常見問題
系統調研了Cl-VOCs廢氣處理的研究進展。分類介紹了Cl-VOCs廢氣的處理方法,如焚燒法、催化燃燒法、冷凝法、生物法、催化還原法、光化學氧化法、紫外光解法、吸收法和吸附法等;總結了不同吸附材料(活性炭、活性炭纖維、聚合物以及金屬有機骨架材料)對Cl-VOCs廢氣的吸附性能;展望了吸附法在Cl-VOCs廢氣處理方面的發展前景以及研究高性能吸附材料的必要性。
近年來，環境污染已成為國際國內社會關注和討論的熱點問題。在各種導致環境污染的因素中，揮發性有機物VOCs(volatileorganiccompounds)已成為大氣污染的一個重要源頭。VOCs包括BTEXs(如苯、甲苯、乙苯、二甲苯)、醛類、酮類和氯化烴類等。目前，含氯揮發性有機物(C1一VOCs)被廣泛應用于工業、農業、農藥、醫藥、有機合成等領域。C1一VOCs可分為脂肪族氯化物和芳香族氯化物，脂肪族氯化物主要可作為有機氯產品原料、有機溶劑、脫脂劑等，芳香氯化物通常用作溶劑、殺蟲劑以及許多有機化合物的合成中間體。它們在使用過程中通過揮發、泄漏、排放等途徑進入環境中，會造成臭氧層的破壞、光化學煙霧和全球變暖，并且C1一VOCs難于生物降解，易在生物體內累積，具有很強的致癌、致畸、致突變的“三致”作用。
在1977年美國公布的129種環境優先污染物中，有60種為鹵代烴及其衍生物;并且被美國GJ環境保護局列入17類減少排放的高毒害化學品之一。歐共體公布的廢氣“黑名單”上，排在前面的是鹵代物及其衍生物。我國1989年提出的68種優先控制污染物中也有25種為含氯揮發性有機物。
鑒于C1一VOCs對人類健康和環境的危害，世界各地展開了治理C1一VOCs廢氣的技術研究，探索出多種處理方法，其中較為成熟的技術有焚燒法、催化燃燒法、冷凝法、生物法、催化還原法、光化學氧化法、紫外光解法、吸收法和吸附法等。
1常見含氯揮發性有機物(CI—VOCs)廢氣的處理方法
1.1焚燒法
焚燒法是處理C1一VOCs的有效方法，將有機氯轉變為HC1，熱回收尾氣后通過膜吸收來回收鹽酸。采用焚燒法處理含氯有機廢氣時，必須嚴格控制焚燒溫度和停留時間，以避免二嗯英等劇毒物質的產生。焚燒法一般用于處理高濃度廢氣，通常會產生具有腐蝕性的氣體或不都燃燒時產生毒性更大的C1一VOCs，如光氣、二晤英和呋喃等。此外，焚燒法投資巨大，運行成本高昂，不適用于處理低濃度的C1一VOCs廢氣。
1.2催化燃燒法
鑒于焚燒法巨大的能耗和運行成本限制了它的應用，近年來催化燃燒法處理含氯有機廢氣成為了一個研究熱點。常用的催化劑有鈣鐵礦復氧化物、金屬氧化物、貴金屬等。催化劑種類、催化燃燒溫度、水蒸汽含量等因素都會影響含氯有機廢氣的處理效率。催化燃燒法對特定有機氯化物可以取得理想的處理效果，但是燃燒溫度較高，COCl2等有害不都燃燒產物的生成，催化劑因焦結、積碳、氯化而失活是尚待解決的問題。
1.3冷凝法
冷凝法適用于處理高濃度、高沸點的C1一VOCs廢氣，且可以達到回收原料的目的。例如，采用冷凝法處理平均濃度為2541mg/m的對硝基氯苯廢氣，回收率達到98%。但冷凝法一般要求廢氣濃度較高，無法處理低濃度廢氣，且處理低沸點低飽和蒸氣壓氣體時能耗較大。另外，廢氣經冷凝法處理后一般達不到排放標準，所以只作為車間預處理使用。
1.4生物法
生物法處理C1一VOCs的原理是將有機氯化物通過生物濾池、生物濾塔中微生物的新陳代謝作用，將有機氯化物分解轉化。生物法具有設備簡單、運行成本低、二次污染少等優點，但對生物毒性較大的C1一VOCs而言，其本身毒性將降低微生物的活性，甚至殺死微生物，降低了生物法的效率。目前已有不少報道指出在實驗室內對某種單一有機氯化物模擬廢氣采用生物法處理取得良好的效果。但當廢氣中含有多種有機物時，微生物會優先分解易降解的有機氯化物，這對于難降解的含氯有機物是不利的。
1.5催化還原法
催化還原法處理C1一VOCs廢氣的報道較多，分為單金屬催化還原脫氯和雙金屬還原脫氯。關于零價單金屬鐵體系通過還原消除來降解C1一VOCs的報道很多，金屬鐵大多數情況下能有效地脫氯生成烯烴，但有時會生成含氯烯烴，并且反應速率很慢。而在鐵的表面沉積另一種金屬如Cu、Ni、Pd、Pt等形成雙金屬體系可加快反應速率。雙金屬還原脫氯是將金屬還原與催化加氫相結合，Ni、Pd、Pt等金屬都是良好的加氫催化劑，它們在H的轉移過程中起重要作用，而產生的H2又強化了鐵的還原作用。
1.6氧化法
氧化法可很好地降解C1一VOCs，使C1一VOCs降解為毒性小的小分子物質，易于生物降解等。氧化法包括Fenton氧化、臭氧氧化、光催化氧化等。例如浙江大學金一中課題組考察了uV、H2O2和Fenton等單一及組合氧化工藝氧化降解二氯甲烷的技術可行性，其降解效果較好。此外，考察了uv/H2O2體系氧化降解二氯甲烷的動力學特性，在紫外光強度穩定、液相反應物分布均勻且H2O2過量的條件下，該氧化降解過程遵循準一級反應動力學方程。但是氧化技術面臨著效率低、成本較高的問題，需進一步研究如何把效率提高降低成本。
1.7紫外光解法
Shen等利用254nm低壓汞燈輻照的UV光耦合0去除氯代甲烷和氯代乙烷，取得了一定的效果，表明uV光強度和目標污染物分子的氯取代個數對去除效率影響較大;Chen等在185nm低壓uV汞燈輻照下，氯仿可通過光解被去除。魏瑩瑩等考察了真空紫外(VUV)光解去除二氯甲烷的工藝特性，證明當進氣濃度200mg/m、停留時間90S、相對濕度控制75%～85%時，光解效果佳，并探討其氧化作用及污染物轉化機理。但是目前國內外關于有機氯化物的UV光解機理還未見報道。
1.8吸收法
吸收法具有操作簡便，對廢氣溫度、雜質含量要求不高，安全簡便的優點。一般企業和安全及環保管理部門都采用吸收法來處理C1一VOCs廢氣，其教大的優點就是運行管理方便、安全性好。但是，吸收法凈化效率較低，尤其是對非水溶性溶劑，吸收法幾乎無法凈化。采用有機吸收液吸收，可以提高非水溶性溶劑的吸收效率，但是有機吸收液揮發本身會成為新的廢氣污染源。
1.9吸附法
吸附技術是處理回收C1一VOCs廢氣的有效技術，吸附材料是吸附技術的核心，整個吸附過程的運行效率在很大程度上取決于吸附材料的性能。多孔材料具有巨大的比表面積和孔容，是常使用的脫除C1一VOCs的吸附劑，常用吸附劑包括活性炭、活性炭纖維、分子篩、樹脂以及金屬有機骨架材料(MOFs)等。吸附法因吸附材料的多樣性被廣泛關注，目前吸附法正處在技術革新之中。
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