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光氧除尘器挥发性有机物新治理技术研究进展
随着我国工业化的迅速推进，各种环境问题日益突出，其中挥发性有机物(VolatileOrganicCompounds，简称VOCs)的污染得到广泛关注。根据世界卫生组织等机构的定义，VOCs是指沸点在50℃~250℃的化合物，室温下饱和蒸汽压超过133.32Pa，光氧除尘器在常温下以蒸汽形式存在于空气中的一类有机物。
VOCs排放来源广泛，且对人体和环境的危害极大，它们通过呼吸道和皮肤进入人体后，能导致人体的肝、肾和神经中枢等形成暂时性和永久性的病变，有些会产生“三致”效应。VOCs污染已经引起人们的广泛关注。因此，VOCs治理对于保护环境、国民健康和经济可持续发展，都具有重要意义。
2VOCs处理技术现状及发展
目前，VOCs治理技术主要有两类:第一类是预防性措施，以更换设备、改进工艺等为主。第二类是控制性措施，以末端治理为主。现阶段末端控制技术是VOCs污染控制的重要手段，包括回收技术和销毁技术。回收技术主要采用物理方法，包括吸收技术、吸附技术、冷凝技术、膜分离技术等。销毁技术主要采用化学和生物的方法，包括热力焚烧技术、催化燃烧技术、生物技术等、低温等离子体技术、光催化技术。吸附技术、热力焚烧技术和催化燃烧技术是目前应用最广泛的传统治理技术。低温等离子体技术、光催化技术和膜分离技术是近年发展的新技术，文章就这些新技术的研究现状和发展加以介绍。
1、低温等离子体技术
低温等离子体技术是指在外加电场作用下，通过高压脉冲放电在常温下产生大量的高能电子、离子和自由基等活性粒子，进而与VOCs分子作用而电离、离解或激发VOCs分子发生一系列的复杂的等离子体物理和化学反应，使VOCs降解为CO2和H2O。目前，低温等离子体技术按放电形式可分为电子束照射法、介质阻挡放电法和电晕放电法等技术。各种放电形式获得的高能电子的能量分布和能量密度差别很大。但由于低温等离子体技术具有经济和技术上的优势，因此该技术也成为VOCs治理技术的研究热点之一。目前，研究者利用低温等离子体技术降解乙烯、庚烷、三苯等有机废气，均具有良好的脱除率但低温等离子体技术还存在不足之处:(1)臭氧问题，腐蚀设备，污染环境;(2)X射线辐射作用;(3)无选择性，高能电子会降解N2和CO2，浪费资源;(4)设备要求高，投入成本高，运行功耗高且不稳定。因此，等温等离子体治理VOCs基本还处于实验室阶段，工业运用相对很少。
2、光催化技术
近几年，UV光氧催化器光催化技术成为VOCs治理的研究热点。光催化技术是利用具有光催化活性的半导体催化剂与VOCs分子接触，在光照条件下光催化剂产生电子空穴对，光致空穴具有很强的氧化性，能将其表面吸附的OH-和H2O分子氧化成OH·，利用OH·强氧化性将VOCs降解为CO2、H2O和无机小分子物质。
光催化技术的核心是光催化剂。目前常用的光催化剂分为两类，一类是TiO2基光催化剂，主要是指纯TiO2和改性的TiO2。另一类是非TiO2体系，比如ZnO、CdS和WO3等。其中TiO2基光催化剂运用最广泛，其来源广、化学稳定性和催化活性高，没有有害性。光催化的研究内容涉及光催化剂的制备、光催化作用机理研究、光催化技术的工程化、光催化技术的各种应用研究和产品开发等等从基础到应用研究等方面，并取得了大量的研究成果。但光催化技术仍存在许多问题需要解决，首先是光催化分解过程中，机理不明确，通常会产生有害中间产物，降解不完全可能会形成二次污染问题。其次是VOCs浓度较低时，光催化反应缓慢，效率较低。同时，催化剂本身存在量子效率低(不到4%)、固定困难、催化剂能否均匀负载、催化剂失活等问题，难运用于处理数量大、浓度高的工业废气。因此，目前光催化技术也是处于实验室研究阶段。
3、膜分离技术
膜分离技术治理VOCs与其他膜分离过程一样，利用天然膜或人工合成膜的穿透、滤过或其他动力性质不同，将VOCs分子从混合废气中分离出来的技术。
膜元件是膜分离技术的装置中心。常用的膜元件包括平板膜、中空纤维膜和卷式膜。其中中空纤维膜和平板膜通常用于分离回收VOCs，但其分离回收效率受多种因素的制约。近几年，随着膜材料和膜分离技术的不断发展，技术日趋成熟，现在常用的VOCs膜分离技术有:蒸汽渗透、气体膜分离和膜接触器等。
膜分离技术已经成功运用于许多领域。美国MTR公司结合压缩冷凝和膜分离两种技术开发了一种新型的膜集成分离系统来组合实现分离VOCs。处理后达标的净化气排到大气中;而渗透物流为富集有机物的蒸汽。膜分离技术具有流程简单、能耗小、VOCs回收率高、无二次污染等特点，是一种新型高效分离技术，适用于较高浓度的VOCs分离与回收，一般要求体积分数在0.1%以上。而膜材料是该技术的关键。膜的材质分为有机膜和无机膜，其中无机膜材料的研究与制备是化工和材料科学热点课题之一，包括Al2O3、TiO2膜等。目前无机膜分离技术工业化运用还需解决一些问题，比如膜材料的稳定性和膜反应器的密闭性等。
通过上述VOCs的种类、排放来源、危害和VOCs常用控制技术基础上，光氧催化器对低温等离子体技术、光催化技术和膜分离技术的现状和发展介绍得知，这三种新技术目前都取得了一定的试验成果，有些逐渐由实验室向工业化运用过渡。但是在各个行业VOCs种类、成分和性质等都有所差异，使用单一的VOCs治理技术难以达到高效率，还存在一些有待解决的问题，因而常将多种VOCs治理技术有机组合使用，比如吸附催化协同低温等离子体、冷凝一吸附浓缩和吸附一焚烧技术等，这类组合处理技术具有较强的针对性和互补性，处理效果远优于单一治理技术。因此，新治理技术和传统技术有机结合形成的组合技术在治理大气污染具有很高的经济效益和良好的社会效益，具有着广阔的应用前景。
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