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摘要：随着社会的发展与进步，重视挥发性有机化合物处理技术对现实生活具有重要的意义。本文主要介绍挥发性有机化合物处理技术的研究进展的有关内容。
关键词 ： 有机化合物；挥发性；处理技术；研究发展；
中图分类号：O621.2文献标识码： A 文章编号：
引言
大气污染物因子有很多种，当前我国环境保护部门监测环境大气污染物时采用的是PM10这个指标。其定义是监测环境空气中尘埃或飘尘的空气当量直径为10μm的尘埃或飘尘在环境空气中的浓度。由此，我们就知道了PM2.5，就是指：空气中尘埃或飘尘的空气当量直径为2.5μm的尘埃或飘尘在环境空气中的浓度。挥发性有机化合物(Volatile Organic Com—pounds，以下简称VOCs)是指在常温下饱和蒸气压大于70Pa，常压下沸点小于260℃的液体或固体化合物。空气中的VOCs对人体健康和生态环境的危害很大。处理VOCs废气的传统方法有吸收法、吸附法、催化法、燃烧法等，或者是上述方法的组合；近年出现了处理VOCs废气的一些新技术，如膜分离法、低温等离子体法和光催化氧化法等。
一、吸附和吸收法
1．1吸附法
吸附法是利用某些具有吸附能力的物质如活性炭、硅胶、沸石分子筛、活性氧化铝等吸附有害成分而达到消除有害污染的目的。吸附法适用于几乎所有的气相污染物，一般是中低浓度的气相污染物；吸附效果取决于吸附剂性质、气相污染物种类和吸附系统的操作温度、湿度、压力等因素。
1．2吸收法
吸收法是采用低挥发或不挥发溶剂对气相污染物进行吸收，再利用有机分子和吸收剂物理性质的差异进行分离的气相污染物控制技术。该法适用于浓度较高、温度较低和压力较高情况下气相污染物的处理。
1． 3膜基吸收净化技术
膜基吸收净化技术是采用中空纤维微孔膜，使需要接触的两相分别在膜的两侧流动，两相的接触发生在膜孔内或膜表面的界面上，这样就可避免两相的直接接触，防止了乳化现象的发生。与传统膜分离技术相比，膜基吸收的选择性取决于吸收剂，且膜基吸收只需要用低压作为推动力，使两相流体各自流动，并保持稳定的接触界面。
二、半导体光催化技术
光催化氧化的基本原理就是在一定波长光照射下，光催化剂使H2O生成-OH，然后-OH将有机物氧化成CO2、H2O。多年来，半导体光催化反应研究主要集中于液一固相反应，对于气一固相反应则研究得相对较少。对于使用TiO2进行有机物的气一固多相光催化氧化已研究过烷烃、醇、醛、酮、芳香族化合物、卤化物；也有NOx、汽车尾气、室内空气、菌等的光催化氧化研究报道。日本在气固光催化反应应用方面的工作较为突出，他们将光催化剂固定在建材、路面、瓷片、外墙、内墙等基体上，利用太阳光和室内照明光，通过光催化作用使吸附在催化剂表面的污染物发生强的氧化分解。从而减轻环境有害气体污染物。
三、生物法
生物法是利用微生物的新陈代谢过程对多种有机物和某些無机物进行生物降解，进而有效去除工业废气中的污染物质。该法最早应用于脱臭。近年来随着对有机气相污染物治理技术研究的不断深入，该法逐步应用于有机气相污染物治理。废气生物处理技术主要有生物过滤池(Biofilter)、生物滴滤池(Biotriclding filher)和生物洗涤塔(Bioscrubber)。
3．1生物过滤法
生物过滤法是含污染物的气体经增湿后，从反应器的底部进入。通过约0．5～1m厚的生物活性填料层，利用附着在填料上微生物的新陈代谢作用，将废气中有害成分氧化分解CO2、H2O、NO-和SO42-，从而达到净化的目的。生物过滤池因其较好的通气性和适度的通水与持水性，以及完整的微生物群落系统。能够有效地去除烷烃类化合物。而丙烷、异戊烷、酯类及乙醇等生物易降解物质的生物处理效果更佳
3．2生物滴滤法
生物滴滤池与生物滤池的结构相似，不同之处是在其顶部设有喷淋装置。与生物过滤池相比，生物滴滤池有以下优势：避免产生生物过滤器中的填料压实、短流及填料降解等现象：营养物和pH缓冲溶液可以方便地通过回流液体投加：微生物代谢产物也可以通过更换回流液体而去除；对于处理古卤化物、硫化物和氨等会产生酸／碱代谢物的污染，生物滴滤滤池更容易调节pH值。因而生物滴滤池系统在营养供给和微生物生长环境的调节方面具有优势，适于高负荷及代谢过程产酸等场合使用。同时生物滴滤系统抗冲击负荷能力也较强。
3．3生物洗涤法
生物洗涤法是以生物吸收法处理有机废气，综合应用了废水生物处理和气体化学处理的基本原理和方法。
生物洗涤处理装置由一个吸收室和一个再生池构成，生物悬浮液(循环液)从吸收室顶部喷琳而下，使废气中的污染物和氧转人液相(水相)，实现质量传递。如果污染物的浓度较低。水溶性较高。则极易被水吸收，带入再生池(活性污泥池)中。在活性污泥池中。污染物通过微生物的新陈代谢作用最终被去除与生物过滤法不同的是，生物洗涤法中的液相(通常带有悬浮微生物)是流动的，在二个分开部分连续循环。这有利于控制反应条件，便于添加营养液、缓冲剂和更换液体，除去多余产物。其反应温度和pH值等因素也可以监测和控制。德国开发的二级洗涤脱臭装置，臭气从上而下经过二级洗涤，浓度从2100mg／L降至50mg／L，且运行费用较低。生物洗涤法中，气、液两相的接触方法除采用液相喷淋外，还可采用气相鼓吹。鼓吹与污水生物处理技术中的曝气相仿。废气从池底通人，与新鲜的生物悬浮液接触而被吸收 由此。许多文献将生物吸收法分为洗济式和曝气式两种。
四、燃烧法
4．1直接燃烧法
这是利用有机气相污染物易燃烧性质进行处理的一种方法，又称火焰燃烧法。它是把可燃的有机气相污染物当作燃料来燃烧的一种方法。该法适合处理高浓度有机气相污染物，燃烧温度控制在1100℃以上，去除效率达95％以上。
4．2催化燃烧
这是一种类似热氧化的方式来处理有机气相污染物的，它净化有机物是用铂、把等贵金属催化剂及过渡金属氧化物催化剂来代替火焰，操作温度较热氧化低一半，通常为250℃～500℃。由于温度降低，允许使用标准材料来代替昂贵的特殊材料。大大地降低设备费用和操作费用。该法具有辅助燃料费用低、操作温度低、设备体积小、VOCs去除率高、无二次污染物等优点，而且可操作性强。
4．3浓缩燃烧法
它是先用吸附法净化废气。再将脱吸的有机物用燃烧法处理。近年来研制的纤维状活性炭具有吸附速度快、再生容易等特点，用它制成的旋转式蜂轮吸附器，一般可将废气浓缩到1／20至1／10。此法适用于低浓度大风量有机废气净化。
五、VOCs处理技术的发展趋势
吸收、吸附和燃烧等传统方法去除VOCs具有一定的局限性，如费用高、生命周期较短并具有不可预测性，同时可能带来二次污染。下面介绍具有广阔前景的VOCs去除方法。
5．1 光催化氧化法
光催化氧化法是利用催化剂的光催化活性，使吸附在其表面的VOCs发生氧化还原反应，最终转化为二氧化碳、水及无机小分子物质。由于TiO2价廉且来源广泛，对紫外光吸收率较高，抗光腐蚀性、化学稳定性和催化活性高，且没有毒性，对很多有机物有较强的吸附作用，因而成为实验研究中最常用的光催化剂。TiO2光催化技术在处理VOCs上具有极大的优势。光催化氧化法的主要优点是能量利用效率较高，操作通常在常温下进行，无副产物生成，使用后的催化剂可用物理和化学方法再生后循环使用，VOCs降解率可达到9O％ ～95％ 。许多科研工作者非常关注催化氧化法的发展，探寻催化反应的机理，就不同催化剂对VOCs气体的处理能力进行了广泛研究。尽管纳米TiO2光催化技术是一种高效、低能耗、清洁、无二次污染的VOCs治理技术，但该技术在工业中的进一步应用还需进行大量的实验研究工作。今后主要应在以下几方面开展研究：(1)完善光催化氧化反应数学模型；(2)制备大孔径、大比表面积、高抗冲击性能且不影响催化活性的载体；(3)改进废气净化装置，拓展TiO2光催化剂薄膜的应用范围；(4)进一步提高催化剂性能 ；(5)研制新型催化剂及研究如何防止催化剂的失活和中毒等。
5．2 变压吸附技术
变压吸附(Pressure Swing Adsorption，PSA)的基本原理是利用气体组分在固体材料上吸附特性的差异及吸附量随压力变化而变化的特性，通过周期性的压力变换过程实现气体的分离或提纯。PSA气体分离工艺已在石油、化工、冶金、电子、国防、医疗和环境保护等方面得到广泛应用。与其他气体分离技术相比，PSA技术具有以下优点：(1)适于净化高浓度有机废气并达到欧洲排放标准。脱附物质浓度高，有回用价值，外排气可达到排放标准要求，无二次污染。(2)装置对进口气量和进口浓度的变化适应性强。(3)相对于其他废气净化工艺，PSA工艺操作费用低。(4)PSA工艺可在室温下操作，避免了因高温而产生的单体聚合反应。(5)产品纯度高且可灵活调节。(6)装置由计算机控制，易实现自动化操作。(7)投资小，操作费用低，维护简单，检修时间短，开工率高。(8)吸附剂使用周期长。(9)环境效益好，除因原料气的特性外，PSA装置的运行不会造成新的环境污染，几乎无“三废”产生。
结束语
随着国际条例对有害废气的限制的加强以及各国对环境质量的要求不断提高，挥发性有机废气的处理目前已经成为研究人员研究重点。传统的治理方法如液体吸收法、活性炭吸附法、焚烧等已很难达到国际排放标准。而近年来新发展的可挥发性有机废气的处理技术如：膜基吸收净化技术、光催化技术。生物法技术。臭氧分解法，低温等离子催化协同处理技术以及微波催化氧化技术等具有明显的优点。因此应着手这方面的研究工作，并逐渐加以推广应用。
参考文献
[1] 范可、雷敏、张翔、李飞飞.生物滴滤器净化挥发性有机化合物（VOCs）［J］.甘肃科技，2012（02）
[2] 国家环境保护总局. HJ/T 400-2007.车内挥发性有机物和醛酮类物质采样测定方法[S]. 北京:中国环境科学出版社,2011.
[3] 环境保护部.车内空气中挥发性有机物浓度要求征求意见稿[M].北京, 2008.
关键词 ： 有机化合物；挥发性；处理技术；研究发展；
中图分类号：O621.2文献标识码： A 文章编号：
引言
大气污染物因子有很多种，当前我国环境保护部门监测环境大气污染物时采用的是PM10这个指标。其定义是监测环境空气中尘埃或飘尘的空气当量直径为10μm的尘埃或飘尘在环境空气中的浓度。由此，我们就知道了PM2.5，就是指：空气中尘埃或飘尘的空气当量直径为2.5μm的尘埃或飘尘在环境空气中的浓度。挥发性有机化合物(Volatile Organic Com—pounds，以下简称VOCs)是指在常温下饱和蒸气压大于70Pa，常压下沸点小于260℃的液体或固体化合物。空气中的VOCs对人体健康和生态环境的危害很大。处理VOCs废气的传统方法有吸收法、吸附法、催化法、燃烧法等，或者是上述方法的组合；近年出现了处理VOCs废气的一些新技术，如膜分离法、低温等离子体法和光催化氧化法等。
一、吸附和吸收法
1．1吸附法
吸附法是利用某些具有吸附能力的物质如活性炭、硅胶、沸石分子筛、活性氧化铝等吸附有害成分而达到消除有害污染的目的。吸附法适用于几乎所有的气相污染物，一般是中低浓度的气相污染物；吸附效果取决于吸附剂性质、气相污染物种类和吸附系统的操作温度、湿度、压力等因素。
1．2吸收法
吸收法是采用低挥发或不挥发溶剂对气相污染物进行吸收，再利用有机分子和吸收剂物理性质的差异进行分离的气相污染物控制技术。该法适用于浓度较高、温度较低和压力较高情况下气相污染物的处理。
1． 3膜基吸收净化技术
膜基吸收净化技术是采用中空纤维微孔膜，使需要接触的两相分别在膜的两侧流动，两相的接触发生在膜孔内或膜表面的界面上，这样就可避免两相的直接接触，防止了乳化现象的发生。与传统膜分离技术相比，膜基吸收的选择性取决于吸收剂，且膜基吸收只需要用低压作为推动力，使两相流体各自流动，并保持稳定的接触界面。
二、半导体光催化技术
光催化氧化的基本原理就是在一定波长光照射下，光催化剂使H2O生成-OH，然后-OH将有机物氧化成CO2、H2O。多年来，半导体光催化反应研究主要集中于液一固相反应，对于气一固相反应则研究得相对较少。对于使用TiO2进行有机物的气一固多相光催化氧化已研究过烷烃、醇、醛、酮、芳香族化合物、卤化物；也有NOx、汽车尾气、室内空气、菌等的光催化氧化研究报道。日本在气固光催化反应应用方面的工作较为突出，他们将光催化剂固定在建材、路面、瓷片、外墙、内墙等基体上，利用太阳光和室内照明光，通过光催化作用使吸附在催化剂表面的污染物发生强的氧化分解。从而减轻环境有害气体污染物。
三、生物法
生物法是利用微生物的新陈代谢过程对多种有机物和某些無机物进行生物降解，进而有效去除工业废气中的污染物质。该法最早应用于脱臭。近年来随着对有机气相污染物治理技术研究的不断深入，该法逐步应用于有机气相污染物治理。废气生物处理技术主要有生物过滤池(Biofilter)、生物滴滤池(Biotriclding filher)和生物洗涤塔(Bioscrubber)。
3．1生物过滤法
生物过滤法是含污染物的气体经增湿后，从反应器的底部进入。通过约0．5～1m厚的生物活性填料层，利用附着在填料上微生物的新陈代谢作用，将废气中有害成分氧化分解CO2、H2O、NO-和SO42-，从而达到净化的目的。生物过滤池因其较好的通气性和适度的通水与持水性，以及完整的微生物群落系统。能够有效地去除烷烃类化合物。而丙烷、异戊烷、酯类及乙醇等生物易降解物质的生物处理效果更佳
3．2生物滴滤法
生物滴滤池与生物滤池的结构相似，不同之处是在其顶部设有喷淋装置。与生物过滤池相比，生物滴滤池有以下优势：避免产生生物过滤器中的填料压实、短流及填料降解等现象：营养物和pH缓冲溶液可以方便地通过回流液体投加：微生物代谢产物也可以通过更换回流液体而去除；对于处理古卤化物、硫化物和氨等会产生酸／碱代谢物的污染，生物滴滤滤池更容易调节pH值。因而生物滴滤池系统在营养供给和微生物生长环境的调节方面具有优势，适于高负荷及代谢过程产酸等场合使用。同时生物滴滤系统抗冲击负荷能力也较强。
3．3生物洗涤法
生物洗涤法是以生物吸收法处理有机废气，综合应用了废水生物处理和气体化学处理的基本原理和方法。
生物洗涤处理装置由一个吸收室和一个再生池构成，生物悬浮液(循环液)从吸收室顶部喷琳而下，使废气中的污染物和氧转人液相(水相)，实现质量传递。如果污染物的浓度较低。水溶性较高。则极易被水吸收，带入再生池(活性污泥池)中。在活性污泥池中。污染物通过微生物的新陈代谢作用最终被去除与生物过滤法不同的是，生物洗涤法中的液相(通常带有悬浮微生物)是流动的，在二个分开部分连续循环。这有利于控制反应条件，便于添加营养液、缓冲剂和更换液体，除去多余产物。其反应温度和pH值等因素也可以监测和控制。德国开发的二级洗涤脱臭装置，臭气从上而下经过二级洗涤，浓度从2100mg／L降至50mg／L，且运行费用较低。生物洗涤法中，气、液两相的接触方法除采用液相喷淋外，还可采用气相鼓吹。鼓吹与污水生物处理技术中的曝气相仿。废气从池底通人，与新鲜的生物悬浮液接触而被吸收 由此。许多文献将生物吸收法分为洗济式和曝气式两种。
四、燃烧法
4．1直接燃烧法
这是利用有机气相污染物易燃烧性质进行处理的一种方法，又称火焰燃烧法。它是把可燃的有机气相污染物当作燃料来燃烧的一种方法。该法适合处理高浓度有机气相污染物，燃烧温度控制在1100℃以上，去除效率达95％以上。
4．2催化燃烧
这是一种类似热氧化的方式来处理有机气相污染物的，它净化有机物是用铂、把等贵金属催化剂及过渡金属氧化物催化剂来代替火焰，操作温度较热氧化低一半，通常为250℃～500℃。由于温度降低，允许使用标准材料来代替昂贵的特殊材料。大大地降低设备费用和操作费用。该法具有辅助燃料费用低、操作温度低、设备体积小、VOCs去除率高、无二次污染物等优点，而且可操作性强。
4．3浓缩燃烧法
它是先用吸附法净化废气。再将脱吸的有机物用燃烧法处理。近年来研制的纤维状活性炭具有吸附速度快、再生容易等特点，用它制成的旋转式蜂轮吸附器，一般可将废气浓缩到1／20至1／10。此法适用于低浓度大风量有机废气净化。
五、VOCs处理技术的发展趋势
吸收、吸附和燃烧等传统方法去除VOCs具有一定的局限性，如费用高、生命周期较短并具有不可预测性，同时可能带来二次污染。下面介绍具有广阔前景的VOCs去除方法。
5．1 光催化氧化法
光催化氧化法是利用催化剂的光催化活性，使吸附在其表面的VOCs发生氧化还原反应，最终转化为二氧化碳、水及无机小分子物质。由于TiO2价廉且来源广泛，对紫外光吸收率较高，抗光腐蚀性、化学稳定性和催化活性高，且没有毒性，对很多有机物有较强的吸附作用，因而成为实验研究中最常用的光催化剂。TiO2光催化技术在处理VOCs上具有极大的优势。光催化氧化法的主要优点是能量利用效率较高，操作通常在常温下进行，无副产物生成，使用后的催化剂可用物理和化学方法再生后循环使用，VOCs降解率可达到9O％ ～95％ 。许多科研工作者非常关注催化氧化法的发展，探寻催化反应的机理，就不同催化剂对VOCs气体的处理能力进行了广泛研究。尽管纳米TiO2光催化技术是一种高效、低能耗、清洁、无二次污染的VOCs治理技术，但该技术在工业中的进一步应用还需进行大量的实验研究工作。今后主要应在以下几方面开展研究：(1)完善光催化氧化反应数学模型；(2)制备大孔径、大比表面积、高抗冲击性能且不影响催化活性的载体；(3)改进废气净化装置，拓展TiO2光催化剂薄膜的应用范围；(4)进一步提高催化剂性能 ；(5)研制新型催化剂及研究如何防止催化剂的失活和中毒等。
5．2 变压吸附技术
变压吸附(Pressure Swing Adsorption，PSA)的基本原理是利用气体组分在固体材料上吸附特性的差异及吸附量随压力变化而变化的特性，通过周期性的压力变换过程实现气体的分离或提纯。PSA气体分离工艺已在石油、化工、冶金、电子、国防、医疗和环境保护等方面得到广泛应用。与其他气体分离技术相比，PSA技术具有以下优点：(1)适于净化高浓度有机废气并达到欧洲排放标准。脱附物质浓度高，有回用价值，外排气可达到排放标准要求，无二次污染。(2)装置对进口气量和进口浓度的变化适应性强。(3)相对于其他废气净化工艺，PSA工艺操作费用低。(4)PSA工艺可在室温下操作，避免了因高温而产生的单体聚合反应。(5)产品纯度高且可灵活调节。(6)装置由计算机控制，易实现自动化操作。(7)投资小，操作费用低，维护简单，检修时间短，开工率高。(8)吸附剂使用周期长。(9)环境效益好，除因原料气的特性外，PSA装置的运行不会造成新的环境污染，几乎无“三废”产生。
结束语
随着国际条例对有害废气的限制的加强以及各国对环境质量的要求不断提高，挥发性有机废气的处理目前已经成为研究人员研究重点。传统的治理方法如液体吸收法、活性炭吸附法、焚烧等已很难达到国际排放标准。而近年来新发展的可挥发性有机废气的处理技术如：膜基吸收净化技术、光催化技术。生物法技术。臭氧分解法，低温等离子催化协同处理技术以及微波催化氧化技术等具有明显的优点。因此应着手这方面的研究工作，并逐渐加以推广应用。
参考文献
[1] 范可、雷敏、张翔、李飞飞.生物滴滤器净化挥发性有机化合物（VOCs）［J］.甘肃科技，2012（02）
[2] 国家环境保护总局. HJ/T 400-2007.车内挥发性有机物和醛酮类物质采样测定方法[S]. 北京:中国环境科学出版社,2011.
[3] 环境保护部.车内空气中挥发性有机物浓度要求征求意见稿[M].北京, 2008.