陈金祖

【摘 要】文章以莆田市双利鞋业有限公司鞋底车间为例，分析了VOC的特点和危害，并重点对VOC 废气治理方法和技术做了详细分析，使车间工作和周边区域的环境符合环保要求。

【关键词】鞋底车间;VOC废气;危害;治理方法

【中图分类号】X701 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2019）07-0116-02

1 工业VOC特点

工业VOC具有污染物数量多、排放量大的特点。在实际工业生产过程中的有害气体种类很多，主要有硫氧化物、氮氧化物、卤化物、碳氧化物、VOC等，对大气环境造成污染统的气体称为气态污染。根据有害气体来源和性质的不同，可采取适宜的措施对其进行控制，即源头控制污染产生、回收利用处理等方式，充分利用环境的自净能力，利用经济措施和政策实行总量控制等。虽然气态污染物属于混合物，在空气中并非颗粒状态或原子状态，但仍能采用化學或物理手段分离处理。在空气净化过程中，大多根据气态污染物的浓度等选择净化方法，合理选择净化方法不仅可以达到净化目的，而且可以减少处理成本，提高社会效益与经济效益。值得注意的是，在处理高浓度气态污染物时，需要进行预处理。

2 现况描述

本项目主要针对双利鞋业有限公司鞋底车间的VOC废气进行处理，废气主要为在热压和炼胶生产过程中产生的VOC气体和制胶机产生的粉尘气体，车间内的废气产生源未设置任何处理设备。未经处理的气体不仅导致工人工作环境恶劣，排放后也会对周围环境、厂区环境造成较大的污染。

2.1 存在问题

（1）工人在生产车间作业过程中，会有废气产生，其主要成分为苯乙烯、苯、甲苯与二甲苯等VOC气体。

（2）废气未经处理设备直接排放不能满足环保要求。

（3）有害气体将对工作环境和周边区域影响较大。

2.2 解决对策

在处理工业异味较大、程度严重的污染项目时，不仅要考虑到项目的处理效率，而且需要将投资成本也纳入分析范围。在处理过程中，需要尽可能地使工业异味散发源集中，并根据气态污染物的浓度等选择有效的处理方式，严格遵守相关法律法规，按要求操作。①针对生产车间废气，增加集气罩及管路系统;②增加光催化加等离子废气处理设备;③增加引高排放风管15 m。

3 VOC废气治理方法和技术

生产车间废气成分为苯乙烯、苯类等VOC气体;只有进行深度处理后，才能达到排放标准，因此选择工艺为集气罩收集+光催化氧化+低温等离子。

3.1 治理工艺选择与确定

生产车间产生的废气通过集气罩收集系统进入输送风管，被送到各废气处理单元进行净化，达到环保排放的目标。

第一步：废气被抽引至光催化装置催化，生产车间产生的废气分子链根据“光解氧化”原理进一步分解，形成降解转变成低分子化合物。在这一过程中，二氧化钛表面生成的·OH基团反应活性很高，具有高于有机物中各类化学键能的反应能，加上活性氧化类物质及羟基自由基协同作用，可以高效分解废气，同时可以实现除臭与灭菌。主要作用是去除废气中的容易被分解和氧化的废气成分（非甲烷总烃、苯类等VOC气体，具有较好的消毒和除臭效果，使其达标排放）。

第二步：对处理后的废弃进行检验，若达标则借助烟囱高空排放。

3.2 UV光催化装置

该催化装置是将纳米级TiO2均匀地分布在泡沫镍基体上，在尖端纳米复合技术及纳米光触媒材料的基础上，研制出一种新型材料。经过紫外灯光照射，高能离子可以破坏异味气体中细菌的核酸，从而分解有机废气，达到灭菌的目的。

3.2.1 光催化工作原理

复合光催化泡沫金属尖端纳米复合技术由于具有较为特殊的三维网状结构，是一种比较优质的光催化剂载体。纳米二氧化钛作为光催化剂，被广泛地应用于实践中，也是最被学术界热议的光催化剂，其在处理无机有害气体等方面发挥着重要的作用，应用前景广阔。从二氧化钛电子结构来看，其具有一个满的价带和一个空的导带。当光照大于其带隙能时，电子可以进一步转化为自由电子，在价带形成一个带正电的空穴，最终形成电子—空穴对：

TiO2+hν →（TiO2）h++（TiO2）e-

价带空穴、导带电子分别是常见的氧化剂与还原剂。空穴一般与表面吸附的水分子或OH-离子反应形成具有强氧化性的活性羟基（OH）：

h++H2O→·OH+H+

h++OH- →·OH

电子则与表面吸附的氧分子发生反应，生成超氧离子。超氧离子可与水进一步反应，生成过羟基和过氧化氢：

e-+O2→·O2-

·O2-+H2O→·OOH+OH-

2·OOH→H2O2+O2

·OOH+H2O+e- →H2O2+OH-

H2O2+e- →·OH+OH-

在活性羟基与其他活性氧化类物质发生反应后，二氧化钛光催化氧化得以实现。在二氧化表面生成的·OH基团反应活性很高，加上活性氧化类物质及羟基自由基协同作用，可以高效分解废气。

粗略的反应机理如下：

H2S+O2、O2-、O2+→SO3+H2O

NH3+O2、O2-、O2+→NOx+H2O

VOCs+O2、O2-、O2+→SO3+CO2+H2O

3.2.2 紫外光激活照射

紫外光灯在断开、闭合的瞬间会产生高压击穿汞蒸气，汞原子在刺激下会发生辐射跃迁，最终产生可见光。低压汞蒸汽主要产生254 nm和185 nm的紫外线。

日光灯等灯具的灯管大多使用普通玻璃，紫外线不能透射出来;紫光灯因其灯管多为石英玻璃等，不会出现上述情况（如图1所示）。

紫外线灯可以作为良好的光能提供体，在满足条件的紫外光线照射下，光催化剂纳米粒子被刺激形成电子—空穴对。在整个过程中，不会因反应产生臭氧，不会产生新的污染问题，对环境的影响较小。

3.2.3 复合光催化技术的先进性

光催化工艺除了由负载TiO2的三维网紫外线组成，同时也由设备壳体及电控系统构成。该工艺对苯、硫化氢等挥发性有机、无机化合物有着较好的清洁作用。在二氧化钛的催化作用下，这些有害废气最终达到无机化，同时也不会产生苯酚、六元环醇等中间产物。从实际情况来，已经有许多国家将含有TiO2的光催化涂料应用于建筑涂料中，目的是为了进一步分解汽车尾气及工业废气中的有机高分子有机废气分子链，改善空气质量。

恶臭分子一般以粒子态和气态两种形态存在。其中，粒子态主要是含在粉尘中和液态中的恶臭成分。镶嵌有纳米二氧化钛的三维网，其对废气成分中的粉尘有着较好的拦截作用。被拦截的粉尘中有一定量的挥发性有机和无机化合物，在光催化作用下，可将其分解成无毒无害物质。

4 结论

综上所述，工业生产VOC易危害人体健康，需要加强对工业VOC废气处理技术的研究，通过采用集气罩收集+光催化氧化+低温等离子的综合处理，有效减少了废气对车间工作环境和周边区域的危害。

参 考 文 献

[1]陈文严.工业VOC的危害分析及治理技术研究[J].化工设计通讯，2018，44（4）：188.

[2]常艳燕.关于工业VOC的危害分析及治理技术探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2018，38（13）：119-120.

[3]赵琳，张英锋，李荣焕，等.VOC的危害及回收与处理技术[J].化学教育，2015，36（16）：1-6.

[责任编辑：陈泽琦]