后再进行一次性抛弃、蒸汽脱附回收、真空脱附回收或热脱附催化燃烧处理。一般适用于气量大、浓度低、净化要求高的VOC废气净化。吸附法是最经典、最常见的VOCs净化技术，也是工业中主流的VOCs治理技术之一。
1.4 膜分离技术
利用天然或人工合成的膜材料中分离污染物的过程。首先废气进入压缩机压缩冷凝，并对冷却下来的有机物进行回收，其余的再进入膜分离单元后分为两股，一股再回到压缩机进行处理，一股处理后排出。该方法是一种新型高效分离方法，一般适用于浓度低、气量小、回收价值高的VOC废气处理。
2、销毁技术
销毁技术是通过化学或生化反应，是用热、光、催化剂或微生物等转化有机化合物成为无害的无机小分子化合物如二氧化碳和水等的方法，主要包括热力焚烧、催化燃烧、生物氧化、低温等离子体破坏及光催化氧化技术等。
2.1 热力焚烧技术
热力焚烧法是指把废气加热和控制燃烧温度高于700℃，在这个温度下，大部分的有机物可以分解成二氧化碳和水，去除效率可达95%以上。
基本能处理所有VOC的废气，但投资成本高，尤其是浓度低时，需要补充染料，运行成本高。主要方法包括直接热力焚烧化、蓄热式焚烧法(RTO)和锅炉热力焚烧化。
2.2催化燃烧技术
催化燃烧法是使用催化剂在低温下分离挥发性有机化合物氧化，反应温度通常在250 ~ 250℃之间。由于催化燃烧法的温度较低，与热力焚烧法相比，设备的运行成本较低。
当废气中含有可能导致催化剂中毒或容易产生二噬英的物质如含硫、卤素时，不宜采用催化燃烧法。剩下的VOC基本上都可以，尤其是中等浓度的废气。
2.3 生物处理技术
有机物质从废气中通过双膜理论的方式扩散到生物膜，然后利用微生物代谢活性把复杂的有机物质转化为简单、无毒的无机质和其他细胞质。主要包括生物过滤床、生物洗涤床和生物滴滤床等方式，一般用于可生物降解的低浓度VOC废气。
2.4 低温等离子体技术
在常温常压下，通过高压脉冲放电产生高能电子、离子、自由基等活性粒子，和VOC废气共同发生作用，将其转化为CO2、SO2等无害或低危害物质。
该方法适用于早期净化，除臭效果好，但对VOC的作用机理研究仍不够充分，净化效率较低，具有中间产物形成，一般用于低浓度VOC废气的处理。
2.5 光催化技术
在一定波长的光照条件下，在催化剂发生中光生载流子的分离，光生电子和空穴在与离子或分子结合产生活性自由基，自由基对大分子有机物降解为其他小分子或CO2和H2O，光催化剂本身不会发生变化。
一般适用于处理低浓度VOC废气、低净化效率较低、中间产物形成、会有反应缓慢、催化剂失活等缺点。
四、未来废气治理的发展方向及新技术应用
1、变废为宝的生物分子转换
注重环境污染治理和VOC废气处理过程的经验总结，近年来我国在废气治理技术上取得了新的突破和进步，即采用生物分子转化法去除VOC废气。这种技术可以直接将废气中的有害物质转运用生物分子进行转换，将废物转化为有价值的物质，转变成可用的无害物质。不仅成本低、上手快、操作简单，而且应用范围广、面积较大，是未来技术重点扶植和推广的关键。
2、有害物质提取与隔离法治理
该技术对挥发性有机化合物废气中的有害物质进行提取和分离，以及把剩余气体中的其他有机物质进行回收利用，不仅实现了废气的回收利用，而且还可以减少进入空气层中的气体对环境污染的再次污染和重创。由于投资成本高，一般适合大型工业地区，这些行业挥发性有机化合物废气含量高，可提取利用的价值高。但随着我国经济的不断发展和技术的不断更新，有害物质的提取和隔离法治理将得到广泛的应用。
3、利用光进行催化分解式治理
这是一种应用较为先进的治理技术，利用催化剂在光照作用下进行分解废气，其中催化剂使用最广泛的是催化效果强，且是无污染的半导体材料。这种材料的催化剂价格低廉，安全性高，应用的实践性范围较为广阔。随着社会的进步和科学技术的不断发展更新，更加环保、节能高效的催化材料正在兴起，并渐渐被人们熟知和应用，就是新型纳米材料，它的取材和用料更环保和安全，是化学科技在VOC废气处理技术方面的新突破和新进展。
结束语：
VOC废气治理技术的兴起和不断改进具有重要意义。每一种废气处理技术各有利弊。我们应该扬长避短，取其精华，去其糟粕。结合环境管理的实际情况，选择合适的VOC废气处理技术，才可以减少对环境污染的危害，为人们的生存和发展提供一个美好的家园。
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论文作者:韩俊涛
论文发表刊物:《防护工程》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/20
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