VOCs是揮發(fā)性有機(jī)物英文名“Volatile Organic Compounds”的縮寫，有時也稱做VOC，此時專指一種VOC，或者表示揮發(fā)性有機(jī)物這樣一個集合概念。無論是中文的揮發(fā)性有機(jī)物還是英文的Volatile Organic Compounds均比較長，因此習(xí)慣上常用VOCs或者VOC來簡稱。

　　不同的機(jī)構(gòu)和組織出于不同的管理、控制或研究需要，對VOCs的定義不盡相同，目前尚沒有統(tǒng)一、公認(rèn)的定義。美國ASTM d3960-98標(biāo)準(zhǔn)將VOC定義為任何能參加大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)化合物。美國聯(lián)邦環(huán)保署(EPA)的定義：揮發(fā)性有機(jī)化合物是除一氧化碳、二氧化碳、碳酸、金屬碳化物、金屬碳酸鹽和碳酸銨外，任何參加大氣光化學(xué)反應(yīng)的碳化合物。世界衛(wèi)生組織（WHO,1989）對總揮發(fā)性有機(jī)化合物（TVOC)的定義為，熔點(diǎn)低于室溫而沸點(diǎn)在50-260℃之間的揮發(fā)性有機(jī)化合物的總稱。我國國家標(biāo)準(zhǔn)《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 18883-2002)中對總揮發(fā)性有機(jī)化合物（Total Volatile Organic Compounds TVOC）的定義是：利用Tenax GC和Tenax TA采樣，采用非極性色譜柱（極性指數(shù)小于10）進(jìn)行分析，保留時間在正己烷和正十六烷之間的揮發(fā)性有機(jī)化合物的總稱。

　　空氣中存在的有機(jī)物不僅僅是VOCs。有些有機(jī)物在常溫下可以在氣態(tài)和顆粒物中同時存在，而且隨著溫度變化在兩相中的比例會發(fā)生改變，這類有機(jī)物叫做半揮發(fā)性有機(jī)物，簡稱SVOCs。還有些有機(jī)物在常溫下只存在于顆粒物中，它們屬于不揮發(fā)性有機(jī)物，簡稱NVOCs。無論是VOCs、SVOCs還是NVOCs，在大氣中都參與大氣化學(xué)和物理過程，一部分可直接危害人體健康，它們帶來的環(huán)境效應(yīng)包括影響空氣質(zhì)量、影響天氣氣候等。

　　大氣污染的加重，引起了人們對揮發(fā)性有機(jī)物污染的重視。對于主要揮發(fā)性有機(jī)物的污染國家早有嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，各地，尤其是北京、廣州、深圳等均發(fā)布了更加嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。國家對于揮發(fā)性有機(jī)物污染治理也早有方針政策發(fā)布，尤其是2010年5月，在國務(wù)院辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)境保護(hù)部等部門關(guān)于推進(jìn)大氣污染聯(lián)防聯(lián)控工作改善區(qū)域空氣質(zhì)量指導(dǎo)意見的通知（國辦發(fā)〔2010〕33號）文件中，首次把揮發(fā)性有機(jī)化合物與二氧化硫、氮氧化物、顆粒物并列確定為大氣污染聯(lián)防聯(lián)控的重點(diǎn)污染物，有力地推動了全國揮發(fā)性有機(jī)污染物的治理步伐。自此，在國家眾多政策的指引下，更是掀起了揮發(fā)性有機(jī)物污染治理的高潮。2014年3月5日，國家科技部與環(huán)保部聯(lián)合發(fā)布了《大氣污染防治先進(jìn)技術(shù)匯編》；近期，中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會廢氣凈化委員會又在京召開了“第五屆全國揮發(fā)性有機(jī)污染物（VOCs）減排與控制會議”，進(jìn)一步推進(jìn)了VOCs治理高潮。

　　為配合這一治理高潮，本文根據(jù)《大氣污染防治先進(jìn)技術(shù)匯編》中與揮發(fā)性有機(jī)化合物治理有關(guān)的內(nèi)容，發(fā)表一些在VOCs治理工程中的一些體會與同行共勉。其中的內(nèi)容大部分是以回收工藝為前提的。

　　1、 揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）治理技術(shù)的一般分類和主要治理工藝

　　1.1VOCs治理技術(shù)分類

　　VOCs治理技術(shù)一般分為回收技術(shù)和消除技術(shù)兩大類〔1〕?；厥占夹g(shù)一般包括：冷凝法、吸收法、吸附法（包括變壓吸附）和膜分離法；消除技術(shù)一般包括燃燒法（包括催化燃燒、蓄熱燃燒等）、等離子體分解法、生物分解法、光催化氧化法等。

　　以上所述的處理技術(shù)是大家都非常熟悉的內(nèi)容。這些技術(shù)和方法的應(yīng)用一般都是針對單一的污染物或者氣體成分比較少或性質(zhì)比較接近的混合氣體而言的。但是在具體工程中，大家所遇到的往往是比較復(fù)雜的混合廢氣。在這樣的氣體治理中，首先遇到的一個問題就是治理工藝的選擇。

　　1.2 VOCs主要治理工藝

　　在近期科技部與環(huán)保部聯(lián)合發(fā)布的《大氣污染防治先講技術(shù)匯編》中，總結(jié)出了18種VOCs的治理工藝。這些治理工藝從大的方面為我們提出了治理的工藝、應(yīng)用對象、適應(yīng)范圍和大致的費(fèi)用。為我們進(jìn)行揮發(fā)性有機(jī)廢氣的治理提出了基本的建議。但是，由于揮發(fā)性有機(jī)廢氣種類繁多，所以匯編中不可能寫得面面俱到，很多東西還需要通過實(shí)踐去摸索、總結(jié)。

　　2、治理揮發(fā)性有機(jī)廢氣的特點(diǎn)

　　2.1 治理對象繁多

　　大家知道，目前我們所熟知的脫硫脫硝技術(shù)，它所面對的僅僅是SO2和NOx,成分簡單，性質(zhì)基本清楚，治理目標(biāo)明確，目前國內(nèi)外已經(jīng)成熟的工業(yè)化治理技術(shù)已達(dá)數(shù)十種之多。而揮發(fā)性有機(jī)化合物已經(jīng)查明的就有數(shù)千種，與人類密切接觸并可對影響人體健康和對大自然造成污染的就有200余種。試想，要完成這么多污染物的治理，那將是一項(xiàng)多么艱巨的任務(wù)！更何況它們還常?；祀s在一起，這樣給我們治理增加了更大的難度。因此，在早期的VOCs治理行業(yè)就出現(xiàn)了“笑著進(jìn)去、哭著出來”的現(xiàn)象。另外，由于國家對VOCs的減排與控制的政策法規(guī)尚不完善，同時，由于VOCs的治理涉及的技術(shù)途徑和工藝路線多，科學(xué)性強(qiáng)，需要具體的技術(shù)導(dǎo)則和工藝規(guī)范對VOCs的治理進(jìn)行具體的指導(dǎo)。所以，VOCs減排和控制還面臨著不容樂觀的局面。

　　2.2 石化化工行業(yè)VOCs治理的特點(diǎn)

　　對于石化化工行業(yè)排放的揮發(fā)性有機(jī)廢氣的治理難度相對會小一些。原因是它的排放源的成分相對比較簡單，而且排放的物質(zhì)及其性質(zhì)也比較清楚。因此治理工藝比較容易選擇。另外，因?yàn)檫@些行業(yè)比較大，技術(shù)力量比較強(qiáng)，因此，對于這些行業(yè)的VOCs治理，大家不會很擔(dān)心。目前在這些行業(yè)早已出現(xiàn)了成熟的技術(shù)。比如現(xiàn)在他們推廣的LDAR（泄漏檢測與修復(fù)）的管理機(jī)制，就是一個很好的例證。

　　2.3 制藥行業(yè)VOCs治理的特點(diǎn)

　　制藥行業(yè)VOCs的治理難度應(yīng)該算是中等的。它比石化化工行業(yè)難度大，但又比其它行業(yè)容易。因?yàn)橹扑幮袠I(yè)排放的VOCs的成分也比較清楚，但是由于它的排放絕大部分都是間歇排放，而且排放濃度也經(jīng)常隨著時間的變化而呈現(xiàn)出不規(guī)律的變化，這就給治理增加了難度。

　　2.4 涂布行業(yè)VOCs治理的特點(diǎn)

　　我們感覺治理VOCs難度最大的當(dāng)屬涂布行業(yè)。一是這些行業(yè)多屬鄉(xiāng)鎮(zhèn)小廠，技術(shù)力量差，又無分析手段；二是他們使用的涂布膠液不僅大都是外購，膠液供應(yīng)商對于他們的膠液配方都嚴(yán)格保密；三是他們所使用的膠液經(jīng)常變化。因此，即使你對他們使用的各種膠液的成分都分析得很清楚，但是你也不可能使用一個裝置去應(yīng)對他的所有膠液。

　　3、揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理方案的選擇（主要談回收法）

　　3.1 治理工藝比治理設(shè)備重要

　　在采用回收技術(shù)治理VOCs時常常會出現(xiàn)這樣的爭論：是治理工藝重要還是治理設(shè)備重要？大家可能記得，上世紀(jì)90年代初出現(xiàn)的用于回收有機(jī)溶劑的活性炭纖維自動化回收裝置。這種裝置來源于日本，當(dāng)時我們國家共引進(jìn)了2套，其中一套就安裝在保定市的化工部第一膠片廠。后來膠片廠的科技人員對該裝置進(jìn)行了成功的消化吸收，實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化。于是很多人到處想辦法去搞圖紙，幾年的功夫，出現(xiàn)了很多利用該裝置回收VOCs的公司，而且出現(xiàn)了惡性競爭的局面。但是僅僅紅火了幾年，大多數(shù)公司垮掉了。究其原因是不少人認(rèn)為，只要有了好的設(shè)備，好像根本就無需考慮回收什么物質(zhì)。

　　實(shí)際上，在搞VOCs回收時，首先應(yīng)該考慮廢氣成分及各成分的性質(zhì)，然后去研究采取什么樣的工藝。比如有人提出一種含甲苯、二甲苯和苯乙烯的混合廢氣，濃度在3000mg/m3,問用什么工藝回收。對于如此高濃度的VOCs廢氣，人們立即會想到：采用活性炭纖維回收。但是，這里面有個苯乙烯的問題，苯乙烯在活性炭纖維上比較容易聚合，尤其是當(dāng)溫度較高時。而采用活性炭纖維吸附回收時就有個因其聚合而堵塞吸附劑微孔的問題。為此需要首先搞請苯乙烯聚合的條件，才能提出合理的回收工藝。

　　因此我認(rèn)為，在治理尤其是采用吸附法回收VOCs時，治理工藝比治理設(shè)備重要。

　　3.2 采用炭基吸附劑吸附回收VOCs的問題

　　之所以提出，是因?yàn)槲覀冎鲝埬軌蚧厥盏臇|西盡可能地予以回收。因?yàn)槿魏螕]發(fā)性有機(jī)化合物，回收價值都比回收熱量的價值大得多。實(shí)在濃度太低或雖然濃度高但無法回收時才可以采取消除（比如催化燃燒等）的辦法。所以我們常稱消除法處理VOCs是“沒有辦法的辦法”。這里僅就采用炭基吸附劑吸附法回收VOCs的技術(shù)談一些體會。

　　3.2.1吸附劑的選擇

　　這個問題大家都比較熟悉了，這里只想說2點(diǎn)：

　　A.活性炭纖維是“吃細(xì)糧”的，而顆粒活性炭是“吃粗糧”的。因?yàn)榛钚蕴坷w維微孔的孔徑都在2nm左右，所以處理動力學(xué)分子直徑大的物質(zhì)時不宜采用，尤其是多種直徑分子的混合物，如汽油等。而顆粒活性炭〔2〕，除小孔外，還有0.01～0.1μm的中孔和少量大孔，因此，它可以處理多種直徑分子的混合物。如臺灣用來吸附回收涂布行業(yè)排放的混合有機(jī)廢氣，之所以能夠達(dá)到較高的回收率而且能夠較長時間的運(yùn)行，他們所使用的吸附劑都是顆?；钚蕴?。近年來我國開展的油氣回收，所采用的也多為顆?；钚蕴?。

　　B.我們國內(nèi)所用的顆粒活性炭大部分都是以小孔為主的，因此在有些場合就不是很適用。近些年市場上出現(xiàn)了一些以中孔為主的顆?；钚蕴恳言诓簧賄OCs回收中得到了很好的應(yīng)用。

　　3.2.2簡單組分VOCs處理方法的選擇

　　如果需處理的廢氣成分簡單，性質(zhì)明確，那就是考慮吸附劑的選擇了。選擇吸附劑的首要原則就是要有大的比表面積。一般而言，活性炭類吸附劑應(yīng)為首選。但是要考慮炭基吸附劑有一個特性，就是它的表面存在著具有催化作用的活性點(diǎn)，它可以使還原性物質(zhì)氧化，比如它能夠把S2-催化氧化成S0,可以使一些易聚合的物質(zhì)聚合，從而堵塞吸附劑微孔。這時候就應(yīng)考慮采用其它類型的吸附劑。

　　3.2.3復(fù)雜組分VOCs處理方法的選擇

　　這里只想說一點(diǎn)，那就是必須把VOCs的成分及各成分的性質(zhì)搞清楚，才能進(jìn)行處理方法和處理工藝的選擇。因此，對VOCs的檢測手段就顯得十分重要。這一點(diǎn)又是我們國家比較落后的方面。

　　3.2.4考慮某些物質(zhì)的特殊性質(zhì)

　　這里想說的是，在采用炭基吸附劑時，需要查一下VOCs的可脫附性。下表所列是一些從炭基吸附劑上難以脫附的物質(zhì)〔2〕：

　　不僅如此，有些物質(zhì)在炭基吸附劑上積累后還會著火，最典型的就是環(huán)己酮。當(dāng)年在某石化企業(yè)回收VOCs時，因?yàn)槠渲泻沫h(huán)己酮在活性炭纖維上的不斷積累，結(jié)果回收裝置僅僅運(yùn)行了3個月就發(fā)生了活性炭纖維被燒毀的事故。

　　4、幾個設(shè)計(jì)參數(shù)的確定

　　4.1廢氣進(jìn)入處理系統(tǒng)的濃度

　　在我們進(jìn)行VOCs治理時最重要的是安全問題。因?yàn)榻^大多數(shù)VOCs都屬于易燃易爆物質(zhì)，因此，在VOCs回收或催化燃燒時必須考慮爆炸極限，以保證處理系統(tǒng)的安全運(yùn)行。在環(huán)保部發(fā)布的《吸附法工業(yè)有機(jī)廢氣治理工程技術(shù)規(guī)范》（HJ2026-2013）和《催化燃燒法工業(yè)有機(jī)廢氣治理工程技術(shù)規(guī)范》（HJ2027-2013）中，對進(jìn)入處理系統(tǒng)的VOCs濃度都作出了嚴(yán)格的規(guī)定，我們必須認(rèn)真執(zhí)行。

　　4.2廢氣通過吸附床層的風(fēng)速

　　有很多教科書上都明確寫道：氣體通過吸附器床層的風(fēng)速一般為0.2~0.6m/s。通過工程實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，這種說法有些偏頗。利用活性炭纖維作吸附劑的同行都知道，大家使用的最大風(fēng)速也不會超過0.15m/s。那么為什么老的教科書給出這個數(shù)據(jù)呢？考查發(fā)現(xiàn)：過去人們大都采用顆?；钚蕴孔魑絼拇矊雍穸纫话阍O(shè)計(jì)在0.2~0.6m，最大不會超過1m，所以就給出了這個數(shù)據(jù)。實(shí)際上，通過工程實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，廢氣通過床層的速度應(yīng)該是由廢氣在床層中與吸附劑的接觸時間決定的。總結(jié)工程實(shí)踐，廢氣在吸附床層內(nèi)與吸附劑的接觸時間以0.8~1.2s為宜，濃度低可以短一些，濃度高可以長一些，采用這樣的風(fēng)速，完全可以滿足治理要求。

　　4.3脫附溫度

　　關(guān)于脫附溫度，很多人都認(rèn)為與吸附質(zhì)的沸點(diǎn)有關(guān)，認(rèn)為要想把高沸點(diǎn)的物質(zhì)從吸附

　　劑上脫附下來，脫附介質(zhì)的溫度必須高于該物質(zhì)的沸點(diǎn)。實(shí)踐證明這種觀點(diǎn)是錯誤的。以雙氧水行業(yè)回收三甲苯為例，我們作過不少這樣的工程，都是用100℃的水蒸氣脫附下來的，而且效果很好。而三甲苯的沸點(diǎn)為164.7℃。

　　為此可以得出結(jié)論，吸附質(zhì)的脫附溫度與其沸點(diǎn)沒有直接關(guān)系，而是和它的飽和蒸汽壓有關(guān)。這個結(jié)論可以用脫附原理來說明。

　　我們都知道，要想使吸附質(zhì)分子從吸附劑表面脫附下來必須給它能量或推動力，使其能夠從吸附劑表面“蒸發(fā)”到吸附劑孔道中，從而進(jìn)入氣相主體。而在通常采用的脫附方法中〔2〕，加熱脫附是給它提供能量，以增加分子的動能；吹掃脫附和降壓（真空）脫附，都是為了降低吸附劑孔道中廢氣分子的分壓，也就是蒸汽壓，給廢氣造成一個濃度差，從而給廢氣分子由吸附劑表面向氣相轉(zhuǎn)移提供一個推動力，這個推動力越大，廢氣分子的脫附速度就越快。所以，從這個理論出發(fā)就不難理解，吸附質(zhì)的脫附溫度是與其飽和蒸汽壓直接相關(guān)的，而與它的沸點(diǎn)無關(guān)。

　　5、關(guān)于注重高濃度揮發(fā)性有機(jī)廢氣回收的建議

　　在我國的不少行業(yè)存在著高濃度揮發(fā)性有機(jī)廢氣排放的問題。比如：PVC行業(yè)的氯乙烯單體、化學(xué)纖維行業(yè)的H2S和CS2、石油化工行業(yè)的石腦油和干氣等。這些VOCs排放濃度很高，對大氣中TVOCs的貢獻(xiàn)不可忽略，同時也是很好的資源。另外也希望關(guān)注一下變壓吸附在回收不凝氣方面的應(yīng)用。

　　防治大氣污染，ISweek工采網(wǎng)目前提供英國Alphasense公司的PID傳感器，可以檢測VOC氣體:

　　英國alphasense PID光離子氣體傳感器 - PID-AH

　　光離子氣體傳感器PID-AH最低可以檢測1ppb的VOC氣體，可以檢測2000多種不同的VOC氣體,許多有害物質(zhì)原料都含有VOC，PID由于其對VOC的高靈敏度，成為有害物質(zhì)早期危險報警、泄漏監(jiān)測等不可缺少的實(shí)用工具。非常適合環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)和儀器。

　　英國alphasense 大量程光離子PID氣體傳感器 - PID-A1

　　PID氣體傳感器PID-A1是大量程的PID傳感器，是VOC檢測專用氣體傳感器，最高可以檢測6000ppm的VOC氣體，4系大小，非常適合化工、石油等工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

　　取樣氣體被暴露在PID中的紫外燈發(fā)出的紫外線中。發(fā)出的紫外線電離目標(biāo)氣體，此電離的信號由PID中的電路部分檢測和計(jì)算出氣體的濃度（ppb或者ppm）。

　　PIDs能檢測濃度非常低的VOC氣體（揮發(fā)性的有機(jī)物）?？紤]到VOC測試的標(biāo)準(zhǔn)測量，Alphasense的PIDs是體積合適的和低功耗，并且有不斷改善的電路部分和長壽命的紫外燈泡。拓展的燈泡包括更好的BTEX和含氯元素的VOC檢測。這些傳感器的引腳是和4P90的一模一樣的。

　　Alphasense公司的PID傳感器提供2種型號：PID-A12和PID-AH2。他們不受濕度變化的影響，在各種應(yīng)用領(lǐng)域擁有優(yōu)越的性能。

　　PID-A12的線性量程是50ppb~6000ppm(測試氣體：異丁烯)

　　PID~AH2的線性量程是1ppb~50ppm(測試氣體：異丁烯)

　　PID傳感器包括紫外燈泡的驅(qū)動電路，放大電路和用戶可自行更換的電子?xùn)艠O，10.6eV燈泡和顆粒過濾膜。