揮發(fā)性有機化合物（Volatile Organic Compounds，VOCs）是指常溫下飽和蒸汽壓大于133.32 Pa、常壓下沸點在50~260℃以下的有機化合物，或在常溫常壓下能揮發(fā)的有機固體或液體。VOCs是石油化工、制藥、印刷、制鞋和噴漆等行業(yè)排放的最常見的污染物。這些物質(zhì)主要有硫化氫、硫醇類、氨、胺類、硝基化合物、烴類、脂肪酸類、醇類、酚類、酯類以及有機鹵系衍生物等。這些有機物大多具有毒性，部分已被列為致癌物，如氯乙烯、苯、多環(huán)芳烴等。多數(shù)VOCs 易燃易爆，對生產(chǎn)企業(yè)的安全造成威脅；部分VOCs 對臭氧層具有破壞作用，如氯氟烴（CFCs）和含氫氯氟烴（HCFCls）。VOCs 是產(chǎn)生臭氧污染和光化學(xué)污染的主要污染源，環(huán)保部已將其列為細(xì)顆粒物之外最大的空氣污染元兇，它也是導(dǎo)致灰霾天氣的重要前體物之一。
VOCs污染物的種類及來源
1.1VOCs污染物的種類
     大多數(shù)VOCs具有經(jīng)濟(jì)價值，還可進(jìn)行回收處理；但也有一部分VOCs 因為會造成二次污染或無法消除，難以達(dá)到排放要求，需要吸附后回收處理，如鹵族化合物氯乙烯和CFCs等。常見的VOCs大致可分脂肪類、芳香類、氯化碳?xì)浠衔铩?br /> 1.2 產(chǎn)生VOCs 污染物的來源
     VOCs 污染物的來源主要有工業(yè)固定排放源、機動車尾氣排放源和日常生活排放源等3個方面。工業(yè)固定源是主要排放源，不同行業(yè)VOCs排放的環(huán)境、排放的物質(zhì)特征以及治理技術(shù)都不盡相同。
1.2.1 石油煉制是VOCs污染最大來源
      在石油裂解過程中，會生產(chǎn)出烴類、醇類、醛類和酸類等物質(zhì)，而繁瑣的煉油工藝，在生產(chǎn)過程中不可避免產(chǎn)生大量廢氣。例如，在鍋爐、加熱爐和焚燒爐等設(shè)備的加熱過程中會產(chǎn)生大量的燃燒煙霧廢氣；在物質(zhì)進(jìn)行催化和裂化時，會產(chǎn)生SO2、CO2 以及CO等廢氣；在對瀝青進(jìn)行氧化時，會產(chǎn)生氧化瀝青廢氣；在回收尾氣時，對含硫尾氣汽提以及氣體脫硫和加氫精制的過程中，都會產(chǎn)生廢氣。
1.2.2 化工行業(yè)產(chǎn)生的污染
      化工行業(yè)排放VOCs在生產(chǎn)過程、燃料油和機溶劑輸配儲存過程中，主要是苯系物、有機鹵化物氟利昂系列、胺等?；どa(chǎn)中，在使用鍋爐、加熱爐、裂解爐和焚燒爐燃燒煙氣時，會產(chǎn)生大量含有CO、CO2 的煙霧類污染物。此外，甲醛、乙醛、聚乙烯和硝基氯苯等原材料和甲醛裝置、對苯二甲酸裝置、環(huán)氧氯丙烷裝置等特殊裝置運行時，都會產(chǎn)生含有烷烴、烯烴、環(huán)烷烴和芳香烴等污染物的工業(yè)廢氣。
1.2.3 來源于生活中的污染
      生活源中的污染主要有汽車、新居涂料裝潢、秸稈燃燒和廚房油煙無組織排放等。特別是汽油機動車排放的VOCs中含有苯、甲苯和二甲苯等苯系物，柴油機動車尾氣富含丙酮、丙烯和丙烷等短鏈碳?xì)浠衔铮恍戮油苛涎b潢產(chǎn)生的VOCs在短時間內(nèi)濃度高，成分復(fù)雜，不易擴(kuò)散，對人體健康危害很大；秸稈燃燒，產(chǎn)生為煙塵中VOCs的主要成份是芳香烴和醛類化合物；廚房油煙VOCs中主要污染物為乙醇和丙烷。
VOCs污染物的治理
2.1 破壞法
2.1.1 焚燒法
     直接焚燒法是將VOCs直接連接到焚燒鍋爐中，當(dāng)接入VOCs 濃度高時，即可在爐內(nèi)充分燃燒，然后生成CO2 和H2O；若接入鍋爐中VOCs濃度較低，則需加入輔助燃料，使VOCs充分燃燒，最終生成CO2 和H2O。這種方法成本低，運用范圍廣，技術(shù)路線也比較成熟。
       目前焚燒法的主要形式有火炬、焚燒爐及2種系統(tǒng)的綜合系統(tǒng)。其中，火炬系統(tǒng)是用來處理石油化工廠、煉油廠、煤化工及其他裝置無法回收和再加工的低氧有機氣體的特殊燃燒設(shè)施?；鹁鎻U氣處理技術(shù)已大規(guī)模應(yīng)用于國內(nèi)外各大項目中；對于處理VOCS 以及有機物濃度低的不含氧裝置廢氣，一般用焚燒爐進(jìn)行。
2.1.2 催化燃燒法
     催化燃燒法是在廢氣燃燒的時候加入某種催化劑，降低VOCs 的燃點，使VOCs 能夠充分燃燒，最終生成CO2和H2O，實現(xiàn)直排。目前常用催化劑種類有貴金屬（如Pt、Pd） 與非貴金屬（如Ti、Fe、Cu等）兩大類。
2.2非破壞法
2.2.1 吸附法
     吸附法是利用具有微孔結(jié)構(gòu)的吸附劑，將揮發(fā)性有害氣體的有毒物質(zhì)吸附在吸附劑表面上，使有機物從主體分離。吸附法又分化學(xué)吸附和物理吸附兩種。化學(xué)吸附劑多用于治理水相污染物，因接觸時間問題，在現(xiàn)實中該法治理有機廢氣非常少。而物理吸附材料在處理有機廢氣方面則更有效，例如活性炭和沸石等較常用，特別是改良后的纖維吸附材料相比顆粒狀和蜂窩狀的吸附材料，吸收速率更高，效果更好。目前，吸附法常用于較低濃度廢氣的凈化。
2.2.2 吸收法
     吸收法是讓吸收劑和有機廢氣充分接觸，對廢氣中的有害物質(zhì)進(jìn)行吸收，然后將吸收劑進(jìn)一步處理，再循環(huán)使用。噴淋裝置就是對有機廢氣進(jìn)行處理的裝置。吸收劑可分物理吸收劑和化學(xué)吸收劑兩種，物理吸收劑根據(jù)相似相容的特性。企業(yè)常用水吸收易溶于水的污染氣體，比如醇、丙酮、甲醚等；化學(xué)吸收方法主要利用有機廢氣與吸收劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到吸收廢氣的目的。例如，化工行業(yè)可以采用液體石油、表面活性劑和水的混合試劑來處理廢氣，這種方法可以對H2S、NOx、SO2 等廢氣進(jìn)行快速處理。
     吸收法有直接回收、壓縮冷凝回收、濃縮冷凝回收，根據(jù)不同的廢氣種類選擇不同的處理工藝。目前直接回收和壓縮冷凝回收在國內(nèi)技術(shù)成熟，而濃縮冷凝設(shè)備幾乎全部為進(jìn)口設(shè)備，費用高昂。
2.2.3 膜分離法
     膜隔離技術(shù)在VOCs處理中已有所應(yīng)用，其原理是利用有機分子粒徑的大小差異來進(jìn)行分離，然后再收集回收和再利用。使用中需在進(jìn)料側(cè)施加壓力，形成穩(wěn)定壓力差，使?jié)B透得到足夠動力。該膜類似于半透膜，過濾后產(chǎn)物純度較高，應(yīng)用范圍廣。缺點是膜容易發(fā)生堵塞，膜價格較高，運營成本高。
2.2.4 生物法
     生物法是通過生物過濾法處理VOCs，主要處理工業(yè)生產(chǎn)、市政污水、污泥處理等。它可處理較低濃度的VOCs，通過核心生物濾床的處理作用，VOCs通過生物濾床中的生物膜填料，然后被反應(yīng)，VOCs在濾床里被生物膜上的生物經(jīng)過吸附作用反應(yīng)生成CO2 和H2O，最后實現(xiàn)放空。
      生物處理法是VOCs處理技術(shù)領(lǐng)域關(guān)注的重點。生物處理法最大優(yōu)點是利用了菌群對有機物進(jìn)行分解，厭氧菌和好氧菌都可以對有機廢氣進(jìn)行降解，降低廢氣對環(huán)境的污染。當(dāng)前，生物處理的主要方式和設(shè)備包括有生物濾池、生物滴濾塔、生物洗滌器等，這種方式目前可以處理簡單的廢氣。其綠色環(huán)保優(yōu)勢，應(yīng)用優(yōu)勢潛力巨大。
2.3VOCs治理新技術(shù)發(fā)展
（1）光催化氧化技術(shù)。是將WO3、CdS、ZnO、TiO2等光敏半導(dǎo)體材料在光照下將光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，產(chǎn)生的粒子與水及氧氣反應(yīng)后，產(chǎn)生具有強氧化能力的自由基，有非常強大的廢氣氧化處理能力。該方法的優(yōu)點是反應(yīng)速率高，處理效果強，處理后的產(chǎn)物方便回收，反應(yīng)過程與處理有機廢氣的溶液關(guān)系不大。目前已被業(yè)界關(guān)注。
（2）紫外光催化技術(shù)。是利用高能紫外光照射有機廢氣，使廢氣中的部分污染物裂解，降解成水和二氧化碳等低分子的化合物，或者將廢氣中的細(xì)菌核酸破壞，殺滅廢氣中的大部分細(xì)菌。
（3）微波催化氧化技術(shù)。是目前科技含量較高的處理技術(shù)，這是一種集合了傳統(tǒng)的填料吸附技術(shù)，使治理效果大大的提高。微波催化氧化技術(shù)能夠縮短廢氣的解吸與吸附時間，降低VOCs的治理成本。目前這種吸附技術(shù)已經(jīng)能夠連續(xù)使用幾十次，并且多次使用后的效果一樣能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。
（4）活性炭纖維治理技術(shù)。主要是通過活性碳纖維的加入，利用活性炭的內(nèi)外表面分布的大量碳原子組成超強能力的吸附性結(jié)構(gòu)。其吸附速度快、吸附的容量增大、表面積大、微孔豐富等優(yōu)點，將在VOCs治理的過程中起到很大的作用。
2.4組合凈化技術(shù)
     在實際應(yīng)用中，企業(yè)多采用多種組合技術(shù)來治理VOCs。如吸附濃縮+催化燃燒技術(shù)、吸附濃縮+高溫焚燒技術(shù)、吸附濃縮+吸收技術(shù)、低溫等離子體+吸收技術(shù)、低溫等離子體+催化技術(shù)等。目前，大多行業(yè)都是采用組合技術(shù)，或者采用兩種或兩種以上的組合技術(shù)，最終達(dá)到最佳治理效果。
2.5各種治理技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析
     在以上方法中，吸附、生物、催化燃燒是當(dāng)今最常用的VOCs治理技術(shù)，其次是熱力燃燒和等離子體技術(shù)。在化工行業(yè)中，催化氧化技術(shù)更適合處理中高濃度（2000~8000mg/m3）有機廢氣毒物質(zhì)的治理，廢氣中不含催化劑中毒物質(zhì)，單位處理能力投資在8~10萬/1000 m3/h，運行費用約0.4 萬~1萬元/1 000m3；吸附－蒸汽—脫附－回收技術(shù)更適合處理中等濃度，廢氣成分較為單一的廢氣，單位處理能力投資在42 萬/1 000 m3/h 左右，運行費用約4萬～8萬元；生物過濾技術(shù)適合中低濃度（＜2000 mg/m3）、含可生生物降解VOCs廢氣，單位處理能力投資在1萬~4萬/1000m3/h，運行費用約0.6萬~1.2萬元；熱力燃燒適合中高濃度（2000～8000mg/m3） 廢氣的治理，濃度不可太低，否則不可維持燃燒，氣量不穩(wěn)定，單位處理能力投資在10 萬/1000 m3/h，運行費用約0.4萬～0.8萬元。
化工行業(yè)VOCs治理中存在的問題
化工行業(yè)作為產(chǎn)生VOCs的第二大行業(yè)，工業(yè)生產(chǎn)過程中所排放的VOCs種類多，性質(zhì)差異大，實際生產(chǎn)中需要根據(jù)污染物的性質(zhì)和排放特點進(jìn)行選擇，建設(shè)經(jīng)濟(jì)、高效的VOCs 治理都會增加企業(yè)的運營成本；化工企業(yè)為配合VOCs治理，對生產(chǎn)工藝進(jìn)行改進(jìn)的同時，使生產(chǎn)負(fù)荷增加，但治理裝置性能卻無法同步優(yōu)化，最終造成治理效果欠佳；VOCs治理設(shè)備需要在線設(shè)備測量，然后進(jìn)行同步處置。但因目前設(shè)備在使用中存在老化情況，測量精度無法達(dá)標(biāo)；目前中國VOCs處理設(shè)備的重要部件更換仍依靠國外，特別是在維修中若涉及知識產(chǎn)權(quán)問題，維修周期增加，設(shè)備運行效率降低；中國對工業(yè)廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)有了明確的要求，但是在具體的落實過程中還存在一定的問題，不良企業(yè)仍末進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理再排放。
化工行業(yè)VOCs治理成為必然
2017年是《大氣污染防治行動計劃》（簡稱“大氣十條”）的第一階段收官考核之年，經(jīng)過5年的努力，“大氣十條”第一階段目標(biāo)已全面實現(xiàn)，揮發(fā)性有機污染物（VOCs）減排與控制工作取得了重要的進(jìn)展。各地VOCs 的污染防治工作得到了全面加強，VOCs的污染防治已經(jīng)成為中國大氣污染防治的重點工作之一。
4.1 政策法規(guī)的頒布為化工VOCs治理指明了方向
     以2013年“大氣十條”的發(fā)布為起點，2015新的《大氣污染防治法》中，明確提出了對VOCs減排與控制要求；2016年工信部等部委聯(lián)合印發(fā)了《重點行業(yè)揮發(fā)性有機物削減行動計劃》，指出到2018年，工業(yè)行業(yè)VOCs 排放量比2015年削減330萬t以上；2016年國務(wù)院發(fā)布《“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案》，提出推進(jìn)工業(yè)污染物減排，以削減揮發(fā)性有機物、持久性有機物、重金屬等污染物為重點，實施重點行業(yè)、重點領(lǐng)域工業(yè)特征污染物削減計劃；大力推進(jìn)石化、化工、印刷、工業(yè)涂裝等行業(yè)揮發(fā)性有機物綜合治理；實施石化、化工等重點行業(yè)揮發(fā)性有機物治理工程，到2020年石化企業(yè)基本完成揮發(fā)性有機物治理。2017年9月，國家又發(fā)布《“十三五”揮發(fā)性有機物污染防治工作方案》。方案以改善環(huán)境空氣質(zhì)量為核心，以重點行業(yè)和重點污染物為主要控制對象，推進(jìn)VOCs與NOx協(xié)同減排，明確提出到2020 年，建立VOCs污染防治管理體系，實施重點地區(qū)、重點行業(yè)VOCs污染減排，排放總量減少10%以上。
4.2國家排放標(biāo)準(zhǔn)逐步完善化工行業(yè)VOCs治理有據(jù)可依
     《國家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》中強調(diào)要積極推進(jìn)揮發(fā)性有機物污染控制。2017年，制藥工業(yè)、涂料油墨膠黏劑工業(yè)、農(nóng)藥行業(yè)的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)報批陸續(xù)進(jìn)行，《VOCs無組織逸散控制標(biāo)準(zhǔn)》、《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》和《飲食業(yè)油煙排放標(biāo)準(zhǔn)》的修訂工作也在進(jìn)行中。截至2017 年底涉及VOCs的大氣固定源污染物排放國家標(biāo)準(zhǔn)有15項，其中石油煉制、石油化學(xué)、合成樹脂等工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)在2015年制定完成，同時北京、上海、重慶、廣東、浙江、江蘇、山東、湖南、天津、河北、陜西和四川等地均在不同領(lǐng)域制定了地方排放標(biāo)準(zhǔn)。
4.3新技術(shù)的推行，為化工行業(yè)帶來了希望
     在化工生產(chǎn)、儲存和運輸?shù)倪^程中，VOCs無組織排放約占企業(yè)總排放量的1/3，中國從美國和歐盟引進(jìn)的LDAR（泄漏檢測與修復(fù)）技術(shù)，可以大幅降低VOCs的無組織排放。2014年12月，國家發(fā)布實施《石化行業(yè)揮發(fā)性有機物綜合整治方案》，明確要求全國石化行業(yè)應(yīng)將VOCs的治理與監(jiān)控納入日
       常生產(chǎn)管理體系，建立“泄漏檢測與修復(fù)”等方面的管理制度。目前，上海、廣東、浙江、江蘇和新疆等地紛紛制定了LDAR實施技術(shù)要求。到2017年，全國石化行業(yè)基本完成第一輪的VOCs綜合整治工作，初步建成監(jiān)測監(jiān)控體系，VOCs排放總量較2014 年削減了30%以上。
4.4環(huán)保督察巡視，打響藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)
     環(huán)境保護(hù)督察是落實中央生態(tài)文明建設(shè)的重要抓手，中央環(huán)保督察多批次、多層次的全覆蓋巡視，以及督察“回頭看”工作都在有條不紊，緊鑼密鼓的進(jìn)行著。環(huán)境保護(hù)部對京津冀及周邊“2+26”城市開展的大氣污染防治強化督查。督察內(nèi)容包括對相關(guān)行業(yè)及部門落實大氣污染防治情況，固定污染源環(huán)保設(shè)施運行及達(dá)標(biāo)排放情況，自動監(jiān)測設(shè)施的聯(lián)網(wǎng)及運行情況，限產(chǎn)執(zhí)行情況等。通過督查，各項任務(wù)得到了全面落實，藍(lán)天的背后，是各行業(yè)打響“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”的堅決態(tài)度和辛勤付出。
總結(jié)
隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，更有效地利用能源，減少環(huán)境污染，降低安全生產(chǎn)事故，確保生命安全的重要性日益凸顯。應(yīng)該加強在化工行業(yè)有機廢氣的處理方法的研究，不僅要對排放的廢氣進(jìn)行處理，還要對源頭進(jìn)行有效監(jiān)控，切實減少污染物的產(chǎn)生，而且在行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)方面也可以借鑒美國和歐盟等先進(jìn)國家的控制措施，從而達(dá)到對環(huán)境的有效保護(hù)。
來源：VOCs前沿