摘要：本文介绍了VOCs的定义、来源、危害、相关法律法规及现有VOCs控制技术——化学氧化法、物理分离法、生物法、光解法、催化氧化法，进一步分析了这些控制技术的优势和不足。其中吸附法应用最为广泛，催化氧化法是VOCs处理技术发展的一个重要方向。最后对未来催化剂的研究趋势作了展望，指出降低成本、简化操作，研究抗毒耐水性催化剂是该技术进一步推广的关键。

　　关键词：挥发性有机物;处理技术;催化剂

　　中图分类号：X51 文献标识码：A 文章编号：2095-672X(2019)02-0077-02

　　挥发性有机物(VOCs)是臭氧和PM形成的重要前体物，能引起雾霾天气，产生光化学烟雾，对人体健康十分有害。2017年7月，环保部审议并原则通过《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》。提出“十三五”期间 VOCs 污染防治工作总体要求，并指出“强化VOCs与NOx协同减排”的治理思路。

　　1 VOCs 控制技术

　　1.1 VOCs的定义、来源及危害

　　VOCs是牌点低于室温面沸点在50~260C之间的挥发性有机化合物总称。工业源产生VOCs排放量最多，其次是有机材料(如建筑材料、油漆等)使用过程中自身挥发或转变而成。VOCs中碳氢化合物和NOx在阳光紫外线作用下会发生一系列复杂光化学销式反应产生二次污染进而引发光化学烟雾，破坏生态环境。

　　1.2 VOCs控制技术

　　1.2.1 化学氧化法

　　化学氧化法是氧化性物质在一定条件下通过化学反应将挥发性有机物氧化成对环境无害的物质。主要包括燃烧法(直接燃烧法、蓄热燃烧法和热力学燃烧法)和臭氧法。

　　直接燃烧法主要处理浓度高、难以再回收利用的挥发性有机物:蓄热燃烧法是对低浓度大流量有机废气进行预热处理后，在少量燃烧辅助剂作用下燃烧，能耗低，处理效率达99%;热力学燃烧法针对挥发性有机物含量很低，且废气本身不可燃情况，该方法把有机废气当做辅助燃料而不是燃料，需要持续不断输入能量，这是和直接燃烧和蓄热式燃烧的最大区别:臭氧法是利用臭氧把难溶于水、难降解的挥发性有机物氧化成易溶于水的小分子，该技术主要用于工业水处理，对有机气体处理在国内外属于研究阶段，一般与吸附法或吸收法结合处理工业废气。

　　1.2.2 物理分离法

　　物理分离法是利用VOCs各组分的物理性质不同进行分离，一般分离出来的有机物能够回收再利用。常见的主要有:冷凝法、膜分离法、吸附法、吸收法等。

　　冷凝法利用挥发性有机物和空气凝液点不同，通过加压冷却分离挥发性有机物，该法一般处理高浓度有机废气，去除率为 80%~ 90%;膜分离法主要利用挥发性有机物各组分通过膜的传质速率不同实现分离，操作简单、节能、无二次污染，但膜的成本较高，降低制造和运行成本是该技术进一步推广应用的关键吸附法分为物理吸附和化学吸附。具有操作简单、选择性比高、净化率高等优点，一般有机废气吸附为物理过程，寻求多孔固体吸附剂是吸附技术商业化应用的关键，而吸附剂主要有以下几种:

　　(1)活性炭是目前用于吸附法中最常用的吸附剂，已广泛应用于大多数VOCs(烷烃类、醇类、醚类、醛类、酮类、芳香族类等)的吸附回收中。活性炭对有机物的吸附效果主要与其理化特性(比表面积、孔容、孔径和化学官能团等)、VOCs 分子特性(分子直径和极性)以及实验条件(温度、湿度)有关:

　　(2)物质惰性气体气氛下通过缓慢热解方式制备而成，相比活性炭，有如下特点:①制备温度通常低于700C(较低于活性炭);②不需要活化，而活化对活性炭的制备至关重要:③价格仅为商业活性炭的1/6。有研究发现，不同类型的原材料制备的生物炭中的H/C和O/C直接影响着VOCs的吸附效果。通过高温热解可增加生物炭表面含氧官能团的含氧量，从而促进疏水性VOCs的吸附:

　　(3)活性炭纤维主要是由有机纤维经预氧化、炭化，再通过活化制备而成，与活性炭相比，特点有:①对于小分子VOCs具有更为出色的吸附再生性能:2细纤维结构可增大与 VOCs的接钟面积:③其有高强度和高弹性，可塑性上远远优于颗粒状的活性炭:④对 VOCs吸附时产生的漏损小，少量即可实现高效的吸附:

　　(4)碳纳米管是一种将石墨烯薄片卷曲而成圆柱状的碳纳米材料。近些年，碳纳米管以其较大的比表面积、可控的空心结构、疏水壁和表面易改性笔特性，被广泛应用干CO、NOx、NH3、CH4和VOCs气体分子的吸附，但其易发生团聚，限制了其商业应用:

　　(5)近些年,石墨烯及其衍生物在废水(重金属、染料、有机污染物)和有毒气体(H.S、VOCs等)处理方面表现出优良的效果，但抗水性能较差阻碍了石墨烯在气体净化方面的商业化应用。此外，随着技术的发展，碳-硅复合材料和有序介孔碳应运而生，它们具有较大的比表面积和可控的孔径、孔容等，也在VOCs吸附方面表现出较好的应用前景。

　　吸收法工艺成熟，操作简便，吸收效率高，绝大多数挥发性有机物均能处理，广泛应用于工业领域，但在处理过程中会产生二次污染，选择合适溶剂至关重要。

　　1.2.3 生物法

　　生物法主要是将VOCs通过有孔、潮湿的附有微生物的滤料介质分解成CO,和HO的过程。该方法无二次污染，能耗低，适用于处理低浓度的有机废气。但该法对采用的菌群的培养需要时间长且要连续操作。对温度、压强、液相酸碱性、营养物质等要求严格。

　　1.2.4 光解法

　　光解法是在光照射下直接或通过一定光催化剂分解有机废气的方决，是外理多种难降解、低浓度有机化合物的新技术，可使目标污染物结构和物化性质发生变化，同时生成 H2O、CO2和其他小分子物质。该方法话用干低浓度、小气量的室内空气净化，不适用大规模的工应用。该技术的关键量对光催化剂改性提高对光的营话性和抗案性指高使用寿命，降低成本。

　　1.2.5催化氧化法

　　催化氧化法不同于上述方法，该法能够在较低温度区间(250~500C)内将VOCs催化氧化为HO、CO,和其他对环境相对污染较小的物质，是目前最经济有效地消除VOCs的可行性技术。

　　VOCs催化氧化的关键是选择合适的催化剂，目前研究较多的催化剂可分为三类:①贵金属催化剂:②非贵金属氧化物催化剂:③混合金属催化剂。其中，负载型贵金属催化剂(如Pt、Pd、Au、Ag等)因其在低温下对VOCs 有较高的去除效率(>90%)而被公认为是最具前景的催化剂。尽管这类催化剂对VOCs表现出较好的催化活性，但其价格较贵且会因烧结、中毒和与含氯化合物反应而钝化，且单独使用时对污染物针对性、选择性不强。随着国内外研究的进展，非贵金属催化剂(Fev Cu、Mn、Ni、Co 等)以其原料来源广、价格低廉、使用寿命长、可再生及可塑性好等优势逐渐取代了贵金属催化剂。

　　催化剂使用时间延长，诸多因素促使催化剂德活性和选择性发送改变，最终失去活性，中毒是催化剂失活最常见的现象，因此，研究催化剂的再生亦是极其重要的。目前催化剂再生的方法包括热处理、变压吸附、化学再生、氧等离子体、臭氧法、针板电介质屏障放电和射频(RF)等离子体。

　　2 结论和展望

　　吸附法已成为处理VOCs的常用技术，吸附剂的选择是该技术的关键。从文中讨论可发现:①几乎所有的碳材料在合适的条件或者适当的改性后，对VOCs均能表现出较好的吸附性能:②吸附剂的形态和化学官能团均影响VOCs 的吸附:③VOCs分子本身特性(VOCs分子孔径大小、极性、沸点)在很大程度上影响着吸附剂对其的吸附效果;④温度、水蒸气等条件严重影响VOCs 的吸附。在未来工作研究过程中，应注重：①提高碳材料的抗水性能:②降低碳材料的制备成本:③提高低沸点VOCs的吸附效率;④解决高沸点VOCs的解吸问题;⑤增加碳材料对VOCs吸附再利用的选择性。催化氧化法不同于吸附法，它作为一种高效销毁 VOCs 的处理技术，发展迅速，通过设计合理的催化反应体系可有效减少有害物质的生成，是目前最经济有效地销毁/消除VOCs的可行性技术。但随着催化剂使用时间的延长，诸多因素促使催化剂的活性和选择性发生改变，最终失去活性。未来研究工作应集中干开发低温区间内具有抗毒抗水性的催化剂用于脱除VOCs。

　　参考文献

　　[1]A. Khanchi, C.A. Hebbern, J.P. Zhu, et al. Exposure to volatile organic compounds and associated health risk in windsor, Canada[J].Atomspheric Environment,2015,20(9):152-159.

　　[2]侯美伶,王杨君.灰霾期间气溶胶的污染特征[J].环境监测管理和其他对环境相对与技术,2012,24(2):6-11.

　　[3]李长英,陈明功,盛楠.挥发性有机物处理技术的特点与发展[J].化工进展,2016,35(3):917-925.

　　[4]B.B. Huang, C. Lei, C.H. Wei. Chlorinated volatile organ-ic compounds (Cl-VOC) in environment sources, potential human health impact and current remediation technologies[J].Environ.In-tern.,2014,71(10):118-138.

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