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工業廢氣VOCs處理技術與應用
揮發性有機物，常用VOC表示，它是Volatile Organic Compound三個詞字母的縮寫。揮發性有機物一般指沸點在50℃～250℃的化合物，室溫下飽和蒸汽壓超過0.1mmHg（13.33Pa），在常溫下以蒸汽形式存在于空氣中的一類有機物。按其化學結構的不同，可以進一步分為八類：烷類、芳烴類、烯類、鹵烴類、酯類、醛類、酮類和其他。
隨著經濟的發展，由工業生產、居民生活等人為原因排放的VOC總量在逐年增加，導致光化學煙霧、城市灰霾等復合大氣污染問題日益嚴重，VOC對大氣環境質量的影響已引起人們的高度重視，針對工業廢氣中VOCs處理技術與應用的探索也顯得意義重大。
一、VOCs污染產生、排放情況
工業廢氣中的VOCs來源定義為工業源，工業源主要包括石油煉制與石油化工、煤炭加工與轉化等含VOCs原料的生產行業，油類（燃油、溶劑等）儲存、運輸和銷售過程，涂料、油墨、膠粘劑、農藥等以VOCs為原料的生產行業，涂裝、印刷、粘合、工業清洗等含VOCs產品的使用過程。
工業廢氣排放VOCs的種類眾多，各行業產生的典型VOCs主要有苯類、酯類、醇類、醛類、酮類等。VOCs成分復雜，氣味特殊且大部分有惡臭，具有毒性、刺激性及致癌作用，可導致人體出現諸多不適癥狀，尤其是苯、甲苯及甲醛對人體健康危害，1993年世界衛生組織下屬國際癌癥研究機構（IARC）將苯列為Ⅰ類人類致癌物。
除自身產生的危害外，VOCs還會產生二次污染。在城市和工業企業密集區域，在紫外線的照射下VOCs和NOx與大氣中游離的原子O、O3、OH等發生光化學反應，產生具有強氧化性的光化學煙霧污染。VOCs還會在特定的條件下和大氣中的顆粒物形成二次有機氣溶膠。SOA中都含有許多致癌、致畸和致突變性的有機化合物，如多環芳烴、多氯聯苯和其他含氯有機化合物，還影響大氣能見度，是大氣光化學煙霧、霧霾等的重要誘因。
二、揮發性有機物的危害
（1）VOCs是光化學反應的前提，有陽光照射時，在合適的條件下VOCs與NOx及其它懸浮化學物質發生一系列光化學反應，主要生成臭氧，形成光化學煙霧，從而發生光化學污染。
（2）光化學煙霧會刺激人的眼睛和呼吸系統，有些VOCs還具有強烈刺激氣味，空氣中達到一定濃度時則產生令人不適的感覺，影響空氣質量。
（3）有些有毒的VOCs（如芳香烴等）氣體在環境中存在會損害人們的健康，長時間暴露在污染空氣中會引發瘤變或引起其它嚴重疾病，如苯對骨髓的造血機能造成破壞，是一種致瘤物；甲苯和二甲苯對******神經具有強的麻醉作用；氯乙烯為致癌物。
三、工業VOCs污染處理技術和應用
VOCs污染的處理可以通過改進生產工藝流程和設備來實現，對于工業生產過程中排放的各種不同濃度的VOCs，目前國內外的技術主要有吸附法、冷凝法、吸收法、燃燒法、光催化法、生物法和低溫等離子體技術等。
1.吸附法。吸附法是利用固態吸附材料來分離廢氣中的VOCs的方法。常用的吸附材料有活性炭、活性炭纖維、分子篩、硅膠和高聚物吸附樹脂等，影響吸附效果的主要因素有VOCs的種類、濃度、吸附材料的性質和吸附系統等。吸附法的設備簡單、去除效率較高（90%以上）、脫附后還可回收溶劑，目前已成為工業治理VOCs的主流技術之一。吸附法主要適用于低濃度廢氣中VOCs的去除，對于高濃度的有機氣體，通常需要首先經過冷凝等工藝將濃度降低后再進行吸附去除。
2.冷凝法。冷凝法主要是利用廢氣中VOCs在不同溫度下具有不同的飽和蒸氣壓的性質，采用加壓或降低溫度，使處于氣態的污染物冷凝從廢氣中分離出來。通常冷凝法可以去除80%～90% 沸點在60℃左右的VOCs。冷凝法適用于高濃度的有機廢氣的處理，經過冷凝后尾氣仍然含有一定濃度的VOCs，需進行二次處理。由于冷凝法對設備的要求較高，其通常與吸附法、燃燒法或其他處理技術相結合，既可以降低運行成本，又可以降低后處理裝置的負荷，提高處理效率。對于低濃度的有機廢氣，當需要進行回收時，可以首先采用吸附法的對廢氣進行濃縮，濃縮后再生的高濃度廢氣再進入冷凝器，分離出有回收有價值的有機物。
3.吸收法。吸收法是采用低揮發或不揮發液體作為吸收劑吸收廢氣中的VOCs，從而達到凈化廢氣的目的。吸收劑的選擇是決定吸收效果的關鍵因素。在處理VOCs 時，選擇吸收劑要考慮以下因素：溶解度大、揮發性小低、對設備無腐蝕、無毒、無害、不易燃，目前多以水、高沸點、低蒸氣壓的油類等有機溶劑作為吸收溶劑，選擇合適的吸收劑可以是使廢氣中VOCs去除效率達到90%以上。
4.電暈法。電暈法以往應用于二氧化硫和氮氧化物的處理，經過相關人員的研究后發現，其在對工業廢氣的處理方面效果******，因此，被用于工業廢氣的處理。將揮發性有機物置于高電壓反應器中，使其經過高壓脈沖發出的電量，通過作用產生出自由基，與揮發性有機物產生降解反應，進而對其進行無害轉化。電暈法對揮發性有機物具有很好的降解作用，但此方法還未進行******使用，目前適用于濃度相對較低的揮發性有機物廢氣。
5.光催化氧化法。光催化氧化法是指在紫外線的照射下，利用光催化劑氧化吸附在催化劑表面的VOCs，通常使用具有較高的催化活性和紫外線吸收率的TiO2作光催化劑。光催化氧化技術對低濃度的VOCs處理較有效。目前光催化氧化法的研究方向主要集中在設計高效反應器、完善催化劑的改性和固定化技術、光催化反應的協同協作機理、光催化技術與其他處理技術的聯合應用、開發高效催化劑等方面。
6.生物法。生物法是將廢氣通過潮濕、多孔且表面附著有大量微生物的生物濾床，在足夠長的時間內，通過微生物將廢氣中的有機物（VOCs）和某些無機物降解為CO2和H2O[11]。生物法具有設備簡單，投資及運行費用低，無二次污染等優點，但由于降解速率較低，主要適用于處理低濃度有機廢氣。
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