图1.甲苯、TOC、CO2及O3在不同对照组中的变化
图2.甲苯在MnOxAC+WCO体系中降解机理
图3.现场实验中VOCs的去除率、吸收液COD和TOC及特征污染物去除率的变化
挥发性有机物（VOCs）是大气中臭氧、有机气溶胶等污染物的主要前体物，且其中一些物质也是危害极大的污染物，如甲苯即使在较低浓度下（约10mg/m3）也会对人类健康构成严重威胁。为了降低VOCs排放量，一些涉及涂装过程的企业采用水性漆替代油性漆，但由于VOCs排放种类和浓度发生变化，应用较普遍的常规RTO、RCO等技术对其处理效果不理想。
为有效处理水性漆涂装过程中排放的以水溶性组分为主的VOCs，北京市科学技术研究院资源环境研究所（以下简称“资环所”）以臭氧催化氧化为基础，创制了高效催化氧化复合材料MnOx/AC，建立了吸收-非均相臭氧催化氧化技术（MnOx/AC+WCO）。该技术通过活性氧（如·OH等）快速氧化降解溶解于液相中的VOCs，使得气态VOCs不断溶入液相中，从而提高整体去除效率，具有无需额外添加有机溶剂，无二次污染等优点。
本研究重点考察了O3和MnOx/AC在湿式洗涤器中去除低浓度难溶性VOCs（甲苯）的作用，发现最优条件下甲苯的去除率可维持在71.8%以上，显著优于纯气相催化体系的作用效果。同时，通过多种表征技术，揭示了MnOx表面氧空位和羟基促进大量自由基的生成是甲苯高效去除的主要原因。此外，为了验证该体系处理实际VOCs的效果及稳定性，以汽车水性涂装车间VOCs为研究对象开展了10天的中试研究，发现MnOx/AC+WCO体系对VOCs的去除率可达90%以上，出口浓度远低于排放标准。
该研究为低浓度VOCs高效处理提供了新思路，并以“Treatment of VOCs with a wet scrubbing-catalytic ozonation process:effciency,mechanism and pilot-scale application”为题发表于中科院一区Top期刊Separation and Purification Technology（影响因子8.6）。该论文第一作者为资环所水资源研发中心王亮亮，张忠国研究员、何灿正高级工程师为共同通讯作者。该研究得到北京市科技计划课题、北科院创新工程项目资助。
(王亮亮 文/图)