日前在我國工業(yè)與制造業(yè)發(fā)展的進程中，日益嚴峻的生態(tài)環(huán)境保護問題廣泛受到社會的關注，為堅決執(zhí)行“堅持人與自然和諧共生，建設生態(tài)文明是中華民族永續(xù)發(fā)展的千年大計”的發(fā)展戰(zhàn)略。各級政府也把環(huán)境治理和污染控制列為政府的工作重點之一，全國掀起了生態(tài)環(huán)境保護的熱潮。治理揮發(fā)性有機廢氣(簡稱:VOCs)的排放亦成為環(huán)保的一項重大實施工作，為此，有關部門不惜關停一些涉污生產企業(yè)。促進生產企業(yè)加大了VOCs達標排放的環(huán)保設施建設。但目前VOCs達標排放處理(簡稱：VOCs處理)的現(xiàn)狀卻仍亂象叢生，這就造成了企業(yè)花錢買“手銬”的悲慘后果。
主要原因是部份VOCs處理在缺乏量化分析、無針對污染物處理方案的前提下，采取天下文章一大抄之法，買幾個設備組裝一下就完成了VOCs處理，可想而知，其結果就是非但沒有將有害物質進行有效處理，還向大氣中排放了新增的污染物。如廣東VOCs治理普及率較高的某市，在空氣污染（臭氧）檢測中竟然多次超標，追溯其主要原因是許多生產企業(yè)的VOCs處理設備非但未能將污染物消除，卻產生了新的污染物，如“地上魔鬼”的臭氧。
VOCs主要包括碳烴化合物、苯及苯系物、醇類、酮類、酚類、醛類、酯類、胺類、腈類、氰類等有機化合物。源于電子、化工、石油化工、涂料、印刷、涂裝、家具、皮革等行業(yè)生產過程。
VOCs是大氣污染源之一;是引發(fā)灰霾、光化學煙霧等大氣環(huán)境污染問題的元兇之一;是以PM2.5為特征的區(qū)域性復合型大氣污染物的元兇之一。VOCs通過呼吸道和皮膚進入人體后，可能給人的呼吸、血液、肝臟等系統(tǒng)和器官造成暫時性和永久性病變，尤其是苯并芘類多環(huán)芳烴能使人體直接致癌，VOCs對人體健康危害極大。
現(xiàn)就部分生產企業(yè)應用的VOCs處理技術及其效果進行相關的分析：
一、活性炭吸附法
1.處污原理
活性炭吸附法由于前期投資較低,是目前應用最多的VOCs處理辦法，是通過活性炭的自然吸附能力吸附VOCs，當吸附飽和后，活性炭脫附再生或交給專業(yè)危廢公司處理。
活性炭工藝現(xiàn)場示意圖
2.實際應用情況
運用活性炭吸附法進行VOCs處理的環(huán)保公司對其設備的除污參數(shù)，基本上都會提到此類設備的除污效率達到90%以上，但在實際除污應用過程中，除污效率達到90%以上只是理論值。而且在不同的工作環(huán)境下，其除污效率遠比這個理論數(shù)值低。主要原因包括溫度、工作環(huán)境濕度、水霧、酸度、灰塵及被吸附氣體之間的相互作用等。例如我國南方全年濕度較大，氣溫較高，其活性炭實際吸附量不足實驗室的50%。
3.主要問題
使用活性炭吸附法處理VOCs達標排放實際運維費用是十分高昂的，同時自然吸、脫附管理難、適用性受多種因素影響，不適合含粉塵、水汽、乳狀物等廢氣處理，難穩(wěn)定環(huán)保達標。且大量飽和后的活性炭處理更耗費巨大，該方法僅是將污染物吸附轉移，如對飽和后活性炭轉移過程無嚴格把關跟蹤，則極易造成二次污染。但因前期投資少，企業(yè)自然選用較多，現(xiàn)雖監(jiān)管難（炭箱內沒有活性炭，活性炭設施過于簡陋、幾乎不換炭，活性炭選用與實際設計不符，使用量過少等），但環(huán)保部門終會有所行動的，存在著巨大環(huán)保風險。而且容易造假應付環(huán)保管理。（如：炭箱內沒有活性炭，活性炭設施過于簡陋、幾乎不換炭，活性炭實際工程與設計不符，使用量過少等。）
廣東某企業(yè)僅放少許活性炭并長期不更換
二、低溫等離子體技術
1.處污原理
低溫等離子廢氣處理設備里的介質阻擋放電過程中，等離子體內部產生富含極高化學活性的粒子，如電子、離子、臭氧和激發(fā)態(tài)分子等。理論上有機廢氣與這些具有較高能量的活性基團發(fā)生反應，部分會被裂解，最終轉化為二氧化碳和水等物質，從而達到凈化廢氣的目的。
低溫等離子工藝現(xiàn)場示意圖
2.實際應用情況
國內生產的運用低溫等離子體技術的治污設備，制造的環(huán)保公司對設備的除污參數(shù)，基本上都會提到這類設備的除污效率達到80%以上。大量可用于VOCs處理的低能量等離子體設備僅可用于治理油煙污染，在實際處理工業(yè)VOCs過程中，這種低溫等離子體技術設備對有機廢氣的降解基本無效和會生成污染副產物，其降解效率較低，而VOCs的易燃性令其安全性備受關注。
3.主要問題
現(xiàn)大量使用的小功率低溫等離子體是過去餐廚行業(yè)用于油煙處理的,其不適合VOCs處理，且生成副產物和大量的臭氧，會拉弧引燃VOCs等問題。
因為等離子體技術在短時間內對包括芳香類化合物的有機廢氣處理效率是很低的，主要是生成中間產物。如采用大功率等離子體在穩(wěn)定的有機廢氣中，也要在一定的時間內才有處理效果。而對于工產源源不斷高速排出的VOCs廢氣，其處理效率很低并會次生很多中間副產物，導致VOCs成分更復雜(這些副產物的危害性可能更大)、同時設備運行時會產生大量無用臭氧。且有機廢氣絕大部分是易燃、易爆的化合物。等離子體運行時的拉弧極易引爆VOCs，天津爆炸事件已令社會對其的安全性質疑，故該技術在各地被禁用已日逐增加。
某企業(yè)低溫等離子設備爆炸事故現(xiàn)場
三、光催化氧化
1.處污原理
光催化廢氣處理設備的技術是利用特種紫外線波段，在催化劑的作用下，將氧氣催化生成臭氧和羥基自由基及負氧離子，再將VOCs分子氧化還原的一種處理方式。
光催化氧化現(xiàn)場示意圖
2.實際應用情況
大部份應用于VOCs處理的UV光催化處理設備是引用過去除臭殺菌的技術原理，通常采用雙波長紫外光管，將能量主要用于轉換臭氧，用普通二氧化鈦材料作為催化劑，雖除污效率號稱達到80%以上。實際現(xiàn)在使用的UV光催化處理VOCs設備的效率均較低，在無計算技術的控制下，會大量生成臭氧和中間副產物。
3主要問題
在UV光催化氧化技術應用中，包括UV管的波長、光催化材料、反應時間、相對濕度、灰塵顆粒物等都是處理VOCs成敗的瓶頸要素。目前普遍認為光催化氧化法能夠將VOCs完全降解生成無毒無害的CO2和H2O等，但是在使用中由于反應時間太短，揮發(fā)性有機物在光催化氧化反應會生成酮、醛等更惡毒的中間產物和大量的臭氧。
近年來工業(yè)城鎮(zhèn)造成臭氧超標的其中因素就是濫用等離子體和產臭氧的UV光催化氧化設備。由于這兩類設備都是試圖通過將空氣中的氧轉變成臭氧后通過化學反應消解工業(yè)廢氣的技術，但因反應條件的制約，使產生的臭氧轉換成自由基和負氧離子的效率極低，同時因反應時間過短，導致設備產生的大部分臭氧未能實現(xiàn)對VOCs處理而直接排放。
圖為某企業(yè)光催化氧化法處理工藝形同擺設，燈管壞死無更換,設計不合理
四、燃燒法
1.處污原理
燃燒法分為蓄熱式燃燒技術（RTO）和催化燃燒技術（RCO）。其原理是通過直接燃燒或者添加催化劑進行低溫燃燒，利用“燒”將有機廢氣徹底降解為水和二氧化碳。
燃燒法現(xiàn)場示意圖
2.實際應用
燃燒法作為目前處理效率和效果相對理想的工藝，雖然它的價格相對昂貴且運行費用不低，但已被大部分專家和部分地市環(huán)境主管部門認可，甚至制定為主要治理工藝。
3.存在的主要問題
因蓄熱燃燒（RTO）方式的燃燒室內溫度一般不低于750度，甚至高達1000度，因此，會產生燃料型氮氧化物。氮氧化物按生成機理的不同分為三類：熱力型、快速型和燃料型，其中燃料型占60%_95%。在生成燃料型NOx過程中，首先是含有氮的有機化合物或空氣中的氮氣經過熱裂解產生N，CN，HCN和等中間產物基團，然后再氧化成NOx。經粗算，一套20萬m3/h處理量的蓄熱燃燒設備，其氮氧化物排放量約等于一臺35t/h的燃煤流化床鍋爐。
在有機廢氣的催化燃燒（RCO）工藝中，由于采用自來水作為水噴淋進行預處理，水中的氯離子及有機物質自帶的氯離子在催化燃燒室內（200~500度）極易生成二噁英。而VOCs處理設備上均無高溫高溫裝置用于促使二噁英的分解，因此，氣體在燃燒過程中產生的二噁英將直接排放至到大氣。
圖為二惡英產生途徑，其毒性參考分析
為什么VOCs的處理會難以達標呢?
主要是人才緊缺！因為我國有機化學的分支學科發(fā)展不平衡，特別是有機化學與其他學科的交叉和滲透不夠，并且我國有機化學的研究隊伍規(guī)模普遍較小，且相關的分支學科沒有很好的發(fā)展，因而對整個學科的發(fā)展產生了影響，并有萎縮的趨勢。在缺乏政策導向、缺乏評價體系下，造成了有機化學的研究工作沒人去做，也不愿意去做。有機化學本身相對“枯燥”，就業(yè)艱難，導致很多本、碩、博學生都不愿意選擇這個學科，特別是一些非熱門的領域:如有機光化學、自由基化學、元素有機化學等。其次，是過于急功逐利，對VOCs的治理缺乏科學的研究、機理分析,只想找個什么設備就實現(xiàn)，其結果可想而知。VOCs處理的創(chuàng)新成敗已上升到經濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境共存的問題,同時也將關聯(lián)著我國產業(yè)經濟的安全。
難道VOCs的處理真的“無計可施”嗎？
其實不然，國內已有前衛(wèi)的環(huán)保企業(yè)正聯(lián)合國內外專家學者將有機化學研究的理論應用到可持續(xù)的綠色發(fā)展中，其中成果就有把有機化學與環(huán)?？茖W進行交叉滲透，在全社會關注的有機廢氣處理中通過“小分子活化惰性化學鍵的有機化學反應機理”、“有機化學原子經濟性的高效率、高選擇性合成方法學中的不對稱催化反應機理”、“有機化學的自由基化學反應機理”、“綠色有機化學反應及過程化學反應機理的研究”、“計算化學機理的研究”等理論應用到VOCs處理設備上，實現(xiàn)了從根本上把VOCs處理設備推向節(jié)能、可靠、便宜、人工智能的高度上來，為《中國制造2025》提交了一份合格的鋪墊報告。
VOCs處理的研發(fā)和應用創(chuàng)新必須順應“發(fā)展是第一要務，人才是第一資源，創(chuàng)新是第一動力。”的時代發(fā)展步伐!
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