隨著(zhù)我國工業(yè)化的推進(jìn),各種環(huán)境問(wèn)題日益突出,其中揮發(fā)性物(VolatileOrganicCompounds,簡(jiǎn)稱(chēng)VOCs)的污染廣泛關(guān)注。根據世界衛生組織等機構的定義,VOCs是指沸點(diǎn)在50℃~250℃的化合物,室溫下飽和蒸汽壓超過(guò)133.32Pa,在常溫下以蒸汽形式存在于空氣中的一類(lèi)物。
VOCs排放來(lái)源廣泛,且對人體和環(huán)境的危害較大,它們通過(guò)呼吸道和皮膚進(jìn)入人體后,能導致人體的肝、腎等形成暫時(shí)性和性的病變,有些會(huì )產(chǎn)生“三致”效應。VOCs污染已經(jīng)引起人們的廣泛關(guān)注。因此,VOCs治理對于保護環(huán)境、國民健康和經(jīng)濟可持續發(fā)展,都具有重要意義。
VOCs處理技術(shù)現狀及發(fā)展
目前,VOCs治理技術(shù)主要有兩類(lèi):一類(lèi)是預防性措施,以 換設備、改進(jìn)工藝等為主。二類(lèi)是控制性措施,以末端治理為主?,F階段末端控制技術(shù)是VOCs污染控制的重要手段,包括回收技術(shù)和銷(xiāo)毀技術(shù)?;厥占夹g(shù)主要采用物理方法,包括吸收技術(shù)、吸附技術(shù)、冷凝技術(shù)、膜分離技術(shù)等。銷(xiāo)毀技術(shù)主要采用化學(xué)和生物的方法,包括熱力焚燒技術(shù)、催化燃燒>技術(shù)、生物技術(shù)等、低溫等離子體技術(shù)、光催化技術(shù)。吸附技術(shù)、熱力焚燒技術(shù)和VOC廢氣催化燃燒設備技術(shù)是目前應用 廣泛的傳統治理技術(shù)。低溫等離子體技術(shù)、光催化技術(shù)和膜分離技術(shù)是近年發(fā)展的,低溫等離子體技術(shù)是指在外加電場(chǎng)作用下,通過(guò)高壓脈沖放電在常溫下產(chǎn)生大量的 電子、離子和自由基等活性粒子,進(jìn)而與VOCs分子作用而電離、離解或激發(fā)VOCs分子發(fā)生一系列的復雜的等離子體物理和化學(xué)反應,使VOCs降解為CO2和H2O。目前,低溫等離子體技術(shù)按放電形式可分為電子束照射法、介質(zhì)阻擋放電法和電暈放電法等技術(shù)。各種放電形式獲得的 電子的能量分布和能量密度差別很大。但由于低溫等離子體技術(shù)具有經(jīng)濟和技術(shù)上的優(yōu)越性,因此該技術(shù)也成為VOCs治理技術(shù)的研究熱點(diǎn)之一。目前,研究者利用低溫等離子體技術(shù)降解乙烯、庚烷、三苯等廢氣,均具有良好的脫除率但低溫等離子體技術(shù)還存在不足之處:(1)臭氧問(wèn)題,腐蝕設備,污染環(huán)境;(2)X射線(xiàn)輻射作用;(3)無(wú)選擇性, 電子會(huì )降解N2和CO2,浪費資源;(4)設備要求高,投入成本高,運行功耗高且不穩定。因此,等溫等離子體治理VOCs基本還處于實(shí)驗室階段,工業(yè)運用相對很少。
近幾年,光催化技術(shù)成為VOCs治理的研究熱點(diǎn)。光催化技術(shù)是利用具有光催化活性的半導體催化劑與VOCs分子接觸,在光照條件下光催化劑產(chǎn)生電子空穴對,光致空穴具有的氧 化性,能將其表面吸附的OH-和H2O分子氧 化成OH·,利用OH·強氧 化性將VOCs降解為CO2、H2O和無(wú)機小分子物質(zhì)。
光催化技術(shù)的核心是光催化劑。目前常用的光催化劑分為兩類(lèi),一類(lèi)是TiO2基光催化劑,主要是指純TiO2和改性的TiO2。另一類(lèi)是非TiO2體系,比如ZnO、CdS和WO3等。其中TiO2基光催化劑運用 廣泛,其來(lái)源廣、化學(xué)穩定性和催化,沒(méi)有毒性。光催化的研究?jì)热萆婕肮獯呋瘎┑闹苽?、光催化作用機理研究、光催化技術(shù)的工程化、光催化技術(shù)的各種應用研究和產(chǎn)品等等從基礎到應用研究等方面,并取得了大量的研究成果。但光催化技術(shù)仍存在許多問(wèn)題需要解決, 先是光催化分 解過(guò)程中,機理不明確,通常會(huì )產(chǎn)生中間產(chǎn)物,降解不 可能會(huì )形成二次污染問(wèn)題。其次是VOCs濃度較低時(shí),光催化反應緩慢,效率較低。同時(shí),催化劑本身存在量子效率低(不到4%)、固定困難、催化劑能否均勻負載、催化劑失活等問(wèn)題,難運用于處理數量大、的工業(yè)廢氣。因此,目前光催化技術(shù)也是處于實(shí)驗室研究階段。
膜分離技術(shù)治理VOCs與其他膜分離過(guò)程一樣,利用 膜或人工合成膜的穿透、濾過(guò)或其他動(dòng)力性質(zhì)不同,將VOCs分子從混合廢氣中分離出來(lái)的技術(shù)。
膜元件是膜分離技術(shù)的裝置中心。常用的膜元件包括平板膜、中空纖維膜和卷式膜。其中中空纖維膜和平板膜通常用于分離回收VOCs,但其分離回收效率受多種因素的制約。近幾年,隨著(zhù)膜材料和膜分離技術(shù)的不斷發(fā)展,技術(shù)日趨成熟,現在常用的VOCs膜分離技術(shù)有:蒸汽滲透、氣體膜分離和膜接觸器等。
膜分離技術(shù)已經(jīng)成功運用于許多。 MTR公司結合壓縮冷凝和膜分離兩種技術(shù)了一種新型的膜集成分離系統來(lái)組合實(shí)現分離VOCs。處理后達標的凈化氣排到大氣中;而滲透物流為富集物的蒸汽。膜分離技術(shù)具有流程簡(jiǎn)單、能耗小、VOCs、無(wú)二次污染等特點(diǎn),是一種新型 分離技術(shù),適用于較的VOCs廢氣催化燃燒設備分離與回收,一般要求體積分數在0.1%以上。而膜材料是該技術(shù)的關(guān)鍵。膜的材質(zhì)分為膜和無(wú)機膜,其中無(wú)機膜材料的研究與制備是化工和材料熱點(diǎn)課題之一,包括Al2O3、TiO2膜等。目前無(wú)機膜分離技術(shù)工業(yè)化運用還需解決一些問(wèn)題,比如膜材料的穩定性和膜反應器的密閉性等。
城市大氣污染工作應把握合作治理的趨向,實(shí)現以集權管理、多中心的環(huán)境治理模式。近幾年對城市大氣污染問(wèn)題的研究中發(fā)現,傳統單一的以為治理主體的環(huán)境管理已經(jīng)不能滿(mǎn)足新時(shí)期環(huán)境治理的需要, 實(shí)現標準管理到多方而治理的轉變,構建 、社會(huì )、市場(chǎng)綜合性的合作治理模式,這樣能綜合不同治理主體的利益與特征,通過(guò)對環(huán)境治理的協(xié)商與合作,能實(shí)現大氣治理的良性互動(dòng),這種城市大氣多中心的管理模式是未來(lái)城市環(huán)境治理的發(fā)展方向,能維持治理長(cháng)期的穩定性。城市大氣污染治理仿真需要與碳排放進(jìn)行協(xié)同治理,目前我國大氣污染問(wèn)題與碳排放問(wèn)題并駕齊驅?zhuān)鴥烧呔哂型葱?,因此我們可以研究出滿(mǎn)足兩者的雙重計劃,通過(guò)的協(xié)同分析制定出合理的減排措施,采用控制分析技術(shù)實(shí)現大氣污染與氣候變化的共同控制。
城市大氣治理工作涉及到的利益主體具備多元化,相關(guān)利益的均衡治理有利于治理工作的順利進(jìn)行。大氣治理過(guò)程如果遇到利益沖突等矛盾,應進(jìn)行溝通與協(xié)商,達到治理利益均衡的狀態(tài)。但目前我國在環(huán)境利益協(xié)調的機制不夠完善,城市大氣治理的缺乏系統的政策,治理系統缺乏公開(kāi)平臺,導致利益主體不能很好的傳達治理訴求,阻礙了公眾環(huán)境福利的實(shí)現。因此,我們 應注意對城市大氣治理的均衡調控,調節好多元化的利益關(guān)系。
對城市大氣污染進(jìn)行分層網(wǎng)絡(luò )治理也是大氣治理的重要思想,實(shí)現對橫向與縱向的分層治理有利于同步協(xié)調多元治理主體的關(guān)系。目前歐美等國已開(kāi)始利用分層治理理論制定地區大氣環(huán)境治理計劃,采用多層次的綜合治理對不同區域進(jìn)行差異化治理與控制,使治理層次結構 加清晰,提高了城市大氣污染治理效率。
實(shí)現長(cháng)期可持續的大氣治理有利于維護社會(huì )與環(huán)境,社會(huì )與經(jīng)濟的協(xié)調穩定發(fā)展,大氣環(huán)境的進(jìn)程中,體現出各方治理力量的合作,建立長(cháng)期的大氣治理機制是城市大氣治理的前提,我們不應急功近利,要秉承與的態(tài)度,腳踏實(shí)地地致力于城市大氣治理。
城市大氣污染治理是需要全社會(huì )的關(guān)注與努力,社會(huì )公眾力量能為城市大氣污染治理提供不竭動(dòng)力,因此相關(guān)部門(mén)(例如環(huán)保部門(mén))應采用的于段引導社會(huì )公眾參與到城市大氣治理中。 先要對公眾參與城市大氣治理進(jìn)行認可,傳達環(huán)境社會(huì )化的治理思想,號召自下而上進(jìn)行城市大氣環(huán)境治理;在適當情況下應建立并完善公眾參與的管理信息系統,公開(kāi)污染物排放清單,規范社會(huì )公眾參與的項目;做好公眾參與的法律認可,建立相關(guān)的法律法規以及公益訴訟制度,對公眾的大氣環(huán)境影響進(jìn)行的評價(jià)與分析。
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