燃煤电厂烟气中的VOCs治理技术研究进展

VOCs指挥发性物，包括芳香烃、脂肪烃、极性物三类，是常温下饱和蒸气压＞70Pa、常压下沸点(260℃下的化合物。VOCs具有刺激性、剧毒性、致畸性、致癌性，对生态环境、动植物生长以及人身健康都有危害。以下是几个治理VOCs技术的研究与分析。
　　1、活性炭纤维吸附技术
　　吸附技术因吸附材料不同，主要分为活性炭吸附技术、活性焦吸附技术、活性炭纤维吸附技术等。活性炭净化器是目前使用广泛的处理废气的手段之一，因吸附剂良好的性能，有低成本、易操作，的特点。其中活性炭纤维(ACF)吸附技术用于燃煤电厂烟气中的VOCs治理较有前途。ACF是由前驱体材料经过预处理、活化及炭化制作而成，比表面积较颗粒活性炭大很多，其中的微孔较多且分布均匀，吸附，还具有可   的特点，被用作新型化工吸附分离材料。ACF材料厚度为20mm，滤镜小于0.2m/s，VOCs浓度值＜1000mg/m³时，对VOCs净化达90%之多。随着学者对VOCs吸附研究的深入，利用表面化学改性对ACF材料进行处理，其表面官能团较少的现状，可以提升活性炭吸附装置对三苯及混合物、甲苯、甲醛等化合物的吸附能力，提高实际应用价值。相关学者利用H₂O₂浸渍修饰的方式对ACF材料进行化学改性，并对改性前后的ACF脱除甲苯效果进行观察。结果表明，ACF在经过改性后   程度上降低了比表面积与孔容，但增加了含氧官能团含量与吸附甲苯能力。在模拟烟气中，当O₂浓度为5%，吸附温度在40℃，并且烟气中不含有水蒸气的环境时，ACF的脱除甲苯能达到好的效果。
　　2、等离子体一一光催化复合净化技术
　　等离子体一一光催化复合净化技术集成了等离子体净化技术和光催化净化技术的优越性，光氧催化氧化设备对甲苯、氨气、O₃、CO、气相苯等化合物有较好的净化效果。当前的等离子体一一光催化复合净化技术主要有2种方式，一是将光催化剂直接附着在等离子体发生装置上，如在等离子体发生管的管壁涂覆光催化剂膜，这种方式有光催化剂表面积较低和增加等离子体器件制备难度的缺点；一是以等离子体产生的电磁波作为光催化剂的激发光源，这种方式较大的问题是等离子体产生的可用于激发光催化剂的光的强度较弱，不足以引发大量的光催化降解反应。鉴于此，我国相关学者积极探索新的复合方式，以期提升复合净化技术的效率与使用价值。许太明等人尝试了一种新的复合方式，通过实验对等离子体单元在前、UV光解催化氧化装置在后和气流先流经光催化网再经过等离子体单元两种组合方式进行比对，发现前者净化高于后者，有较显著的协同   效应，并发现通过改变等离子体发生单元与光催化单元的距离、在两者问放置可负电荷影响的网状物等还可进一步提高反应性能。但该技术无论在还是国内都仍处于试验阶段，有待进一步实质性的研究进展。
　　3、催化燃烧技术
　　催化燃烧技术指使用催化剂使VOCs在低温条件下燃烧，分解成CO₂、H₂O、热量的一种净化技术。其特点是耗能少、起燃温度低，而且对浓度较低的VOCs也能进行处理。与一般热力燃烧相比，无需较多辅助热量，是一种新型环保的VOCs处理技术。
　　催化燃烧技术中，催化剂性能越高，对VOCs的净化越   ，反之则净化不够   。催化剂的种类主要有金属氧化催化剂、贵金属催化剂等，贵金属催化剂由于成本高、易中毒和资源匾乏等缺点，应用的较少。目前，主要以金属氧化物催化剂为主，其高温稳定、低温和抗中毒等特点，使得它被广泛的应用在工业生产当中。我通过多次试验NiO/γ-Al₂O₃、CdO/γ-Al₂O₃、CuO/γ-Al₂O₃等多种催化剂，同时也验证了其起燃温度低、催化的特点。而后家们用不同的催化剂对氯苯进行燃烧试验，发现在同等负载时，载体的不同对催化剂活性的影响巨大。Liu等相关人员采用浸渍法制备MnO_x/TiO₂、MnO_x/Al₂O₃以及MnO_x/SiO₂催化剂，并对氯苯进行催化燃烧试验中发现催化剂活性较高的是MnO_x/TiO₂，在经过TPR与XRD测试分析表明出现此类现象的原因在于活性组分MnO_x在该催化剂上具有较高的分散度。Yang等对A-15与MCM-41分子筛分别作为CuO载体催化苯燃烧的性能实验中，发现在载体A-15上CuO的分散度大于载体MCM-41，因而在载体A-15催化苯燃烧的活性   高。
　　我国在VOCs的催化燃烧技术方面研究，但由于催化剂的制备、VOCs种类分析、工艺等多方位因素的影响，催化燃烧技术的过程都较为复杂，若将其应用在燃煤电厂中，种类繁多的VOCs和Cl、S、P、H₂O等也都会降低催化剂活性。因此，要结合燃煤电厂的生产实际及工艺条件进行理论与实践的结合，有针对性的催化燃烧技术，保护生态环境。
　　4、生物技术
　　生物技术指利用生物特有的分解物质的能力，去除燃煤电厂烟气中的VOCs，达到净化烟气中的VOCs含量的目的。我国于20世纪90年代开始重视生物技术，逐步在石油烃污染的治理、水体富营养化、地下水污染等取得了   成效。目前生物技术中，针对燃煤电厂烟气中VOCs治理方面主要是微生物法。利用附着生长在填料上的微生物新城代谢过程，把污染物降解为CO₂、H₂O等无机物，并生成新的微生物细胞质。我国对于生物技术的研究时问尚短，有些地方不够成熟，烟气中VOCs的治理程度、有毒物质的去除、污染物的转化产物的研究等方面，都不够完善。但总体看来，生物技术与其他的治理技术相比，具有费用低、和无二次污染的特点。因此，生物技术必会为人类的解决环境问题作出   加巨大的贡献。
　　综上，活性炭净化设备吸附技术、等离子体一一光解催化氧化设备复合净化技术、催化燃烧技术、生物技术都对VOCs的治理有显著作用。鉴于实际生产工艺及研究的限制，每种技术也都或多或少存在些许不足之处，有待不断改进完善，以便于保护生态环境、动植物生长以及人身健康。