大气中VOCs来源广泛、具有浓度低、活性强、危害大的特点，人们关注的VOCs主要来自工业生产过程中排放。本文阐述了挥发性有机物的排放源以及危害，重点分析工业废气，并结合众明环保上千各行业项目实施案例经验来整理各种废气处理方案，以供借鉴参考。

1、VOCs排放源

VOCs排放源划分为生物质燃烧源、化石燃料燃烧源、工艺过程排放源、溶剂使用源、移动源五类。

a、生物质燃烧源：主要是工业生产过程中生物质燃料（秸秆、薪柴、沼气等）的燃烧以及农村作为废弃物的生物质（秸秆、树枝）等的露天焚烧。

b、化石燃料燃烧源：主要指煤、燃料油、煤气、天然气、液化石油气等化石燃料的燃烧；同时燃烧源又可分成火力发电、供热、工商业消费、城市消费、农村消费等五个部门。同时，油类的储运、销售也属于该类别。

c、工艺过程排放源：工艺过程源VOCs来源广泛，有机化学、无机化学、食品和农业、木材加工等工业生产过程，都是潜在的VOCs排放源，具体集中在化学原料及化学制品制造业、化学纤维制造业、橡胶制品业、塑料制品业、非金属矿物制品业、黑色金属冶炼及压延加工业、石油加工、炼焦及核燃料加工业、农副食品加工业、食品制造业、饮料制造业、木材加工及木、竹、藤、棕、草制品业、造纸及纸制品业、煤炭开采和洗选业、石油和天然气开采业等十四个制造业行类中，其中石油化工业是VOCs的重要排放源。

d、溶剂使用源：根据主要排放过程主要分为表面涂层、染色过程、农药使用、清洗过程、日用消费、以及其他等类别，涉及的行业主要有涂料生产、涂装、印刷、制药、皮革加工、树脂加工等。

e、移动源：机动车尾气排放等。

2、VOCs的危害

挥发性有机物的危害主要体现在以下3方面：

a、VOCs是光化学反应的前提，有阳光照射时，在合适条件下VOCs与NOx及其它悬浮化学物质发生一系列光化学反应，主要生成臭氧，形成光化学烟雾，从而发生光化学污染；

b、光化学烟雾会刺激人的眼睛和呼吸系统，有些VOCs还具有强烈刺激气味，空气中达到一定浓度时则产生令人不适的感觉，影响空气质量；

c、有些有毒的VOCs（如芳香烃等）气体在环境中存在会损害人们的健康，长时间暴露在污染空气中会引发瘤变或引起其它严重疾病，如苯对骨髓的造血机能造成破坏，是一种致瘤物；甲苯和二甲苯对中枢神经具有强的麻醉作用；氯乙烯为致癌物。

3、VOCs的综合治理

为了扎实推进挥发性有机污染物防治工作，全面改善空气质量，众明环保工程师结合《挥发性有机物（VOCs）污染防治技术政策》提出以下整治建议：

VOCs污染防治应遵循源头和过程控制与末端治理相结合的综合防治原则。

a、严格建设项目环境准入。

结合主体功能规划、城市总体规划等要求，严格空间准入、总量准入、项目准入“三位一体”的环境准入制度，优化调整产业布局、空间布局，积极推动VOCs排放重点行业企业向园区集中，通过规划环评和项目环评联动，确保区域、行业发展整体规模、布局等与环境承载能力相适应。新、改、扩建项目在设计和建设中选用先进的生产工艺，从源头上控制VOCs污染。

b、大力推进清洁生产。

在工业生产中使用清洁生产技术，严格控制含VOCs原料与产品在生产和储运销过程中的VOCs排放，鼓励对资源和能源的回收利用；鼓励在生产和生活中使用不含VOCs的替代产品或低VOCs含量的产品。

c、建立VOCs排放总量控制制度。

将挥发性有机物总量控制将作为建设项目环境影响评价审批前置条件。建立建设项目与污染减排、淘汰落后产能相衔接的审批机制，实行污染物排放“等量置换”或“减量置换”。

d、积极开展VOCs摸底调查。

通过VOCs污染现状调查，采用实测、物料衡算、排放系数等方法，重点对企业主要生产工艺、VOCs排放环节、治理措施和效果、VOCs排放量和VOCs物质清单等展开调查，摸清企业的VOCs排放状况和排放量，作为VOCs排污收费、总量控制和环境管理的重要依据。

针对不同行业采取不同的整治措施。

a、石油化工及煤化工业：鼓励采用先进的清洁生产技术，提高原油的转化和利用效率、实现煤炭高效、清洁转化。对于易于发生泄漏的设备与管线组件制定泄漏检测与修复（LDAR）计划，定期检测、及时修复；对VOCs工艺排气宜优先回收利用，不能（或不能完全）回收利用的可利用燃烧塔（火炬）经过充分燃烧后排放。

b、油类（燃油、溶剂）储运及销售行业：储油库、加油站和油罐车宜配备相应的油气收集系统，储油库、加油站宜配备相应的油气回收系统。

c、表面涂装、印刷、粘合、工业清洗等行业：鼓励使用通过环境标志产品认证的环保型涂料、油墨、胶粘剂和清洗剂；采用效率高、挥发性有机物排放少的生产工艺，含VOCs产品的使用过程中，应采取废气收集措施，提高废气收集效率，减少废气的无组织排放与逸散，并对收集后的废气进行回收或进行废气处理后达标排放。

d、建筑装饰装修：选用符合环境标志产品技术要求的建筑涂料、低有机溶剂型木器漆和胶粘剂，逐步减少有机溶剂型涂料的使用。

e、服装干洗：淘汰开启式干洗机的生产和使用，推广使用配备压缩机制冷溶剂回收系统的封闭式干洗机，鼓励使用配备活性炭吸附装置的干洗机。

f、餐饮业：鼓励使用管道煤气、天然气、电等清洁能源；倡导低油烟、低污染、低能耗的饮食方式；推广使用具有油雾回收功能的油烟抽排装置，并根据规模、场地和气候条件等采用高效油烟与废气处理设备进行油烟净化。

严格控制VOCs处理过程中产生的二次污染。

对于催化燃烧和热力焚烧过程中产生的含硫、氮、氯等无机废气，以及吸附、吸收、冷凝、生物等治理过程中所产生的含有机物废水，应处理后达标排放，避免废气处理过程中对大气环境造成二次污染。

鼓励研发新技术、新材料和新装备。

近年来,低温等离子体、光催化氧化和生物处理等新技术在处理低浓度VOCs废气方面已显示出其技术优势和很好的市场前景,下面将介绍这些新技术和废气处理设备。

1、低温等离子体技术

1.1原理

等离子体是含有大量电子、离子、分子、中性原子、激发态原子、光子和自由基等组成的物质的第四种形态。其总正负电荷数相等宏观上呈电中性,但具有导电和受电磁影响的性质,表现出很高的化学活性。根据体系能量状态、温度和离子密度,等离子体通常可分为高温等离子体和低温等离子体(包括热等离子体和冷等离子体)。高温等离子体的电离度接近,各种粒子的温度几乎相同,并且体系处于热力学平衡状态,它主要应用于受控热核反应研究方面。低温等离子体则处于热力学非平衡状态,各种粒子温度并不相同。

低温等离子体可通过前沿陡、脉宽窄(纳秒级)的高压脉冲放电在常温常压下获得,其中的高能电子和O˙、OH˙等活性粒子可与各种污染物如CO、HC、NOX、SOX、H2S、RSH等发生作用,转化为CO2、H2O、N2、S、SO2等无害或低害物质,从而使废气得到净化。它可促使一些在通常条件下不易进行的化学反应得以进行,甚至在极短时间内完成,故属低浓度VOCs治理的前沿技术。

1.2研究进展

低温等离子体主要是由气体放电产生的,与现代工业关系密切,应用十分广泛。按放电方式可分为辉光放电、电晕放电、介质阻挡放电、射频放电及微波放电等。脉冲电晕是一种新型等离子体技术,属于冷等离子体,可在常压、低温下工作且电子能量适中,因此通常被用于处理VOCs等有害气体。在20世纪80年代中期由Masuda和Mizuno等首先提出,目前在中国、日本、俄罗斯和加拿大等国家都有研究[1,2]。

FutamuraS等[3]对有害大气污染物(HAP)在低温等离子体化学处理中金属氧化物的催化活性进行了研究,在没有MnO2作催化剂时,苯的摩尔转化率为30%,而在有MnO2作催化剂时,苯的转化率可高达94%。KangM等[4]在常压下用等离子体TiO2催化体系去除初始浓度为1000mg/m3的甲苯废气,仅有O2等离子体没有TiO2催化剂时,甲苯去除率为40%;在TiO2/O2等离子体下,去除率达到70%;在O2等离子体中,TiO2负载于γ-Al2O3上时,甲苯的去除率达到80%。这些研究表明,利用等离子体与催化反应的协同效应,以提高有机废气净化率、降低能耗是成功的。

近些年,国内学者对低温等离子体的研究也在深入。于勇等[5]用介质屏蔽降解CF3Br,降解率达到55%。李锻等[6]将双极性脉冲高压引入介质阻挡反应器对氯苯和甲苯的分解特性进行了实验研究。而以冯春杨[7]、晏乃强[8]和黄立维[9]等人开展了脉冲电晕去除多种有机废气的研究,初始浓度为76.8mg/m3,苯的去除率达到61.4%,并对比了线—筒式和线—板式二种反应器对甲苯的去除率,在以Mn、Fe等作为催化剂时,可使去除率提高,催化剂活性的排序为Mn>Fe>Co>Ti>Ni>Pd>Cu>V,在去除各种有机废气中,甲醛最易去除,二氯甲烷最难,甲苯、乙醇、丙酮则处于其间。周远翔[10]等还应用低温等离子体技术处理粉尘中二英,去除率达81%。

因此,低温等离子体技术应用的可行性和条件试验已较充分,也有了大量理论基础;已为这项工艺简单、适用性强、流程短、能耗低、易于操作和自动化的新技术早日工业化打下了充分的基础。

2、光催化技术

2.1作用机理

近年来,光催化技术处理气态污染物也愈来愈受到世界各国的重视。研究表明,该技术在常温、常压条件下能将废气中的有机物分解为CO2、H2O和其它无机物,有较大潜在应用价值。自l972年日本Fujishima和HondaL发现TiO2单晶电极分解水以来,标志着纳米半导体多相光催化新时代的开始,在多相光催化反应所应用的半导体催化剂中,国外通常采用TiO2粉末作为光催化剂降解苯系物[11],但

TiO2的禁带较宽,能利用太阳能仅占总太阳能的3%,为了提高太阳能的利用率,各国学者围绕高活性纳米TiO2的制备、多相光催化机理及提高TiO2的光催化效率等方面作了大量的探索工作。

纳米TiO2为n-型半导体,具有三种不同晶相结构:锐钛矿型(Anatase)、板钛矿型(Brookite)、金红石型(Rutile)。其中锐钛型TiO2具有较高的光催化氧化能力,其禁带宽度为Eg=3.2eV,相当于波长为387nm光的能量,处于紫外区。在紫外光作用下它的价带上的电子(e-)就可以被激发跃迁到导带,在价带上产生相应的空穴(h+),随后h+和e-与吸附在TiO2表面上的H2O,O2等发生作用,生成˙OH,˙O2-等高活性基团,当然产生的空穴和电子还有复合的可能。

鼓励工业生产过程中能够减少VOCs形成和挥发的清洁生产技术；旋转式分子筛吸附浓缩技术、高效蓄热式催化燃烧技术（RCO）和蓄热式热力燃烧技术（RTO）、氮气循环脱附吸附回收技术、高效水基强化吸收技术，以及其他针对特定有机污染物的生物净化技术和低温等离子体净化技术等；高效吸附材料（如特种用途活性炭、高强度活性炭纤维、改性疏水分子筛和硅胶等）、催化材料（如广谱性VOCs氧化催化剂等）、高效生物填料和吸收剂等；挥发性有机物回收及综合利用设备等的研发和推广。