針對VOCs的性質(zhì)以及在室內(nèi)濃度分布的不同, 目前廣泛應(yīng)用于VOCs治理的措施基本分為兩大類 :一類是以改進(jìn)工藝技術(shù)、更換設(shè)備、防止泄漏乃至杜絕VOCs排放為主的預(yù)防性措施;另一類是以末端治理為主的控制性技術(shù)。第一種方法是人們所期望的, 但是由于現(xiàn)在的技術(shù)水平以及一系列人為、社會原因要想達(dá)到是不可能的,所以第二種以處理為主的控制性技術(shù)就成為當(dāng)前研究的重點(diǎn), 也成為VOCs治理的主要方式和途徑。在對末端處理技術(shù)研究的時候, 可以將其具體的分為兩種:一種是非破壞性方法即采用物理方法回收VOCs;另一種是通過生化方法將VOCs氧化分解為無毒或是低毒產(chǎn)物的破壞性方法。由于廢氣中污染物VOCs濃度往往比較低(<3000mg/m3 )、氣量大、污染面廣, 如熱力焚燒、催化燃燒、冷凝、吸收和吸附等傳統(tǒng)方法往往不適用, 不是處理效果不理想就是運(yùn)營成本太高,迫使人們研究新技術(shù)。近年來, 低溫等離子體、光催化降解和生物凈化等新技術(shù)在處理VOCs方面也顯示出一定的優(yōu)勢。

一、VOCs回收技術(shù)

回收技術(shù)主要是通過物理方法對VOCs進(jìn)行回收處理。目前常用的回收技術(shù)主要有吸附、吸收、冷凝、膜基技術(shù)等。根據(jù)不同的環(huán)境、不同的濃度具體的選用。

1.1吸附技術(shù)

　   吸附技術(shù)是利用某些具有吸附能力的物質(zhì)如活性炭、分子篩、硅膠、多孔粘土礦石、高聚物吸附樹脂等吸附劑, 吸附有害物質(zhì)而達(dá)到消除污染的目的。吸附技術(shù)幾乎適用于所有的氣相污染物, 一般用于處理中低濃度的氣相污染物。吸附效果取決于吸附劑性質(zhì)、氣相污染物種類以及吸附系統(tǒng)的操作溫度、濕度、壓力等因素。吸附法應(yīng)用廣泛, 具有低能耗、工藝成熟、去除率高、凈化徹底、易于推廣等優(yōu)點(diǎn), 但是由于吸附劑的回收困難、運(yùn)營成本高和容易產(chǎn)生二次污染等弊端而限制了其廣泛使用。

1.2吸收技術(shù)　

  吸收法是采用低揮發(fā)或不揮發(fā)溶劑對VOCs進(jìn)行吸收, 利用有機(jī)分子和吸收劑物理性質(zhì)的差異進(jìn)行分離的VOCs控制技術(shù)。該法使用于處理濃度較高、溫度較低和壓力較高情況下的氣體污染物的處理。使用該法, 由于要定期對吸附劑進(jìn)行更換, 過程較復(fù)雜, 費(fèi)用比較高。

1.3冷凝技術(shù)　

  冷凝技術(shù)的原理是通過將溫度控制在VOCs的沸點(diǎn)以下而將VOCs冷凝下來, 從而達(dá)到VOCs治理的方法。冷凝法對高沸點(diǎn)VOCs的回收效果好, 對中等揮發(fā)性和高揮發(fā)性VOCs的回收效果不好。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明, 冷凝法對沸點(diǎn)60℃以下的VOCs去除率在80 % ～ 90 %。此法適用于VOCs濃度大于5 %的情況, 對于濃度太小的有機(jī)氣體效果不是很理想。由于需要低溫和高壓, 所以對設(shè)備的要求比較高, 運(yùn)行成本大, 但是通過和其他方法, 如吸附法、焚燒法等聯(lián)合適用, 能明顯增強(qiáng)處理效果、降低運(yùn)行成本。

1.4 膜基技術(shù)

　   膜基吸收凈化技術(shù)是采用中空纖維微孔膜, 使需要接觸的兩相分別在膜的兩側(cè)流動, 兩相的接觸發(fā)生在膜孔內(nèi)或膜表面的界面上, 這樣就可避免兩相的直接接觸, 防止了乳化現(xiàn)象的發(fā)生。此法的原理是:利用有機(jī)蒸汽與空氣透過膜的能力不同, 將兩者分開。其過程一般分為兩步:首先壓縮和冷凝有機(jī)廢氣, 而后進(jìn)行膜蒸汽分離。Majiumdar等的研究試驗(yàn)表明, 采用此方法對含有甲乙基酮、乙醇等揮發(fā)性有機(jī)廢氣進(jìn)行凈化, 去除效率可達(dá)90 % 以上。Xia和Poddar等硅酮油作為吸收劑, 采用中空纖維膜組件去除揮發(fā)性有機(jī)廢氣。目前, 該法正迅速成為石油化工、制藥等領(lǐng)域處理VOCs的有效方法, 越來越受到人們的重視。

二、VOCs的銷毀技術(shù)

  對于中等濃度或者是低濃度(濃度<1 000 mg/m3)的VOCs采用一定的技術(shù)將其降解、銷毀是較好的治理方法。目前,經(jīng)常使用的銷毀技術(shù)包括燃燒技術(shù)、光催化降解技術(shù)、生物降解技術(shù)和等離子體技術(shù)等。

2.1燃燒技術(shù)

  燃燒技術(shù)是利用VOCs易燃性質(zhì)進(jìn)行處理的一種方法, 經(jīng)過充分的燃燒后, 最后的產(chǎn)物是二氧化碳和水。具體的又可分為直接燃燒法和催化燃燒法, 直接燃燒法適用于高濃度的有機(jī)廢氣, 溫度控制在1 000 ℃ 以上時, 去除率可達(dá)到90 %以上;而催化燃燒法是采用一些催化金屬,在低溫下就可以進(jìn)行燃燒的方法, 該法具有去除率高、無二次污染等優(yōu)點(diǎn), 并且可操作性比較好。

2.2光催化降解技術(shù)　

  近年來, 光催化處理VOCs越來越受到人們的關(guān)注。所謂光催化降解技術(shù)就是在一定波長的光照射下, 光催化劑(比如二氧化鈦、二氧化錳等)使H2 O2 生成—OH, 然后—OH將有機(jī)物氧化成CO2 、H2 O和其他無機(jī)物。自1972 年日本Fujishima和HondaL發(fā)現(xiàn)TiO2 單晶電極分解水以來, 標(biāo)志著納米半導(dǎo)體多相光催化新時代的開始, 在多相光催化反應(yīng)所應(yīng)用的半導(dǎo)體催化劑中, 國外通常采用TiO2 粉末作為光催化劑降解苯系物 , 但TiO2 的禁帶較寬,能利用的太陽能僅占總太陽能的3 %, 為了提高太陽能的利用率, 各國學(xué)者圍繞高活性納米TiO2的制備、多相光催化機(jī)理及提高TiO2 的光催化效率等方面作了大量的探索工作。

2.3低溫等離子體技術(shù)

　等離子體是含有大量離子、電子、分子、中性原子、激發(fā)態(tài)原子、光子和自由基組成的物質(zhì)的第四種形態(tài)。由于其正負(fù)電荷數(shù)相等宏觀上顯電中性, 并且具有導(dǎo)電和受磁電影響的性質(zhì), 所以具有很高的化學(xué)活性。低溫等離子體技術(shù)的基本原理是通過電場的加速作用, 產(chǎn)生高能電子, 當(dāng)電子平均能量超過目標(biāo)治理物分子化學(xué)的鍵能時, 分子鍵斷裂, 從而達(dá)到消除氣態(tài)污染物的目的。目前利用此法對于有機(jī)廢氣物的治理還僅僅處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。近年來興起的低溫等離子催化技術(shù)是將等離子技術(shù)與催化相協(xié)同的技術(shù)。在等離子氣體中加入具有催化活性的金屬或金屬氧化物(Fe、Mn、TiO2 和MnO2 等), 取得了不錯的效果。Futamura等對有害的大氣污染物(HAP)在低溫等離子體化學(xué)處理中金屬氧化物的催化活性進(jìn)行了研究, 在沒有MnO₂ 催化劑時, 苯的物質(zhì)的量的轉(zhuǎn)化率為30 %, 而在用MnO2 催化劑時, 苯的轉(zhuǎn)化率可高達(dá)94 %。

2.4生物凈化技術(shù)　

  生物凈化技術(shù)是利用微生物的新陳代謝過程對有機(jī)廢氣和某些無機(jī)物進(jìn)行生物降解, 從而去除工業(yè)廢氣中的污染物質(zhì)。該方法最早用于脫臭。但是近年來隨著對于有機(jī)氣相污染物研究的逐漸深入, 此法也應(yīng)用于有機(jī)氣相污染物的治理。生物凈化技術(shù)反應(yīng)器大致可分為3種:生物過濾池、生物地濾池和生物洗滌塔。另外, 最近進(jìn)入人們視野的反應(yīng)器類型還有生物轉(zhuǎn)鼓。生物凈化技術(shù)的流程是, 含有VOCs的廢氣首先進(jìn)入濕度控制器進(jìn)行加濕處理, 經(jīng)加濕后的廢氣通過生物濾床的布?xì)獍? 沿濾料均勻向上移動, 在停留時間內(nèi), 氣相物質(zhì)通過平流效應(yīng)、擴(kuò)散效應(yīng)、吸附等綜合作用, 進(jìn)入包圍在濾料表面的活性生物層, 與生物層內(nèi)的微生物發(fā)生好氧反應(yīng), 進(jìn)行生物降解, 最終生成CO₂ 和H₂O。該法具有設(shè)備簡單, 運(yùn)營維護(hù)費(fèi)用低, 無二次污染等優(yōu)點(diǎn), 在處理濃度低、生物降解性好的氣態(tài)污染物時更顯其經(jīng)濟(jì)性;但是該法存在體積大、停留時間長的缺點(diǎn), 同時對成分復(fù)雜、難以降解的VOCs去除效果較差。