工業(yè)生產(chǎn)中排放的大量廢氣是PM2.5和O3的前驅(qū)體，其經(jīng)過(guò)光化學(xué)反應(yīng)生成的氣溶膠也是PM10的重要組成部分，揮發(fā)性物（VOCs）的存在嚴(yán)重影響了人體健康。各國(guó)針對(duì)VOCs排放相繼頒布了大氣污染防治相關(guān)法律控制VOCs排放，我國(guó)各地在“十三五”期間頒布了大氣污染防治規(guī)劃，將石化、包裝印刷、化工和家具制造等行業(yè)的VOCs排放作為重點(diǎn)整治對(duì)象，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，

企業(yè)技術(shù)，開(kāi)展工業(yè)企業(yè)、交通運(yùn)輸、餐飲油煙等VOCs末端治理技術(shù)，的空氣質(zhì)量得到明顯改善。

2019環(huán)境部將6類物列入有毒有害大氣污染物名錄（2018），VOCs的防治已得到社會(huì)各界的廣泛重視，VOCs的治理方法也得到了不斷研究和實(shí)踐，廣泛采用VOCs處理末端技術(shù)有銷毀技術(shù)和回收技術(shù)，銷毀技術(shù)包括催化燃燒、光催化、低溫等離子體、生物降解等，回收法包括吸附法、吸收法和冷凝法等。吸附法是用大比表面積的吸附材料將VOCs從氣相中濃縮分離出來(lái)的方法，成為當(dāng)今大風(fēng)量低含量VOCs的技術(shù)之一。國(guó)外VOCs吸附技術(shù)為16%，國(guó)內(nèi)VOCs吸附技術(shù)占38%[1]。

吸附劑的吸附性能是吸附技術(shù)的核心?；钚蕴亢头肿雍Y原料來(lái)源廣泛，成本低，具有豐富微孔結(jié)構(gòu)和大的比表面積，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)姆椒ǜ男院?，可?duì)苯類、酯類、醇類和酮類等VOCs具有良好的吸附效果，是目前工業(yè)中常用的吸附材料。近年來(lái)蜂窩狀活性炭轉(zhuǎn)輪吸附濃縮技術(shù)和分子篩轉(zhuǎn)輪吸附技術(shù)發(fā)展迅速。轉(zhuǎn)輪吸附濃縮技術(shù)具有阻力低、吸附性能好、占地面積小和凈化效率高等點(diǎn)，可將大風(fēng)量低含量廢氣轉(zhuǎn)化為低風(fēng)量高含量廢氣，然后經(jīng)過(guò)直接燃燒或催化燃燒將廢氣轉(zhuǎn)化為CO2和H2O，燃燒后的熱氣可用于蜂窩狀活性炭或分子篩的脫附，當(dāng)今對(duì)活性炭濃縮-燃燒技術(shù)，分子篩轉(zhuǎn)輪濃縮-燃燒技術(shù)有較多研究。本文主要就活性炭、分子篩吸附VOCs技術(shù)進(jìn)行綜述。

活性炭是一種多孔含碳的顆粒物質(zhì)，原料來(lái)源豐富，生物質(zhì)、果殼、纖維、煤和活性污泥等均可制備成不同形狀和性能的活性炭?；钚蕴吭狭畠r(jià)充足，制作工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，不同活性炭的制作成本，比表面積、表面性差異很大，直接影響活性炭的工業(yè)應(yīng)用及其對(duì)VOCs吸附性能。

劉耀源在不同熱解溫度下制備出生物質(zhì)活性炭，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著熱解溫度升高活性炭比表面積呈現(xiàn)先后減小的趨勢(shì)，經(jīng)NaOH進(jìn)行改性后，活性炭表面官能團(tuán)含量、比表面積及孔容等都有所增加提高了甲醛吸附性能[2]。

黃冬艷用化學(xué)法在不同條件下制備出了活性污泥活性炭，浸漬液在ZnCl2、污泥、煙煤的質(zhì)量比4:1:1、550℃30min，該污泥-煙煤基活性炭對(duì)苯酚具有良好的吸附作用[3]。

劉海弟將木質(zhì)活性炭浸入質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%硝酸溶液氧化制得AC-HNO3載體，投入到一定含量的硝酸鈷和硝酸鈰溶液中制備出CoOx/CeO2-AC吸附材料，在室溫下該吸附材料對(duì)低含量的NOx具有較強(qiáng)的吸附能力，CoOx/CeO2負(fù)載量為0.10mmol/g時(shí)對(duì)NOx吸附量大，CoOx/CeO2負(fù)載量降低了活性炭樣品的熱穩(wěn)定性，在200℃以下可穩(wěn)定存在[4]。

活性炭是通過(guò)孔填充對(duì)VOCs進(jìn)行吸附，活性炭孔結(jié)構(gòu)、表面化學(xué)性質(zhì)、吸附質(zhì)特性及操作條件等是影響活性炭吸附VOCs效果的主要因素?？捉Y(jié)構(gòu)主要是指孔徑分布、比表面積和孔容等，孔結(jié)構(gòu)的調(diào)控一般在活性炭制備和過(guò)程中完成[5]。表面化學(xué)性質(zhì)主要指炭表面的含氮官能團(tuán)和含氧官能團(tuán)。吸附質(zhì)特性主要是指吸附質(zhì)的性、沸點(diǎn)、

飽和蒸氣壓、分子動(dòng)力學(xué)直徑、分子量等。操作條件主要包括吸附溫度、空速、廢氣含量和水汽含量等[6]。

不同炭源制成的活性炭對(duì)VOCs的吸附性能差異較大。吳尚達(dá)等測(cè)定了花生殼活性炭、橙殼活性炭、椰殼活性炭對(duì)VOC的吸附量分別為22.9、48.9、56.8mg/g，橙殼活性炭對(duì)轎車內(nèi)VOCs效果明顯，凈化效率為60%/d[7]?；钚晕勰嗷钚蕴繉?duì)甲苯表現(xiàn)出較好的吸附性能，椰殼活性炭對(duì)甲基丙烯酸甲酯（MMA）具有良好的吸收效果，且該活性炭具有良好的疏水性能和性能[8-9]。

活性炭表面存在較多的親水基團(tuán)，當(dāng)廢氣中含有大量水分時(shí)，活性炭對(duì)VOCs的吸附容量大幅下降。周劍峰等研究了活性炭對(duì)非水性VOCs二氯甲烷的吸附性能和水性VOCs乙醇吸附性能，結(jié)果表明，在干氣條件下，活性炭對(duì)二氯甲烷的平衡吸附量為159mg/g，在含飽和水蒸氣的二氯甲烷條件下，出現(xiàn)明顯的二組分競(jìng)爭(zhēng)吸附，并且強(qiáng)性的水蒸氣能將二氯乙烷從活性炭中置換出來(lái)，二氯甲烷吸附能力大幅下降；在干氣條件下，活性炭對(duì)乙醇的平衡吸附量為244mg/g，在含水乙醇?xì)怏w條件下，活性炭對(duì)乙醇吸附量影響不大；活性炭經(jīng)過(guò)己二酸二辛脂改性后，了活性炭對(duì)水分的抗干擾能力，減弱了水蒸氣對(duì)非水性VOC二氯甲烷的競(jìng)爭(zhēng)吸附[10]。

在相同的活性炭上，吸附質(zhì)的種類及物性也影響其平衡吸附容量，不同吸附質(zhì)間存在競(jìng)爭(zhēng)吸附和共吸附現(xiàn)象。

WANG等對(duì)汽車噴漆作業(yè)中常見(jiàn)VOCs在球狀活性炭上的吸附和解吸性能進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)吸附質(zhì)存在競(jìng)爭(zhēng)性吸附，高沸點(diǎn)化合物取代低沸點(diǎn)化合物現(xiàn)象，吸附質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能也影響著活性炭的吸附效果[11]。

曹利等測(cè)量了4種單組分VOCs在活性炭上的吸附量，發(fā)現(xiàn)吸附量與VOCs的分子量和沸點(diǎn)正相關(guān)，其吸附等溫線均為Ⅰ型，主要為微孔填充，吸附量甲苯>乙酸乙酯>苯>丙酮，甲苯吸附容量大為323mg/g；丙酮吸附容量小為238mg/g，在二元吸附體系中低沸點(diǎn)組分存在“肩峰”現(xiàn)象，隨著穿透吸附進(jìn)行高沸點(diǎn)組分與低沸點(diǎn)組分存在競(jìng)爭(zhēng)吸附，沸點(diǎn)差別越大，置換作用越強(qiáng)，二元組分吸附量較單組分吸附量明顯下降，低沸點(diǎn)組分降幅尤為顯著，在競(jìng)爭(zhēng)吸附作用下，總吸附量也有所降低，為工程設(shè)計(jì)提供了參考[12]。

BAUR研究了活性炭纖維表面積、孔徑及性對(duì)甲苯的吸附性能，研究表明，微孔活性碳纖維對(duì)甲苯均能有效甲苯，活性炭纖維經(jīng)過(guò)硝酸氧化處理后，提高了活性炭表面性基團(tuán)，降低了甲苯的吸附能力[13]。

VOCs的物性與對(duì)活性炭的吸附行為具有較大關(guān)聯(lián)性，為研究活性炭吸附量和VOCs物性關(guān)系。

李立清等研究了甲苯、丙酮、二甲苯在活性炭上的吸附行為，結(jié)果表明，吸附量不同活性炭上吸附量存在差異，總體上為二甲苯>甲苯>丙酮，吸附質(zhì)的分子量、密度、沸點(diǎn)與活性炭對(duì)氣體吸附量呈正相關(guān)，性指數(shù)和蒸氣壓與吸附量呈負(fù)相關(guān)。陳良杰等研究了物的物化性質(zhì)對(duì)物在活性炭吸附量的關(guān)系，結(jié)果表明物的飽和蒸氣壓，

比蒸發(fā)速度和電離勢(shì)能與吸附量存在負(fù)相關(guān)[14-15]。為全面了解VOCs性與活性炭吸附量的關(guān)系，LASKAR等以改進(jìn)的杜賓-拉杜什凱維奇（MDR）VOCs模型和齊海洛德（QHR）水蒸氣模型，預(yù)測(cè)了丙酮、正丁醇、甲苯、1,2,4-三甲基苯和水蒸氣等多組分吸附過(guò)程VOCs的吸附量，非性VOCs平均誤差為1.9%，性VOCs的總平均誤差為5.2%，該模型與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致性良好[16]。 

VOCs的治理受經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平及不同行業(yè)物種類的限制，據(jù)有關(guān)調(diào)查分析，在國(guó)內(nèi)VOCs末端處理技術(shù)中吸附法、催化燃燒法和直接燃燒法市場(chǎng)占有率分別為38%、22%和6%[1]。活性炭是當(dāng)前工業(yè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的吸附劑，為提高活性炭VOCs效果，活性炭吸附濃縮裝置與其他燃燒技術(shù)組合，VOCs經(jīng)活性炭濃縮后通過(guò)燃燒將VOCs轉(zhuǎn)化為CO2和H2O,根據(jù)燃燒方式可分為直接燃燒、催化燃燒、蓄熱燃燒三種，其中活性炭濃縮-催化燃燒技術(shù)具有穩(wěn)定性好、低能耗等得到學(xué)者的廣泛關(guān)注。

機(jī)動(dòng)車尾氣、工業(yè)源廢氣的秸稈燃燒是城市PM2.5的主要來(lái)源。工業(yè)廢氣主要來(lái)自石油化工、包裝印刷和橡膠制造等行業(yè)。 

奚海萍設(shè)計(jì)了一套蜂窩活性炭吸附濃縮-熱力燃燒裝置用于處理橡膠制備流化過(guò)程產(chǎn)生的硫化廢氣。硫化廢氣采用集氣罩收集，經(jīng)玻璃纖維過(guò)濾棉預(yù)處理廢氣中的油珠煙霧后進(jìn)固定床蜂窩活性炭進(jìn)行吸附，活性炭熱風(fēng)，脫附出的高含量物進(jìn)入焚燒爐燃燒，系統(tǒng)中活性炭吸附周期為18d，通過(guò)余熱回用，活性炭可用4.5a，運(yùn)行成本9.34元/(W·m3)，VOCs和惡臭率均大于90%，滿足要求；針對(duì)汽車噴涂行業(yè)產(chǎn)生的酯類、醇類、非甲烷總烴等廢氣，設(shè)計(jì)了蜂窩活性炭吸附濃縮-催化燃燒裝置，噴漆廢氣經(jīng)預(yù)處理后進(jìn)入活性炭吸附床吸附，活性炭熱風(fēng)，脫附出的高濃度物經(jīng)催化燃燒處理，活性炭吸附周期為10d，通過(guò)余熱回用，活性炭可用4.5a，運(yùn)行成本8.67元/(W·m3)，

可實(shí)現(xiàn)廢氣的完全[17]。 

崔龍哲等涂裝廢氣中5種苯系物為研究對(duì)象，采用了旋轉(zhuǎn)濃縮-蓄熱氧化法對(duì)廢氣進(jìn)行處理，研究了RC轉(zhuǎn)速對(duì)吸附效率及RTO進(jìn)氣含量的影響。結(jié)果表明，適當(dāng)?shù)腞C轉(zhuǎn)速有利于系統(tǒng)穩(wěn)定高效運(yùn)行，RC轉(zhuǎn)速在3r/h條件下連續(xù)運(yùn)行1個(gè)月，有害氣體的排放量遠(yuǎn)低于規(guī)定[18]。

李蕾等采用活性炭吸附-低溫催化燃燒處理噴涂廢氣，經(jīng)水簾和2級(jí)漆霧過(guò)濾，對(duì)甲苯和TVOC進(jìn)口質(zhì)量濃度分別為96.6mg/m3和113.0mg/m3的廢氣在活性炭上的效果進(jìn)行研究，甲苯和TVOC的率分別為98.3%和97.7%，效果良好[19]。

不同的廢氣污染物種類差別較大，對(duì)處 理技術(shù)的工藝也有不同的要求，還要根據(jù)運(yùn)行成本、能源利用率及占地等方面綜合考慮，吸附濃縮-蓄熱燃燒在運(yùn)行成本、熱回收方面具有一定勢(shì)，而吸附濃縮-催化燃燒占地面積較少，效率較高[20]。研究吸附性能異的活性炭及提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，活性炭對(duì)復(fù)雜廢氣的適應(yīng)性依然是未來(lái)VOCs治理技術(shù)的研究趨勢(shì)。

分子篩是一種沸石或者由人工合成的硅

鋁酸鹽，具有篩分分子、吸附、離子交換和催化作用，主要由硅、氧、鋁及其他金屬陽(yáng)離子構(gòu)成，具有較高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。從上世紀(jì)70年代開(kāi)始大量人工合成沸石分子篩，因其的孔道沸石分子篩已經(jīng)成為石油化工和精細(xì)化工中不可缺少的催化材料及吸附材料，在越來(lái)越多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。20世紀(jì)40年代，次人工合成出了沸石分子篩，截止目前人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)200多種骨架結(jié)構(gòu)沸石分子篩，常用硅酸鈉、鋁酸鈉為原料合成分子篩，但因合成過(guò)程中伴隨著高能耗高環(huán)境污染效率低等問(wèn)題，逐漸被以高嶺土和硅藻土為原料的合成方法所替代[21]。

WANG等以高嶺土為原料采用非模板劑法合成出了ZSM-5分子篩，用XRD、SEM、FTIR、

N2吸脫附、程序升溫洗脫等方法對(duì)樣品進(jìn)行表征，并研究了其催化裂化性能，結(jié)果表明該分子篩具有較高的水熱穩(wěn)定性和較強(qiáng)的酸性，有利于油品中丙烯、丁烯的形成[22]。金偉力研發(fā)出了3種分別用于不同VOCs分離濃縮的分子篩吸附轉(zhuǎn)輪，指出胺類、酯類、醚類、大分子VOCs采用Y型分子篩；芳烴類、醚類、醇類、醛類等采用Y型和ZSM復(fù)合分子篩；酮類、氯化烷（烯）烴采用ZSM分子篩[23]。

分子篩吸附可分為物理吸附和化學(xué)吸附，物理吸附主要是基于物質(zhì)間相互作用力如范德華力在吸附劑表面凝聚，可以是單層吸附也可以是多層吸附，化學(xué)吸附是吸附質(zhì)與吸附劑表面形成化學(xué)鍵力而吸附在分子篩表面。影響分子篩吸附能力的因素有分子篩織構(gòu)、吸附質(zhì)物性、吸附條件等。

根據(jù)分子篩孔道結(jié)構(gòu)及孔徑大小，呂雙春等對(duì)不同類型分子篩可以吸附的VOCs分子進(jìn)行了總結(jié)，隨著分子篩孔徑增加，分子篩可吸附VOCs種類也隨之增多[24]。

黃海鳳等采用模板劑法制得規(guī)整孔道結(jié)構(gòu)、大比表面積的MCM-41和SBA-15介孔分子篩，考察了分子篩對(duì)甲苯、二甲苯、三甲苯的動(dòng)態(tài)吸附性能。結(jié)果表明，SBA-15存在一定量的微孔，對(duì)甲苯具有良好的吸附性能，適合于吸附低濃度小分子VOCs，MCM-41只具有3nm介孔，更適合吸附高濃度大分子VOCs，降低床層溫度、增加VOCs濃度可提高介孔分子篩的吸附性能[25]。

分子篩骨架中硅原子被鋁原子替代時(shí)骨架帶負(fù)電荷，需要骨架外的陽(yáng)離子進(jìn)行補(bǔ)償，表現(xiàn)為對(duì)性分子產(chǎn)生一定的親和性，性大的物分子容易被吸附；在水汽存在時(shí)，VOCs分子與水分子存在競(jìng)爭(zhēng)吸附，因此提高分子篩的硅鋁比，使分子篩表面由親水向憎水轉(zhuǎn)變，可有效降低水汽對(duì)VOCs吸附的影響。

黃海鳳等考察了ZSM-5分子篩吸脫附VOCs的性能，發(fā)現(xiàn)硅鋁比影響分子篩的疏水性及吸附甲苯性能，分子篩硅鋁質(zhì)量比為300時(shí)單位面積甲苯分子吸附量大，硅鋁比脫附溫度隨之升高。分子篩對(duì)VOCs的吸脫附性能與VOCs的物化性質(zhì)密切相關(guān)，分子篩對(duì)分子尺寸小于分子篩孔道尺寸的VOCs具有較好的吸附效果，對(duì)于同類VOCs，分子量越大，沸點(diǎn)越高，性越大，吸附量也越大，吸附強(qiáng)度也越大[26]。

杜娟等測(cè)定了蜂窩狀高硅ZSM-5分子篩對(duì)丙酮、丁酮的吸附性能，發(fā)現(xiàn)該分子篩具有良好的疏水性能，對(duì)丁酮的吸附能力明顯高于對(duì)丙酮的吸附能力，在低含量范圍內(nèi)，其飽和吸附量隨著初始含量提高而增加，達(dá)到一定值后維持在一定水平不再增加，適合低含量的吸附凈化。雙組分吸附時(shí)存在競(jìng)爭(zhēng)吸附作用，丁酮可以將已占據(jù)吸附位的丙酮置換出來(lái)，該分子篩可用于丙酮和丁酮混合物的分離[27]。

GUVENC等用蒙特卡羅模型模擬研究了水分子對(duì)不同性VOCs在MFI型分子篩上的吸附性能，結(jié)果表明，水分子在吸附位的聚集會(huì)降低分子篩對(duì)VOCs的吸附性能，高硅鋁比分子篩更有利于VOCs分子的吸附[28]。

通?？刹捎盟釅A改性或引入金屬或非金屬離子對(duì)分子篩進(jìn)行改性，進(jìn)而提高其吸附催化性能。

韓海波等對(duì)HZSM-5進(jìn)行堿改性，增加堿溶液含量可制備出具有較大孔容和比表面積的多級(jí)孔分子篩，催化劑的活性和穩(wěn)定性亦得到改善，經(jīng)適宜堿度改性后HZSM-5對(duì)甲醇制芳烴收率由25.07%提高到32.22%，減少結(jié)焦，使用壽命由8d增加到了16d[29]。

3結(jié)論