1. 物理回收技術(shù)
（1）吸附法
吸附法主要是利用具有吸附功能的多孔材料對 VOCs 進(jìn)行吸附，將有機(jī)廢氣中的有害物質(zhì)分離出 來，降低對環(huán)境的危害程度，常用的吸附材料主要有活性炭和無機(jī)吸附材料?；钚蕴渴且环N內(nèi)部含有多孔 材料的物質(zhì)，有一般的活性炭、還有破碎狀碳素纖維 蜂窩狀的。其吸附原理主要分為物理吸附和化學(xué)吸附 兩大類，活性炭的多孔材料提供了大量的表面積，有助于吸收和收集雜質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)比自身空隙小的物質(zhì) 的吸附，通過提高自身溫度和降低內(nèi)部壓力促進(jìn)吸收效率?；瘜W(xué)原理主要是因?yàn)榛钚蕴勘砻孢€含有其他化學(xué)物質(zhì)，如官能團(tuán)形式的氧和氫，能與吸附物發(fā)生反應(yīng)，并與吸附物結(jié)合，在活性炭的表面富集。相關(guān)研究表明，活性炭吸附工業(yè)既可以對 VOCs 進(jìn)行回收，又 可以對 VOCs 進(jìn)行再次利用。 在一般的處理方法中，吸附法為最常用的方法， 具有操作簡單、可循環(huán)利用的特點(diǎn)，適用于低濃度、高通量的工業(yè) VOCs 治理。但活性炭吸附 VOCs 存在吸附不完全、吸附效率低，導(dǎo)致部分VOCs 有殘留。且隨著吸附的 VOCs 不斷增多，活性炭的孔隙出現(xiàn)堵塞， 吸附能力下降，活性炭的再生成本較高?；钚蕴康奈焦I(yè)一般應(yīng)用于化學(xué)成套設(shè)備的清洗上或者大型制冷機(jī)器設(shè)備的保潔上。 于是，工業(yè)上出現(xiàn)了另一種吸附材料——無機(jī)吸附材料。無機(jī)吸附材料主要有硅石、沸石兩大類。沸石具有較大的空隙結(jié)晶結(jié)構(gòu)，對工業(yè) VOCs 進(jìn)行吸附， 同樣可通過升溫和降壓的方式來提高吸附效率。采用無機(jī)吸附材料相對于活性炭來言，其具有不可燃性， 使用起來更加安全，但使用成本過高。沸石吸附法一 般應(yīng)用于加油站設(shè)備以及化學(xué)成套設(shè)備的清洗方面。 所以，低成分、高效率的吸附劑和吸附技術(shù)成為我們今后處理 VOCs 重要的研究方向 。
（2）吸收法
吸收法主要運(yùn)用了相似相溶的原理，其中吸收劑和吸收設(shè)備是影響吸收效率的主要因素。一般通過柴 油、煤油等揮發(fā)性較低的溶劑，也可以采用對 VOCs 具有較強(qiáng)溶解性的吸收劑，對揮發(fā)性有機(jī)化合物VOCs 進(jìn)行物理的溶解吸收，然后利用兩者間分子的物理性差異，對兩者進(jìn)行分離回收。此方法適用于高水溶性、 溫度低、高壓力高濃度且排氣量大的VOCs 治理，相較于吸附法而言，其優(yōu)勢在于可除去氣態(tài)物質(zhì)和顆粒物， 尤其對酸性氣體的去除率較高。投資成本低，對有用的VOCs 以及烴類氣體物質(zhì)進(jìn)行回收，經(jīng)過簡單的加工作用便可實(shí)現(xiàn)再次利用，一般應(yīng)用于石油煉制、化工生 產(chǎn)等環(huán)節(jié)，但此方法需定期更換吸收劑，使治理時間加 長，維護(hù)成本過高，存在后續(xù)的廢水處理問題。吸收容量有所限制，顆粒物濃度過高還會造成機(jī)器的堵塞，且符合此方法的溶劑數(shù)量太少，吸收劑吸收范圍小，價(jià)格 昂貴，若處理不當(dāng)還會存在二次污染。 （3） 冷凝法
冷凝法是回收工業(yè) VOCs 最為簡單的方法，根據(jù)物理學(xué)原理，基于不同溫度條件下不同物質(zhì)的溶解 度、飽和蒸氣壓不同，通過降低溫度或提高、降低壓力影響環(huán)境條件，使 VOCs 發(fā)生冷凝呈液態(tài)從而從蒸汽或廢氣中分離出來實(shí)現(xiàn)回收利用。冷凝法可分為兩 種，一種是利用表面冷凝器，如螺旋式冷凝器和列管 式冷凝器，利用間壁傳熱，但冷卻效果不太理想。另一種是利用接觸冷凝器，如噴淋塔、填料塔、板式塔等， 冷卻效率高，但在回收有用成分方面功能欠缺。 一般情況下，混合氣體中 VOCs 濃度越高，處理效果越好。具體以濃度 25g/m3 為界限，高沸點(diǎn)、低溫 度且濃度高于 25g/m3 的有機(jī)廢氣處理效果最好，而 當(dāng)濃度低于 25g/m3 時，則需要設(shè)計(jì)燃燒或吸附等前 處理步驟來降低有機(jī)負(fù)荷。冷凝法可通過改變反應(yīng)壓 力實(shí)現(xiàn)工業(yè) VOCs 的不同凈化程度，工藝流程較為簡單。但處理過程需要配備一定的冷凝介質(zhì)，如液氮和冷凝水，并且需要較大的冷量和壓力才能夠?qū)崿F(xiàn) VOCs 的冷凝效果，實(shí)際應(yīng)用技術(shù)要求過高，加溫降 壓等條件的控制所需成本高，設(shè)備的運(yùn)行功能及操作條件要求相對其他兩種方法而言更為嚴(yán)格。 通常在實(shí)際應(yīng)用中，為了減少投入和提高效率，人 們會將冷凝法與吸附法、吸收法一起對工業(yè)廢氣進(jìn)行處理，相關(guān)的耦合工藝技術(shù)給企業(yè)帶來一定的回收效果和 經(jīng)濟(jì)效益，但適用范圍有限，存在一定的局限性。
2.氧化分解技術(shù)
(1) 生物處理
生物處理是近年來最新研究的 VOCs 治理技術(shù)，主要利用微生物降解有害物質(zhì)的特性原理完成對 VOCs 的治理。將具有降解作用的微生物附著于多孔 材料表面，當(dāng)揮發(fā)性有機(jī)廢物質(zhì)通過材料時，微生物將廢物中的有害物質(zhì)降解轉(zhuǎn)化生成二氧化碳、水和中性鹽等無機(jī)物。其完整的生物處理工藝流程一般分為三部分，首先是將有機(jī)廢氣溶于水，達(dá)到充分溶解有機(jī)物的目的；其次調(diào)整水中有機(jī)物的濃度，使有機(jī)物滲透進(jìn)入生物膜中，盡可能使生物膜上的微生物將其吸收；最后，微生物會將吸收的有機(jī)廢氣通過自身代謝作用，將其有效降解，從而轉(zhuǎn)化為對環(huán)境無害的物質(zhì)。生物處理法主要依托于微生物的代謝轉(zhuǎn)化功能， 將有機(jī)廢氣中的有害物質(zhì)再次結(jié)合形成結(jié)構(gòu)簡單的無害物質(zhì)。相較于傳統(tǒng)的方法工藝，此方法設(shè)備簡單、 運(yùn)行成本低、應(yīng)用范圍廣。若對工藝進(jìn)一步優(yōu)化，具有替代吸附法和燃燒法的前景。但在實(shí)際應(yīng)用過程中將 會用到多種工藝結(jié)合，如滴濾法、過濾法和生物洗滌 法。生物處理的凈化系統(tǒng)的選擇與氣態(tài)污染物的濃度和成份有關(guān)。如生物過濾床法適用于濃度小、氣量大、 難溶解的廢氣，而生物洗滌塔則恰好相反。其主要缺 點(diǎn)為氧化分解效率低，需定期添加營養(yǎng)基，設(shè)備占地 面積大，對溫度、pH 等外界環(huán)境條件要求苛刻。
（2）燃燒處理
燃燒法是目前化工行業(yè)最主要的治理有機(jī)廢氣的技 術(shù)之一，通過氧化燃燒分解 VOCs 廢氣中的碳氧化物達(dá)到去除目的，可分為直接燃燒、蓄熱燃燒和催化燃燒 。
直接燃燒。大多數(shù) VOCs 都含有碳、氫、氧 三種元素，具有可燃性，直接燃燒可生成無毒害作用 的二氧化碳和水。直接燃燒適用于高濃度、高熱值和不具有回收利用價(jià)值的 VOCs 氣體，對于低濃度的 VOCs 氣體燃燒時需添加輔助燃料助燃。需要注意的是，添加的輔助燃料可能會產(chǎn)生其他有害物質(zhì)。直接燃燒法主要應(yīng)用于印刷行業(yè)和涂裝行業(yè)。其原理方法簡單，能夠使 VOCs 氣體快速而充分地燃燒，燃燒所用的設(shè)置裝備成本低，適用范圍廣。 蓄熱燃燒。該方法主要利用蓄熱體蓄熱對 VOCs 進(jìn)行燃燒分解。該方法去除率高達(dá) 99%，熱回收率高達(dá) 95%，適用于高濃度、成分復(fù)雜的有機(jī)廢氣治理。實(shí)際應(yīng)用中，蓄熱燃燒系統(tǒng)一般分為三個部分， 分別是陶瓷蓄熱床、自動控制閥和燃燒室。其中，陶瓷材料可以將氣體中的熱能貯存起來，燃燒時可借助該功能特點(diǎn)對燃燒過程提供熱量，減少熱能的消耗成本。另外，熱交換器的使用可以回收尾氣熱量，使得熱量能夠循環(huán)使用，最大程度上獲得經(jīng)濟(jì)效益。雖然有機(jī)廢氣可通過自供熱進(jìn)行氧化分解，減小運(yùn)行成本與能耗，但前期設(shè)備投入的成本較高，設(shè)備維護(hù)困難 [6]。 （3）催化燃燒。此方法主要應(yīng)用于化工行業(yè)和印 刷行業(yè)，主要借助催化劑使反應(yīng)所需的溫度降低，實(shí)現(xiàn) 低溫燃燒降低加熱成本，加速反應(yīng)，使工業(yè) VOCs 有 效快速地分解，有時甚至可達(dá)到無火焰燃燒的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了燃燒過程的安全性，且產(chǎn)生的有害物質(zhì)也相對較少。催化燃燒法燃燒充分，產(chǎn)生氮氧化物等二次污染物的量較少，但催化劑的價(jià)格昂貴，有時廢氣中的重金屬 含量過高導(dǎo)致藥劑容易出現(xiàn)失效現(xiàn)象。若工業(yè) VOCs 濃度過高時，催化劑作用的低溫條件不足以滿足催化劑所需的凈化溫度。催化燃燒主要運(yùn)用流化床設(shè)備， VOCs 被預(yù)熱后在催化床層作用下完成反應(yīng)。該方法裝置較為簡單、成本低，但此過程可能會存在硫化物、 鹵代烴等濃度過高，從而導(dǎo)致催化劑性能下降。
（3）光催化法
光催化法主要是利用光催化劑在紫外線作用下會激發(fā)具有較強(qiáng)的氧化能力的電子 - 空穴對，從而實(shí)現(xiàn)對 VOCs 的氧化分解，生成二氧化碳和水。實(shí)際應(yīng)用 中，通常使用到的氧化劑主要以金屬氧化物和金屬硫 化物為主，其中 TiO2 較為突出。這種氧化劑穩(wěn)定性強(qiáng)， 催化性能好，是目前應(yīng)用最廣泛的催化劑之一。光催化 法使 VOCs 氣體能夠充分轉(zhuǎn)化為對環(huán)境無害的有機(jī)分 子，且此過程產(chǎn)生的副產(chǎn)物較少，很好的保證了廢氣處理的清潔性。但催化劑在實(shí)際使用過程中會因?yàn)榄h(huán)境條件喪失活性或者難以固定，影響廢氣的處理過程。光催化法主要在流量少的有機(jī)廢氣處理中占據(jù)優(yōu)勢，對于大量的有機(jī)廢氣處理時，處理效果不太理想。其中光催化法主要分為 UV 光催化與復(fù)合光催化兩種 。UV 光催化：該方法利用 UV 紫外光改變分子結(jié)構(gòu)，將高分子有機(jī)物降解為低分子有機(jī)物。 TiO2 作為光催化劑，具有催化活性高、紫外光吸收率 高的特點(diǎn)，可通過光催化將 VOCs 降解為二氧化碳和水。但該過程反應(yīng)效率低、催化劑失活導(dǎo)致生成具有 二次污染的酮、酯、醛等中間產(chǎn)物。 復(fù)合光催化：同樣在 TiO2 作用下，使有機(jī)廢 氣無機(jī)化，整個過程基本不產(chǎn)生污染性的中間產(chǎn)物， 對含有苯、硫化氫的 VOCs 廢氣有很好的處理效果。
節(jié)選自文章《工業(yè) VOCs 治理技術(shù)的研究》作者梁文英,楊姝宜
