导读:挥发性有机物(Volatile Organic Compounds,简称VOCs)被视为第二大类空气污染物,列为粉尘之后。根据美国联邦环保署的定义,挥发性有机化合物是指除 CO、CO2 、H2CO3 、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵以外的其他所有与大气光化学反应有关的碳化合物。世界卫生组织定义:挥发性有机化合物是指沸点范围在50~260℃之间,室温下饱和蒸气压超过133.32Pa,在常温下以蒸气形式存在于空气中的一类有机物。从环保意义上说,VOCs挥发和参加大气光化学反应这两个特点十分重要,不挥发或不参加大气光化学反应就不构成危害。
一.VOCs废气的来源
VOCs的来源包括天然源和人为源。天然源是指森林、草原、海洋等植物排放;人为源则可分为固定源和流动源两大类,其中固定源包括化石燃料和生物质(秸秆、木材)燃烧,溶剂使用、工业过程(如石油化工、炼钢炼焦)等。流动源指所有和机动车、船、飞机等交通工具相关的排放。此外,所谓的VOCs二次来源是指在光照等条件下,VOCs排放到大气中后通过化学反应作用生成新的VOCs。
我国城市地区的VOC一般主要来自工业排放、机动车排放、溶剂使用排放、油品挥发泄露、液化石油气(LPG)使用等。
二.VOCs废气的危害
VOCs种类繁多,有些物种基本没有毒性,因此对人体及动物基本无害。但有些物种如甲醛、芳香烃特别是多环芳烃、二噁英类等具有较强的致癌、致畸、致突变等生物毒性,一些卤代烃和含氮化合物等也具有毒性,对人体健康有显著的毒害作用。植物本身是可以产生并排放一些VOCs的,人为排放的VOCs对植物的毒害在通常情况下应该也是微不足道。但是,VOCs经大气光化学反应产生的一些污染物,例如臭氧和过氧乙酰硝酸等一些氧化性较强的气态污染物,不但能危害人体健康,而且伤害植物,严重时甚至导致其死亡。
三.VOCs处理技术
近年来,国内外许多学者都致力于VOCs污染治理技术的研究,传统的技术有吸附、冷凝、膜分离等,新技术有低温等离子体、光催化氧化、生物处理等。
(一)吸附法
吸附法是目前处理VOCs的最常见的方法,特别适用于处理低浓度的VOCs。与其他VOCs治理技术相比,吸附法能选择性地分离其他过程难以分开的混合物,对低浓度有毒有害物质去除效率高,操作简便安全,无二次污染,并且经过处理后可以达到有机溶剂回收、吸附剂循环使用的目的。
(二)冷凝法
冷凝法是指根据降低有害气体的温度能使其某些成分冷凝成液体的原理,由降低温度来分离废气中有害成分。此方法具有回收纯度高、设备工艺简单的优点,但单一冷凝法要达标需要降到很低的温度,耗电量巨大,不是真正意义上的“节能减排”。
(三)等离子体处理法
等离子体污染物控制技术利用气体放电产生具有高度反应活性的粒子与各种有机、无机污染物发生反应,从而使污染物分子分解成为小分子化合物或氧化成容易处理的化合物而被去除。这一技术的最大特点是可以高效、便捷地对多种污染物进行破坏分解,使用的设备简单,占用的空间较小,并适合于多种工作环境。
(四)光催化氧化法
光化学和光催化氧化法是目前研究较多的一种高级氧化技术。光催化反应即在光的作用下进行的化学反应。分子吸收特定波长的电磁辐射后,是分子达到激发态,然后发生化学反应,产生新的物质,或成为热反应的引发剂。处理效率高,运行费用低,适用于低浓度广范围的VOCs特别对芳烃的去除效率高。主要还停留在实验室阶段,缺乏实际应用。
(五)生物处理法
从处理的基本原理上讲,采用生物处理方法处理有机废气,是使用微生物的生理过程把有机废气中的有害物质转化为简单的无机物,比如CO2、H2O和其它简单无机物等。这是一种无害的有机废气处理方式。
四.降低环境空气中VOCs含量
VOCs排入环境空气后,其在大气中的含量就由气象条件和大气化学转化条件所决定,不受人类控制。因此,人类要降低环境空气中VOCs的含量,只能通过减少其排放来实现。自然源排放难以被人类控制,因此我们所能做的是降低人为排放VOCs的强度。一是对各种含VOCs的废气进行治理,以减少排放;二是对生产过程中的VOCs泄漏进行封堵或回收,以减少排放;三是减少化石燃料的使用,减少对各种含VOCs的物质的使用量,从源头控制VOCs污染物的产生。
结束语
VOCs废气对环境和人类都有较大的危害,并具有危害范围广、毒性明显的特点,已引起人们的广泛关注。随着工业化程度的不断提高,VOCs的污染有进一步扩大的趋势,因此深入研究其污染治理技术,对于控制和治理VOCs废气的污染具有重要的意义。由于各种VOCs的特点各异,应该采取有针对性的处理方法,以期降低治理成本、避免二次污染。
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