2024年3月23日发(作者：竺民)
VOCs的治理技术
１.热破坏法
热破坏法是目前应用比较广泛也是研究较多的VOCs治理方法，可分为直接燃烧和催化
燃烧。VOCS的热破坏可能包含一系列分解、聚合及自由基反应;最重要的VOCs的破坏机理
是氧化和热裂解、热分解。直接燃烧是VOCs在气流中直接燃烧和辅助燃烧的方法。
直接燃烧在适当的温度和保留时间下，可以达到99%的热处理效率。催化燃烧是VOCs
在气流中被加热，在催化床层作用下，加快VOCs的化学反应，催化剂的存在使VOCs比直
接燃烧法需要更少的保留时间和更低的温度。催热破坏能达到的热破坏效率在90%-95%之
间，稍低于直接法，是由于VOCE在催化床层的停留时间长，降低了摧化剂有效表面积，
从而降低破坏效率。另外，催化剂常见对特定类型化合物反应，所以，催化燃烧的应用就
受到了限制。
用于VO Cs的净化的催化剂主要有金属和金属盐，金属包括贵金属和非贵金属。目前
使用的金属催化剂主要是Pt,P d，技术成熟，催化活性高，但价格昂贵，而且对卤素有机
物在含N,P,S等元素时，会发生氧化使催化剂失活。近年来，催化剂的研制主要集中在非贵
金属，并取得了成果。如V205 + MOx (M:过渡族金属)+贵金属制成的催化剂用于治理甲
硫醇废气;Pt+ P d+ C uO催化剂用于治理含氮有机醇废气。
由于 VO Cs废气中常出现杂质，易引起催化剂中毒。这些杂质有
P,Pt ,Bi ,As,Sn,Hg,Fe2+,Zn,卤素等。
催化剂载体起到节省催化剂，增大催化剂有效面积、减少凝结、提高催化活性和稳定
性的作用。能作为载体的有:活性炭、氧化铝、石棉、陶土、金属等，最常见的是陶瓷载体，
一般制成网状、球状、蜂窝状或柱状。而近年来研究较多且成功的有丝光氟石等。对催化
燃烧而言，今后研究的重点与热点是探索高效活性催化剂及其载体，催化氧化机理。
２.吸附法
吸附法的应用广泛，具有能耗低，工艺成熟，去除率高，净化彻底，易于推广的优点，
有很好的环境和经济效益。缺点是设备庞大，流程复杂，当废气中有胶粒物质或其他杂质
时，吸附剂易中毒。吸附法主要用于低浓度，高通量的VOCs处理。
决定吸附法处理VOCS的关键是吸附剂，吸附剂应具有密集的细孔、结构，内表面积
大，吸附J性能好，化学性质稳定，不易破碎对空气阻力小，常用的有活性炭、氧化铝、硅
胶、人工沸石等。目前，多数采用活性炭，其去除效率高，物流中有机物浓度在1000ppm
以上，吸附率可达95%以上。活性炭有粒状和纤维状两类。颗粒状活性炭结构气孔均匀，
除小孔外，还有10 -100nm的中孔和1.5-5tm的大孔，处理气体从外向内扩散，吸附脱附
都较慢;而纤维活性炭孔径分布均匀，孔径小且绝大多数是1.5-3nm的微孔，由于小孔都向
外，气体扩散距离短，因而吸附脱附快。经过氧化铁或氢氧化钠或臭氧处理的活性炭往往
具有更好的吸附性能，You等研究表明氧化后的活性炭具有更强的亲VOCs能力，吸附有效
传质系数比未处理的活性炭大。为了 提 高 VOCs的净化效率，吸附法常和其他方法联用，
可采用液体吸收和活性炭湿法吸附联合处理，浓度较高，而且可吸收的VOCs废气，如处理
苯乙烯的工艺流程;如采用吸附一催化燃烧处理丙酮废气，避免两种方法的缺陷，具有吸附
效率高，无二次污染等特点，集浓缩催化燃烧、脱附为一体。
３.吸收法
吸收法是控制大气污染的重要手段之一，不仅能消除气态污染物，而且能将污染物转
化为有用产品。由于其治理气态污染物技术成熟，设计操作经验丰富，适用性强，因而在
废气治理中广泛应用。利用VOCs能与大部分油类物质互溶的特点，用高沸点、低蒸汽压的
油类作为吸收剂来吸收VOCs，常见的吸收器是填料洗涤吸收塔，用液体石油类物质回收苯
乙烯就是一例，因苯乙烯极性弱，能与液体石油类物质很好互溶。为强化吸收效果，可用
液体石油类物质，表面活性剂和水组成乳液来作吸收液。
日本的上殊勇等研究利用环糊精作为有机卤代物的铺集材料，将环糊精水溶液作为在
有机卤代物和其他有机化合物共存时的吸收剂，对有机卤代物进行吸收。这种吸收剂具有
无毒无污染，解吸率高，回收节省能源，可反复使用的优点。
４.生物膜法
生物膜法就是将微生物固定附着在多孔性介质填料表面，并使污染空气在填料床层中
进行生物处理，可将其中的污染物除去，并使之在空气中降解，VOCs被吸附在孔隙表面，
被孔隙中的微生物所耗用，降解成二氧化碳、水、和中性盐。生物膜处理VOCs装置有生物
过滤器和生物滴滤过滤器两种。生物过滤器主要采用吸附法填料，如土壤、改性活性炭、
改性硅藻土等，而生物滴滤过滤器主要采用如粗碎石、塑料蜂窝状填料、塑料波纹板料等
不具有大孔隙的填料。
生物 膜 法 治理VOCs的机理一般认为是传质与生化反应的串联过程。至于反应控制
步骤有不同的看法，有人认为:一般传质速率比生化反应快，所以生化去除是控制步骤。
Kirchner和孔佩石等人对甲苯气体的研究表明，甲苯生化去除量随其负荷量的增加而增加，
应属传质步骤为控制
过程。
今后研究应解决的关键问题:生物降解动力学的深入探索;微生物菌种种类;无机营养
物、pH值缓冲、空气熔透性及工作温度等的影响。
５.电晕法
脉冲电晕法去除VOCs的基本原理是通过沿陡峭、脉冲窄的高压脉电晕的电，在常温常
压下获得非平衡等离子体，即产生大量高能电子和O,OH等活性粒子，对有害物质分子进行
氧化降解反应，使污染物最终无害化。1988年以来，美国环保局进行了VOCs和有毒气体
电晕破坏的研究，模拟表面反应器进行分子形式的电晕破坏，达到分解的目的，开发低成
本低费用低浓度污染物流的控制技术，电晕技术是一种有前途的控制技术。电晕法氧化机
理一般认为有以下几个过程:
(1) 高 能 电子作用下，强氧化性自由基O,OH等的生产;
(2)VOCs分子受到高能电子碰撞被激发及原子键断裂形成小碎片团;
(3)O ,O H与激发VOCs的分子基团、自由基进行反应，最终降解为CO,Cq、玩O，去
除率的高低与电子能量有关。
６.等离子分解法
等离子体分解氯氟烃的技术已到实用阶段，植松信行研究了利用等离子体的化学作用
分解氯氟烃之类难分解气体为无害物的应用。此技术可在短时间内进行大量的氯氟烃等气
体的处理。此过程采用二个系统，一系统利用高频等离子体急速加热，使温度达10000℃
利用等离子体的化学作用与水蒸汽接触进行分解的超高温加水系统;第二个系统是将高温
分解的排气急冷到8℃下的排气系统。系统是由氯氟烃和水蒸汽的供给装置、等离子体发生
装置、反应炉、冷却罐以及排水
处理装置等构成。
７.光解法
光分解VOCs有两种形式:一种是直接光照在波长合适时，VOCs分解;另一种是催化剂
存在下，光照VOCs使之分解。田中启一和三口伸一郎等利用紫外光分解VOCs作了研究，
有机氯化物和氟氯烃在185nm
紫外光照射下，两种物质都能在极短的时间内分解，卤代物的分解速度大于氟氯烃;三
氯乙烯几秒钟内即能分解成氧气、氯气、氟气等。光分解可产生中间产物，可通过氢氧化
钠溶液处理或延长滞留时间等手段最终去除。光催 化 剂的基本原理就是在一定波长照射
下，光催化剂使H2O生成一()H，然后一OH将VO()氧化成二氧化碳、水。由于其相中具有
较高的分子扩散和质量传递速率及较易进行的链反应，光催化剂对气相化学污染物的活性
比水溶液中高得多。
2024年3月23日发(作者：竺民)
VOCs的治理技术
１.热破坏法
热破坏法是目前应用比较广泛也是研究较多的VOCs治理方法，可分为直接燃烧和催化
燃烧。VOCS的热破坏可能包含一系列分解、聚合及自由基反应;最重要的VOCs的破坏机理
是氧化和热裂解、热分解。直接燃烧是VOCs在气流中直接燃烧和辅助燃烧的方法。
直接燃烧在适当的温度和保留时间下，可以达到99%的热处理效率。催化燃烧是VOCs
在气流中被加热，在催化床层作用下，加快VOCs的化学反应，催化剂的存在使VOCs比直
接燃烧法需要更少的保留时间和更低的温度。催热破坏能达到的热破坏效率在90%-95%之
间，稍低于直接法，是由于VOCE在催化床层的停留时间长，降低了摧化剂有效表面积，
从而降低破坏效率。另外，催化剂常见对特定类型化合物反应，所以，催化燃烧的应用就
受到了限制。
用于VO Cs的净化的催化剂主要有金属和金属盐，金属包括贵金属和非贵金属。目前
使用的金属催化剂主要是Pt,P d，技术成熟，催化活性高，但价格昂贵，而且对卤素有机
物在含N,P,S等元素时，会发生氧化使催化剂失活。近年来，催化剂的研制主要集中在非贵
金属，并取得了成果。如V205 + MOx (M:过渡族金属)+贵金属制成的催化剂用于治理甲
硫醇废气;Pt+ P d+ C uO催化剂用于治理含氮有机醇废气。
由于 VO Cs废气中常出现杂质，易引起催化剂中毒。这些杂质有
P,Pt ,Bi ,As,Sn,Hg,Fe2+,Zn,卤素等。
催化剂载体起到节省催化剂，增大催化剂有效面积、减少凝结、提高催化活性和稳定
性的作用。能作为载体的有:活性炭、氧化铝、石棉、陶土、金属等，最常见的是陶瓷载体，
一般制成网状、球状、蜂窝状或柱状。而近年来研究较多且成功的有丝光氟石等。对催化
燃烧而言，今后研究的重点与热点是探索高效活性催化剂及其载体，催化氧化机理。
２.吸附法
吸附法的应用广泛，具有能耗低，工艺成熟，去除率高，净化彻底，易于推广的优点，
有很好的环境和经济效益。缺点是设备庞大，流程复杂，当废气中有胶粒物质或其他杂质
时，吸附剂易中毒。吸附法主要用于低浓度，高通量的VOCs处理。
决定吸附法处理VOCS的关键是吸附剂，吸附剂应具有密集的细孔、结构，内表面积
大，吸附J性能好，化学性质稳定，不易破碎对空气阻力小，常用的有活性炭、氧化铝、硅
胶、人工沸石等。目前，多数采用活性炭，其去除效率高，物流中有机物浓度在1000ppm
以上，吸附率可达95%以上。活性炭有粒状和纤维状两类。颗粒状活性炭结构气孔均匀，
除小孔外，还有10 -100nm的中孔和1.5-5tm的大孔，处理气体从外向内扩散，吸附脱附
都较慢;而纤维活性炭孔径分布均匀，孔径小且绝大多数是1.5-3nm的微孔，由于小孔都向
外，气体扩散距离短，因而吸附脱附快。经过氧化铁或氢氧化钠或臭氧处理的活性炭往往
具有更好的吸附性能，You等研究表明氧化后的活性炭具有更强的亲VOCs能力，吸附有效
传质系数比未处理的活性炭大。为了 提 高 VOCs的净化效率，吸附法常和其他方法联用，
可采用液体吸收和活性炭湿法吸附联合处理，浓度较高，而且可吸收的VOCs废气，如处理
苯乙烯的工艺流程;如采用吸附一催化燃烧处理丙酮废气，避免两种方法的缺陷，具有吸附
效率高，无二次污染等特点，集浓缩催化燃烧、脱附为一体。
３.吸收法
吸收法是控制大气污染的重要手段之一，不仅能消除气态污染物，而且能将污染物转
化为有用产品。由于其治理气态污染物技术成熟，设计操作经验丰富，适用性强，因而在
废气治理中广泛应用。利用VOCs能与大部分油类物质互溶的特点，用高沸点、低蒸汽压的
油类作为吸收剂来吸收VOCs，常见的吸收器是填料洗涤吸收塔，用液体石油类物质回收苯
乙烯就是一例，因苯乙烯极性弱，能与液体石油类物质很好互溶。为强化吸收效果，可用
液体石油类物质，表面活性剂和水组成乳液来作吸收液。
日本的上殊勇等研究利用环糊精作为有机卤代物的铺集材料，将环糊精水溶液作为在
有机卤代物和其他有机化合物共存时的吸收剂，对有机卤代物进行吸收。这种吸收剂具有
无毒无污染，解吸率高，回收节省能源，可反复使用的优点。
４.生物膜法
生物膜法就是将微生物固定附着在多孔性介质填料表面，并使污染空气在填料床层中
进行生物处理，可将其中的污染物除去，并使之在空气中降解，VOCs被吸附在孔隙表面，
被孔隙中的微生物所耗用，降解成二氧化碳、水、和中性盐。生物膜处理VOCs装置有生物
过滤器和生物滴滤过滤器两种。生物过滤器主要采用吸附法填料，如土壤、改性活性炭、
改性硅藻土等，而生物滴滤过滤器主要采用如粗碎石、塑料蜂窝状填料、塑料波纹板料等
不具有大孔隙的填料。
生物 膜 法 治理VOCs的机理一般认为是传质与生化反应的串联过程。至于反应控制
步骤有不同的看法，有人认为:一般传质速率比生化反应快，所以生化去除是控制步骤。
Kirchner和孔佩石等人对甲苯气体的研究表明，甲苯生化去除量随其负荷量的增加而增加，
应属传质步骤为控制
过程。
今后研究应解决的关键问题:生物降解动力学的深入探索;微生物菌种种类;无机营养
物、pH值缓冲、空气熔透性及工作温度等的影响。
５.电晕法
脉冲电晕法去除VOCs的基本原理是通过沿陡峭、脉冲窄的高压脉电晕的电，在常温常
压下获得非平衡等离子体，即产生大量高能电子和O,OH等活性粒子，对有害物质分子进行
氧化降解反应，使污染物最终无害化。1988年以来，美国环保局进行了VOCs和有毒气体
电晕破坏的研究，模拟表面反应器进行分子形式的电晕破坏，达到分解的目的，开发低成
本低费用低浓度污染物流的控制技术，电晕技术是一种有前途的控制技术。电晕法氧化机
理一般认为有以下几个过程:
(1) 高 能 电子作用下，强氧化性自由基O,OH等的生产;
(2)VOCs分子受到高能电子碰撞被激发及原子键断裂形成小碎片团;
(3)O ,O H与激发VOCs的分子基团、自由基进行反应，最终降解为CO,Cq、玩O，去
除率的高低与电子能量有关。
６.等离子分解法
等离子体分解氯氟烃的技术已到实用阶段，植松信行研究了利用等离子体的化学作用
分解氯氟烃之类难分解气体为无害物的应用。此技术可在短时间内进行大量的氯氟烃等气
体的处理。此过程采用二个系统，一系统利用高频等离子体急速加热，使温度达10000℃
利用等离子体的化学作用与水蒸汽接触进行分解的超高温加水系统;第二个系统是将高温
分解的排气急冷到8℃下的排气系统。系统是由氯氟烃和水蒸汽的供给装置、等离子体发生
装置、反应炉、冷却罐以及排水
处理装置等构成。
７.光解法
光分解VOCs有两种形式:一种是直接光照在波长合适时，VOCs分解;另一种是催化剂
存在下，光照VOCs使之分解。田中启一和三口伸一郎等利用紫外光分解VOCs作了研究，
有机氯化物和氟氯烃在185nm
紫外光照射下，两种物质都能在极短的时间内分解，卤代物的分解速度大于氟氯烃;三
氯乙烯几秒钟内即能分解成氧气、氯气、氟气等。光分解可产生中间产物，可通过氢氧化
钠溶液处理或延长滞留时间等手段最终去除。光催 化 剂的基本原理就是在一定波长照射
下，光催化剂使H2O生成一()H，然后一OH将VO()氧化成二氧化碳、水。由于其相中具有
较高的分子扩散和质量传递速率及较易进行的链反应，光催化剂对气相化学污染物的活性
比水溶液中高得多。