谢 涛，蔡 静，郭 雷

(1.四川省南充市环境监测中心站，四川 南充 637000； 2.铜仁学院材料与化学工程学院，贵州 铜仁 554300)

随着国内经济的迅速发展，国民生产总值不断提高，但对于生态环境的污染也逐渐加重，大气污染在我们的生活中越来越普遍，特别是霾这种小颗粒的粉尘对于人体的伤害很大。挥发性有机物(Volatile Organic Compounds)是一类有机化学物质的统称，常见于大气污染，它的存在对于我们的人体有很大危害。在国内，由于挥发性有机物的增多，最明显的现象主要表现为区域性霾污染、臭氧及酸雨等三种复合型污染形式[1]。VOCs本身具有一股恶臭味，极易破坏臭氧层，从而引起光化学烟雾，部分VOCs具有毒性且致癌，严重影响人体身体健康。VOCs内部的碳氢氧化物与氮化物容易在紫外线的照射下会生成臭氧，对大气层造成破坏。此外，VOCs容易参与大气中造成二次气溶胶的形成，易在大气层中堆积滞留，对光的散射较强，降低大气的能见度，从而造成霾的产生。基于其危害程度过大，国内外都在寻求一种更高效便捷的治理方案，有效地达到对VOCs的防治和处理[2]。在国家十三五规划工作方案中提出实施节能重点工程，其中大气污染便是首要的重点减排工程。

1 VOCs的定义及来源

各国对于VOCs都有不同的定义，我国对于VOCs的定义如下：VOCs是在常温下饱和蒸气压大于70Pa，常压下沸点在260℃以下的有机物，或者在20℃条件下蒸汽压力大于等于10Pa且具有一定挥发性的全部有机物。有的学者在制定该定义的时候，还考虑了VOCs的理化特性和环保意义这两个方面的问题[3]。VOCs的成分复杂，涉及到烷烃、苯系物、卤代烃、不饱和烃、氨气、碳氢化合物、脂类、醛类等。空气中的挥发性有机物对于人体健康和生态环境的危害有很大的影响。

VOCs来源主要分为室内的和室外的，室外的主要是由工业生产、燃料燃烧、交通运输造成的，室内主要是天然气和煤炭的燃烧产物，还有一些清洁剂、家具等[4]。

2 VOCs的危害及监测技术

对于人体的危害：VOCs本身带有毒性，在某些醛类的有机物中含有VOCs，生活中常见于甲醛，一般使用甲醛水用于木材的防腐剂和胶合剂，一般体现在新房装修。在新装修的房子里，许多的木制材料通常会有甲醛的气味，甲醛对人的眼、鼻、喉均有很大的刺激味道，会导致流泪、头晕等症状，严重危害人的身体健康状况。常见的芳烃类的是苯及苯的同系物，甲醛一般产生于煤焦油和石油的裂解产物中，经常用于生产油漆和防水材料[5]。VOCs对大气的危害主要体现在霾和光化学污染两个方面[6]。霾是大量极细微的干尘粒等均匀地浮游在大气圈中，是能见度小于10 km的大气中的普遍现象，霾的形成是大量气溶胶粒子聚集后产生的结果，它的出现标志着具有高的气溶胶的浓度，而光化学现象是造成光化学污染的主要原因，也是城市中区域臭氧生成的间接性的主导者。

鉴于以上提及的VOCs对于人类的危害，对于生活中这些常见的空气污染，我们应做到对其进行实时监测。在生活中已经得到实际应用的VOCs监测技术有膜萃取气相色谱技术和激光光谱技术(TDLAS)[7-8]。膜萃取气相色谱技术在监测VOCs时，主要是将VOCs通过中空纤维膜，使VOCs选择性通过膜之后进入惰性气体中，在阱中VOCs被收集起来、浓缩，通过直接电加热，在一段时间之后注射的脉冲导入连续进样。激光光谱技术主要是利用自身具有的激光密度高，光子通量大来进行监测的。

3 VOCs的防治措施

结合国内外研究现状，目前已有如下对于VOCs的防治措施。

3.1 光催化法

光催化法的原理是利用光催化剂(常见的例如TiO2、ZnO2、CdS等)与挥发性有机物相互接触，光催化剂在反应过程中受到光照后会产生电子空位对，经过氧化等反应，在催化剂表面生成H2O、CO2等无污染的物质，从而达到降解的目的[9]。目前，我们可以利用光催化法处理醛类和苯系物。在处理醛类等挥发性有机物时，在常温常压下通过可见光进行照射，通过光催化剂降解大气中含有的甲醛，其实验后的降解率高达98.3‰。在实验过程中，采用同轴三筒式流化床光催化反应器，主要是为了使紫外光的光子与光催化剂、气体三者更好的融合，便于更好地提高光催化剂的吸附性能和催化性能。在光催剂中掺杂贵金属，选择适宜的吸附材料、协同O3工艺，结合流化床反应器，能更好地使用光催化剂处理醛类物质能力的提高。在处理苯系物时，同样是掺杂了贵金属的光催剂的效果要显著一些。所以，在利用光催化法时，掺杂Pd、Cu+能提高光催化剂对可见光的吸收，从而提高光催化剂处理苯系挥发性有机物的性能。选用合适的吸附材料或者TiO2等均能提高处理苯系物的催化性能，通常降解率都在90‰以上。

3.2 生物法处理VOCs

VOCs生物法净化的原理主要是使附着在滤料介质中的微生物在适宜的环境下，把废气中的有机成分作为碳源，提供能源，维持其微生物的生命活动，有效地将有机物分解为H2O、CO2的过程[10]。其过程主要是使VOCs由气态过渡到固液态，在固液态的液相中，被微生物分解。需要注意的是，目前生物法只适用于处理低浓度的有机废气，对于高浓度废气的处理还需要进一步研究；生物法所采用的填料的大小、间隙、比表面直接影响反应器中的的生物量的多少，以及填充床是否堵塞等问题，这些都是需要利用生物法处理挥发性物质需要面临的问题。

3.3 等离子体技术

等离子体技术是利用等离子体(由离子、电子、中性粒子和自由基组成)装置对VOCs进行降解[11]。主要是采用电晕放电技术，即将含VOCs的废气通过非均匀电场，利用电晕放电使得气体内部产生“雪崩放电”的过程，从而出现大量的自由电子，这些电子在电场的作用下，可以获得很高的能量，打破有机物组分的C-H、C-O、C=C键等，从而破坏有机物的结构。电晕放电可以产生一些强氧化性的物质，进而更容易氧化有机物，从而达到降解效果。使用电晕法处理VOCs有以下几个优点：高的能量利用率、高效率、费用较低等。

3.4 吸附处理技术

吸附法主要是采用多孔性的吸附剂来处理流体混合物，使吸附剂中所含的一种或多种组分的有机物通过浓缩后富余在其表面上，从而达到分离的目的[12]。吸附法对于处理VOCS这种物质的应用广泛，一般用于低浓度且高通过量的有机废气(如含碳氢化合物废气)的净化，可行性高，净化效率高、操作便利，主要是可以通过自动化技术进行控制。不足之处便是吸附容量受限，不能很好地处理高浓度有机气体。如果废气中含有类似胶粒物质和其他杂质的存在，吸附剂容易失效，容易造成资源浪费。吸附法的最重要的地方在于对于吸附剂的选择，吸附法可以和其他的净化方法一起联合使用治理工业上产生的有机废气，据实用可知，采用液体和活性炭合成吸附去处理高浓度的可回收苯系物废气，这样的净化结果不仅克服了两种方法个体实用时遇到的问题，而且还具有吸附效率高，无二次污染等特点，踊跃为直接性替代两种单一的吸附方法，成为更为有效地联合技术。

3.5 沸石转轮吸附-热空气吸附催化燃烧对VOCs的治理技术

沸石转轮吸附法治理原理主要是利用沸石大的吸附面积和在温度不同时分子间作用力不同的原理而得[13]。此法主要通过催化分解的技术，在低温状态下，通过吸附风机把带有VOCs的气体经过过滤箱过滤掉大颗粒的物质，然后经过沸石分子筛转轮进行吸附，经过转轮的气体可以排出，当含有大量的VOCs的沸石经过高温脱附区时，沸石转轮机中的热空气气体将沸石转轮上的VOCs分子脱附转化为高浓度的废气，利用脱附风机直接送入后端的催化燃烧系统，进行催化燃烧处理，在这个过程中，分解产生的热量部分经过内部换热再次进入催化燃烧系统，降低能量损耗，而被分解后的气体直接排放到空气中。整个过程中，电控系统严格控制催化过程中产生的热量。当超过设定值时，调节脱附管路的自动阀门通过补冷风降低废气浓度，减少热量的生成；系统中两部分子系统相互结合，反复循环，没有VOCs产生，设备停止运行，为了提高设备的循环寿命，可以增加一个降温系统，从而增长设备的使用年限。

4 结论

随着科技的发展进步、各个工业的废气排放也在增加，空气中挥发性有机物对人类的危害不断加深，对于VOCs的监测及治理，备受人们的重视。纵观目前的处理技术，仍有很大的发展空间，如何寻找出高效、无污染的绿色VOCs治理技术将是我们未来应当深入研究和解决的问题。