韓冬冬

（泰安市生態(tài)環(huán)境局岱岳分局，山東 泰安 271000）

在近幾十年的經濟發(fā)展過程中，我國工業(yè)行業(yè)取得了突飛猛進的進步和發(fā)展，在一定程度上推動著國民經濟的發(fā)展，但是其中也存在一定的問題，比如：工業(yè)VOC對大氣環(huán)境造成了十分嚴重的污染，影響著社會經濟的可持續(xù)發(fā)展。在工業(yè)產業(yè)的實際生產過程中，VOC種類較多且覆蓋范圍十分廣泛，所以治理的工作難度較大。而隨著我國對VOC污染問題重視力度的不斷提升，各種環(huán)保法規(guī)也在嚴格控制工業(yè)VOC的排放，同時VOC治理技術也在不斷進步和改善。由此可見，對工業(yè)VOC污染進行深入分析，并采取科學合理的回收與處理措施具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1 VOC污染的主要來源

根據(jù)世界衛(wèi)生組織所提出的標準，沸點在50～260 ℃，室溫條件下飽和蒸氣壓超過了133.23 Pa，且常溫條件下以蒸汽形式存在于空氣中的有機化合物被稱為VOC污染。從結構組成角度來看，VOC主要的成分為烴類、氮烴、硫烴以及沸點較低的多環(huán)芳烴等[1]。作為污水處理廠、制藥廠、石油化工工業(yè)以及有機合成業(yè)等場所主要排放的污染物，VOC中含有大量對人體各個器官具有刺激性作用的物質，毒性十分強烈，有些物質甚至還會出現(xiàn)致癌和致突變等效應，對環(huán)境安全和人體健康都造成了嚴重地危害。所以，為了有效控制工業(yè)VOC的排放，各個國家都相繼頒布了廢氣排放標準，并不斷增加VOC污染物排放的限制種類。我國早在1996年就規(guī)定了以污染空氣為主的33種污染物的額定排放值，其中包括苯、三氯乙烯等具有揮發(fā)性的有機化合物。此外，在工業(yè)生產的流程中，涉及很多排放VOC的企業(yè)，如煙草、紡織、石油化工以及家居裝飾等，也就是說具有VOC排放的企業(yè)幾乎占我國工業(yè)體系的一半，特別是在石油化工行業(yè)中，污染排放問題更加突出。而在石油化工行業(yè)油氣裂解與后期加工過程中，通常會產生三烯與三苯等合成物，在復雜工藝和生產原料的影響下，必然會排放揮發(fā)性有機物質，而且VOC的排放總量十分驚人，其工藝改造難度也非常大。

2 工業(yè)VOC污染的主要特點

工業(yè)生產排放的VOC具有數(shù)量多和排放量大的特征。在實際工業(yè)生產過程中，有毒有害氣體的種類很多，包括鹵化物、碳氧化物、硫氧化物以及VOC等，在這些污染物中，對大氣環(huán)境造成危害的污染被稱之為氣態(tài)污染[2]。由于有毒有害氣體的來源與基本性質不同，所以必須要采取科學合理的方法進行控制，也就是從源頭控制污染的產生，同時要采取科學合理的回收與處理方式，充分發(fā)揮大自然的自凈能力，并應用經濟的措施和政策來控制VOC污染物的總量。雖然氣態(tài)污染物屬于一種混合物，以原子或非顆粒狀態(tài)存在于空氣當中，但是可以根據(jù)氣態(tài)污染物的濃度來選擇合適的凈化方式，這不僅可以實現(xiàn)理想的凈化目標，同時還可以減少處理成本，提高整體社會效益與經濟效益。但是需要注意的是，在處理濃度較高的氣態(tài)污染物時，一定要提前做好預處理。

3 工業(yè)VOC的主要危害

3.1 對人體健康造成危害

工業(yè)VOC污染會對人體健康帶來直接危害，應當避免與其發(fā)生接觸。根據(jù)當前研究結果顯示，工業(yè)VOC污染對人體所造成的危害包括三個方面：一是感官與氣味方面的影響，具體包括身體的皮膚干燥、感覺異常、遲緩等。二是對黏膜產生的刺激和其他癥狀，一般都會使眼黏膜和鼻黏膜受到刺激，進而由各種呼吸道疾病引發(fā)咳嗽甚至是上呼吸道感染[3]。如果刺激情況十分嚴重，還會波及到人體的內臟器官，壓制人的中樞神經系統(tǒng)，使人有精神萎靡、渾身乏力等癥狀。三是工業(yè)VOC具有較強的致癌性與基因毒性，如果VOC造成的污染在空氣中的濃度較大，那么人體就會出現(xiàn)一系列的反應癥狀，可能會導致記憶力衰退，且對人體的肝臟、神經系統(tǒng)以及大腦都會造成不同程度的損傷?，F(xiàn)如今，部分工業(yè)VOC污染已經被列入到致癌物質當中，像甲醛、苯等，都會對人體健康造成巨大的傷害。

3.2 造成光化學污染

VOC是形成近地臭氧層的前體物之一，臭氧就是光化學氧化劑，它具有較強的刺激性與氧化性，直接與人們的日常生活相關。在陽光的直接照射作用下，VOC會與大氣中的碳氫化合物與氧氮化合物發(fā)生反應，生成危害性強且活性較高的煙霧，因而會對環(huán)境造成嚴重的二次污染，影響人們的正常生活。隨著臭氧濃度的不斷增加，人們生活環(huán)境的霧霾天氣次數(shù)也會隨之增加，這不僅對人體健康造成了不良影響，同時也會危及到農作物的生長。另外，VOC還會在一定環(huán)境條件下與大氣環(huán)境中的顆粒物發(fā)生反應形成二次有機溶膠，從而對大氣能見度造成嚴重影響，甚至會使區(qū)域乃至于全球氣候環(huán)境變得更差。

3.3 引起火災爆炸危害

工業(yè)VOC污染還包含乙烯和丙烯等脂肪類物質，這些物質都是石油化工行業(yè)的基本單體，在工廠的應用范圍十分廣泛，雖然這些化合物在通常情況下都會呈現(xiàn)出較低的毒性，不會對人體造成巨大危害，但是它卻屬于易燃易爆的高危險化合物，會給工業(yè)企業(yè)帶來十分嚴重的火災隱患?，F(xiàn)如今，我國由VOC污染導致的火災事故與爆炸事故頻繁發(fā)生，嚴重影響了工業(yè)企業(yè)的正常生產。

4 工業(yè)VOC的有效治理措施

4.1 回收技術

4.1.1 吸附措施

吸附措施就是在選擇附帶吸附性物質的基礎上捕捉工業(yè)VOC污染，吸附材料可以分為活性炭與無機吸附材料兩種[4]?；钚蕴渴侵敢蕴紴橹饕煞值亩嗫孜镔|，像破碎碳素、纖維蜂窩以及常規(guī)活性炭等。這些活性炭上的細孔將吸附大量的顆粒狀有機物，再通過提高溫度與降低壓力來獲得良好的吸附效果。采用活性炭吸附方法的優(yōu)勢為能夠對工業(yè)VOC污染物進行回收再利用，并且在整個吸附過程中并不需要提供任何能源。其缺點就是無法實現(xiàn)完全吸附，無論怎樣吸附都會殘留一部分工業(yè)VOC，另外吸附材料在使用過程中也會逐漸降低吸附性能，且再生的成本非常高。通常情況下，活性炭吸附方法一般都是用于化學設備成套清洗和大型空調方面。無機吸附材料一般是指沸石和硅石這兩大類。其中，沸石主要是利用結晶結構孔隙較大的特點來完成對VOC的吸附，整個吸附過程同樣需要降低壓力和提高溫度。但是此類方法除了具備活性炭吸附方式的諸多優(yōu)點之外，由于其不含碳，所以不具備可燃性，但是缺點就是成本非常高。沸石吸附方式一般都應用在化學成套設備清洗和加油站領域。

4.1.2 吸收法

與通過物理物質的細孔來吸附VOC污染的方式不同，吸收法主要是利用有機物的相似相溶原理來完成對工業(yè)VOC污染的吸收。在此方法的應用過程中，先是采用低揮發(fā)性的溶劑來吸收VOC，隨后再通過VOC分子與吸收劑之間物理特性的差異來完成二者的分離。通常情況下，吸收VOC的物理方式都會選擇柴油和煤油作吸收劑。在工業(yè)企業(yè)的實際生產過程中，只要VOC能夠溶解于吸收劑，那么就可以利用吸附法來進行有效處理，隨后再對吸收液進行分離和處理，從而實現(xiàn)再回收有目的。此方法的優(yōu)勢就是可以回收那些有利用價值的VOC，缺點是吸收劑的吸收范圍存在限制，且費用較高，很容易出現(xiàn)二次污染。另外，在實際應用過程中，吸收法一般都會用在中等濃度且排氣量很大的VOC處理領域中。

4.1.3 凝縮法

在工業(yè)VOC的處理過程中，有機物在不同的溫度條件下表現(xiàn)出不同的飽和程度，可以充分利用這一特點，通過提升與降低壓力，以冷凝的方式將蒸汽環(huán)境中的物質提取出來。此方式的優(yōu)勢就在于可以對有機廢氣進行最大限度地凈化，而缺點就是該方法的操作難度較大，而且常常需要利用冷凝冰來實現(xiàn)降溫，因而成本非常高。通常情況下，凝縮方法會應用在那些濃度很高且溫度相對較低的有機廢氣的處理過程中。除此之外，冷凝法也是回收工業(yè)VOC最直接、最簡單的方法，它主要是利用物質在不同溫度條件下的不飽和蒸氣壓，利用冷凝器將VOC降低到有機物的沸點以下，使其冷凝成液滴狀，再依靠重力作用降落到凝結區(qū)域下方的貯罐中，從而將其分離出來。常用的冷卻介質包括冷水、冷凍鹽水與液氨。此技術對于濃度較高、沸點較高且需要回收的工業(yè)VOC而言，具有十分良好的經濟效益。該方法的操作方式與操作條件十分簡單，回收的VOC純度較高，回收率與VOC最開始的沸點和濃度緊密相關，濃度越大、沸點越高，但是此方法需要較高的回收效率，因此在實際應用過程中冷凝法一般都會與吸附、吸收與壓縮等方法配合使用，從而實現(xiàn)經濟且回收效率較高的目標。

4.1.4 膜分離法

膜分離法是海水淡化研究中所發(fā)現(xiàn)的一種全新的分離方式，與傳統(tǒng)的冷凝法、吸附法不同，該方法具有回收效率高、操作流程簡單且能源消耗較低的特點，且不會產生二次污染，是一種應用前景十分廣闊的分離技術[5]。此方法一般都會用在濃度較高的VOC分離與回收中?，F(xiàn)如今，采用膜分離法可以回收芳香族碳氫化合物、含氯溶劑以及醇、酸、胺等大多數(shù)VOC，隨著高效分離膜的開發(fā)與價格的降低，膜技術的應用范圍也會變得越來越廣泛。除此之外，膜分離法主要是采用對有機化合物具有選擇性滲透作用的高分子膜，在一定壓力條件下能夠讓VOC滲透達到分離，通常都會選擇中空纖維膜和板式膜。膜分離法具體分為三步：一是將VOC與空氣混合物進行壓縮，再將壓縮之后的混合氣流輸入到冷凝器當中，采取膜蒸汽的方式進行分離。當VOC氣體流入分離系統(tǒng)后，就會選擇性地使VOC氣體通過并富集，VOC中的氣體就會留在未滲透側，從而實現(xiàn)達標排放。經過富集后的VOC氣體也會通過冷凝回收系統(tǒng)完成有機溶劑的回收。

4.2 分解技術

4.2.1 燃燒方法

燃燒法就是采用燃燒的方式，將工業(yè)VOC當中的碳氧化物分解成二氧化碳的一種VOC處理技術，此技術可以具體分為催化燃燒法、蓄熱燃燒法以及直接燃燒法。由于大部分工業(yè)VOC都是由碳、氫、氧組成的，所以直接采用燃燒的方法就可以將工業(yè)VOC分解成水和二氧化碳等物質。采用直接燃燒方法的優(yōu)勢就是裝置十分便宜，適用于很多種類的VOC。缺點是在濃度較低的條件下需要適當添加助燃劑，并且燃燒生成的二氧化碳對環(huán)境也會造成一定程度的污染。目前，直接燃燒法被應用于涂裝和印刷等行業(yè)中；蓄熱燃燒法就是采用陶瓷等蓄熱體對VOC進行燃燒分解，其優(yōu)點是熱效率較高，缺點是裝置成本很高，無法實現(xiàn)間斷運轉。一般被應用于印刷、化學成套設備生產等行業(yè)領域中；催化燃燒法是在燃燒過程中添加合適的催化劑，以降低VOC在氧化分解過程中所遇到的問題，能夠實現(xiàn)低溫燃燒，不會產生大量的二氧化氮，但是催化劑在使用過程中成本較高，該方法主要應用在印刷與化學成套設備生產等行業(yè)中。

4.2.2 非燃燒法

非燃燒法通常包括以下幾種類型，分別是生物處理法、光催化劑法以及放電等離子體法。

首先，生物處理方法主要是利用微生物有效降解VOC廢氣當中的有毒有害成分，實現(xiàn)對廢氣的綜合治理，此方法能夠使具有降解作用的微生物附著在多孔介質的表面，利用填料將廢氣吸附于細孔內來完成生物降解，并產生二氧化碳、水和中性鹽。這一處理技術主要是將微生物和營養(yǎng)基配制在吸收液體中，隨后在有機物廢氣通過吸收液體之后，廢氣中的VOC就會被過濾和降解。生物處理方法的優(yōu)點是設備十分簡單，運行成本及能源消耗較低，缺點是氧化分解效率不高，需要定期添加適當?shù)臓I養(yǎng)基，且所應用的設備占地面積較大，對水量、溫度和氣體流速等都有十分嚴格的要求，一般應用于石油化工行業(yè)的有機廢氣處理過程中。

其次是光催化法，該方法是利用紫外光輻射下的光催化劑所產生的強氧化能力來完成工業(yè)VOC的氧化分解，可分為復合光催化與UV光催化兩種方式。其中，UV光催化法是采用對紫外光吸收效率較高且具有催化活性的TiO2作為光催化劑，隨后在光催化作用下，將VOC廢氣降解為二氧化碳和水。然而，在實際的光催化作用下，反應效率會非常低，一旦催化劑失活就會導致反應過程生成能夠產生二次污染的醛、酮等物質，這也是光催化法在工業(yè)生產領域應用較少的主要原因。而復合光催化就是針對含有苯和硫化物的VOC廢氣進行優(yōu)良處理，在光催化劑的作用下，有效實現(xiàn)有機廢氣的無機化，整個光催化過程基本不會產生污染性的中間產物，在汽車尾氣、工業(yè)VOC有機高分子處理過程中應用十分廣泛。另外，帶有TiO2催化劑的三維網(wǎng)還可以有效攔截VOC廢氣中的粉塵，并利用光催化劑將其中的有害化合物分解成無害物質，以有效改善大氣環(huán)境的污染問題。

最后是放電等離子體方法，該方法能夠利用高能電子輻射破壞VOC原有的結構，從而將其轉化為容易回收且無毒無害的物質。

5 VOC技術應用的有效拓展措施

5.1 加大政策支持力度

從當前工業(yè)VOC處理工藝基礎設施的建設情況看，其成果依然無法滿足工業(yè)生產不斷增長的需求，需要進一步的政策支持和資金支持，使企業(yè)能夠順利完成VOC設備的改造，從而實現(xiàn)VOC處理從基礎設備投入到成熟運營的跨越。與此同時，還要大力支持VOC排放企業(yè)落實生產密閉化、連續(xù)化與自動化工藝的改造，確保VOC設備處理能力能夠與企業(yè)產能保持同步。

5.2 嚴格落實監(jiān)管責任

目前，工信部門編制出了重點行業(yè)揮發(fā)性有機物的削減計劃，其主要目標就是要大力削減當前工業(yè)領域的VOC排放量，要求相關部門加大監(jiān)管主體的責任，督促企業(yè)能夠從根源上控制與削減VOC的排放，從而履行企業(yè)自身的環(huán)保節(jié)能責任。

6 結語

綜上所述，伴隨著國家環(huán)保綜合治理力度的不斷加大，工業(yè)改造過程中的VOC應用技術也將迎來一個全新的爆發(fā)期。VOC處理技術在市場開拓與技術創(chuàng)新改革的影響下，實現(xiàn)了環(huán)保效能的有效提升。對此，工業(yè)VOC排放企業(yè)可以通過加大基礎設施建設的投入、約束廢氣排放行為，來實現(xiàn)企業(yè)經濟效益和環(huán)保效益的統(tǒng)一。