揮發性有機汙染物（wù）(volatile organic compounds，VOCs)種類繁多，例如非（fēi）甲烷烴類（lèi）(芳（fāng）香（xiāng）烴、烷（wán）烴、烯（xī）烴、炔烴等)、含氧有機物(醛類、酮類、醇類（lèi）、醚（mí）類等)、含氯類有機物、含氮（dàn）類（lèi）有（yǒu）機物、含硫類有機（jī）物等。這些（xiē）有機物（wù）可以借助光化（huà）學反應產成臭氧、二次有機氣溶膠(secondary organic aerosols，SOA)以及霧霾，影響大氣輻射平衡，從（cóng）而影響氣候（hòu），對人體具有致癌性、致畸作用（yòng）和生殖係統毒性。我國是VOCs排放大國，工業排放是其主要的來源（yuán），集中於（yú）石油化工、工業塗裝、包裝印刷等產業。2019年6月26日生態環境部印發的《重點行業揮發性（xìng）有機物綜合治理（lǐ）方（fāng）案》指出，到2020年，建立健全VOCs汙染防治（zhì）管理體係（xì），重點區域、重點行業VOCs治理取得明顯成（chéng）效，完成“十三五”規劃確定的VOCs排放量下降10%的目標任（rèn）務，協同控製（zhì）溫室氣體排放，推動（dòng）環境空氣質量持續（xù）改善。針對（duì）國家的硬性指標要求和目（mù）前的大氣汙染狀況，VOCs的汙染治（zhì）理工作（zuò）迫在眉睫。

VOCs治理技（jì）術主要分為兩大類，即源頭過程控製技術和末（mò）端治理技術。工業源排放VOCs具有麵廣但分散、排放強（qiáng）度大、濃度波動和組分複雜的特（tè）點，且企業受經（jīng）濟技術水平和資源環境限製，目前末端治理技術仍然不可替代（dài）。VOCs末（mò）端治理技術主要包括催化氧化、熱力氧化、吸附、吸收、冷凝、生物降解，以及低溫等離子（zǐ）體技術等，目前（qián）主流技術為吸附技術、(催化（huà）)氧化技術、冷凝技術等，工業應用相對較為廣泛，實際（jì）中多用其組合技術（shù）。

吸附劑通（tōng）常都需要考慮水對吸附（fù）劑的影響，以及（jí）吸（xī）附和再生階段，因此常用的吸附劑（jì）主要為非極性（xìng）的（de）活性炭、活性炭纖維和（hé）疏水性（xìng）的分子篩。目前研究吸附劑的物性主要包括孔隙容積、孔徑（jìng）分布範圍、比表麵積和孔形狀（zhuàng）。一般通過對吸附材料進行表麵（miàn）改性，使用不同孔徑、吸（xī）附容量的疏水性材料混合物，可（kě）以使相應分子大小的（de）VOCs得到有效吸附。而當麵對組分更為複雜的（de）VOCs時，不僅需要考慮目標汙染物（wù）的吸附效果，還要考慮各類其他成分的競爭吸附效應。因而，設計具有針對性強、適用範圍廣的吸附劑就愈發重要。其中稀（xī）土金屬由（yóu）於其富含羥基、表麵晶格缺陷和高溫穩定性，有強VOCs親和性（xìng），引入（rù）稀土金屬（shǔ）氧化物（wù）可很好地（dì）改善吸（xī）附材料的VOCs吸附（fù）性能和再生性。

工業應用的催化（huà）劑按照活（huó）性組（zǔ）分主要分為兩類：

1)貴金屬催（cuī）化劑，如Pt、Pd、Rh等貴金屬（shǔ），具有低溫高活性的特點，抗毒（dú）(硫)性強；

2)金屬（shǔ）氧化物催化劑，如Cu、Co、Ni、Mn等過渡金屬氧化物以及鈣（gài）鈦礦催化劑。

而這些催化劑在應用上（shàng）仍然存在一定問題，如催（cuī）化活性和選（xuǎn）擇性不夠高、表麵積碳、催化（huà）劑失活、結構不穩定、高溫易燒結等；對於貴金屬催化劑，貴金屬容易出現中毒，從而導致催化劑失活。稀土元素（sù）獨特的4f電子層結構使其（qí）功能也更加多元化，這些元素自身具備催化能力，同時還可以作為添加劑（jì）或助催化（huà）劑，與（yǔ）VOCs的Lewis酸根配位形成化合物，使更多的VOCs得以吸附在催化劑表麵，進而提高主催（cuī）化劑在各方麵的催化性（xìng）能（néng），其（qí）中在實際工業應用中研究*多的是（shì）抗老化能力和抗中毒能力方麵的提升。對於金屬氧化物催（cuī）化劑來說，引入稀土金屬形成的稀土基鈣（gài）鈦礦(如LaMnO3、LaCoO3等)，由於其（qí）複合氧（yǎng）化物之間（jiān）存在結構或電子調變等相互作用，對某些VOCs在特定條件下的活性甚至超過貴金（jīn）屬催化劑。源於稀土金（jīn）屬具有較為活躍的化學性質，*典（diǎn）型如二氧化鈰(CeO2)，具有良好的還原性、儲氧(oxygen storage capacity，OSC)和釋放能力。我（wǒ）國稀土金（jīn）屬儲量居世界第*，資源豐富，相比價格昂（áng）貴的貴金屬，稀土（tǔ）催化劑經濟上擁有更大的優勢。因此，開發和推動稀土應用不僅可以提（tí）高我國稀土資源的利用程度，還可以推動稀土產業（yè）的進步，具有重要的社會意義。

稀土材料由於富含表麵羥基、表麵晶格缺陷和具有（yǒu）高溫穩定性，結合其（qí）強揮發性（xìng）有（yǒu）機物(VOCs)親和性以及優異儲氧和釋放能力等優勢，在大氣汙染控製領域的應用十分（fèn）廣泛。近年來的研究發現，部分稀土基材料（liào）在VOCs處理上的效果優（yōu）於貴金屬催化劑，在實際工程中也顯示出（chū）廣泛的應（yīng）用前景。在文獻（xiàn）及工（gōng）程調研的基礎（chǔ）上，綜述了稀土基材料（liào）在國內外催化領域、吸附領域以及實（shí）際工程應用中的（de）現狀，分析了稀土材料的優勢以及目（mù）前麵臨的難題。從吸附（fù）、催化等角度分析了稀土材料在國內外的（de）發展趨勢，同時結（jié）合我國當前國情指出發展中的關鍵問題及解決方案，期望能（néng）為稀土材料在VOCs治理領（lǐng）域的更好發展提供參考（kǎo）。

二 國外稀土材料（liào）治（zhì）理有機廢氣的研究熱點

發達國家（jiā）VOCs治（zhì）理盛於20世紀90年代，目前已經形成了較為完備的控製體係，在20年時間（jiān）快速完成（chéng）了從（cóng）單一汙（wū）染物控製逐步過（guò）渡到複合汙染物整體控製。歐美日等發達國家的VOCs排放控製，重視VOCs排放行（háng）業（yè）及源類的劃分，緊密（mì）結合行業和源類特點（diǎn），提（tí）出有針對性的排放控製要求（qiú）(如排放限（xiàn）值、技術規定等)和控製措施，不僅考慮有（yǒu）組織（zhī）排放，還重視無組織逸散排放的控製，並特別重視VOCs的總量（liàng）控製。

以第*產（chǎn）業為主的新西蘭和第三產業為主的美（měi）國為例，新西（xī）蘭2011年總排放量（liàng）約為39萬t，美國2011年總排放量約為1200萬t。通過與第二產業為主（zhǔ）、VOCs年排放量具有3000萬t的中（zhōng）國相比，國外VOCs的排放量遠遠低於國內。另外，由於國內外社（shè）會（huì）發展階段及產業結構不同，對於VOCs的控製，國外更傾向於采用（yòng）源（yuán）頭（tóu）預防和過程（chéng）控製技術，而對於（yú）一些因不可（kě）避免使用而產（chǎn）生的VOCs采用的後處（chù）理（lǐ）手段，各發達國家（jiā）略有不同，但吸附技術和催化氧化(燃燒)技術及其組合技術仍是國外目（mù）前（qián）VOCs治理的主流（liú）技術，具有良（liáng）好的治理效果。與關鍵技術與裝備配套的是相關核心材（cái）料，包括活性炭、分子篩等吸附材料，陶瓷蓄熱材料和（hé）催化劑材料，且以上材（cái）料（liào）在應用（yòng）方麵具有絕對優勢。

1.稀土基催化材料

VOCs種類（lèi）繁多，但是（shì）國外關於VOCs催化氧化的研究多集中於烴類和（hé）含（hán）氧VOCs，而對（duì）於含氯VOCs則研究的相對較少。國外對於稀土催化劑（jì）上VOCs催化氧化反應研究熱（rè）點為（wéi）：

1)稀土催化劑中氧缺陷的作用；

2)稀土催化劑活性組分與載體相互作用（yòng）；

3)動力學模擬計算（suàn）探（tàn）究稀土催化劑表麵VOCs反應過程機（jī）理。

國外對烴類VOCs淨化（huà）方麵的研究主要集中在甲苯和丙烷的催（cuī）化氧化反應。對於甲苯催化氧化，選用（yòng）的稀土催化劑多為CeO2納米晶體和Ce/La改性的γ-Al2O3負載（zǎi）的貴金屬(Pt/Pd)或金（jīn）屬氧（yǎng）化物(Co和Zr)催化劑。與純Co3O4和ZrO2相（xiàng）比，Ce的引入可調節催（cuī）化劑表麵氧缺陷濃度，且改性後催化劑完全（quán）轉化溫（wēn）度至（zhì）少可降低50 ℃。此外，Ce與貴（guì）金屬之間相互作用，可顯著提升催化劑的低溫（wēn）催化活（huó）性（xìng）及穩定性（xìng）。還有一類是鑭係鈣鈦（tài）礦型催化劑，如典型的LaMnO3鈣鈦礦催化劑或（huò）貴（guì）金屬Pd/LaBO3(B=Co、Fe、Mn和Ni) 鈣鈦礦催化劑，貴金屬的（de）添加可改善鑭係鈣鈦礦型催化劑的低溫活性。對於丙烷（wán）的催化礦化反應，CeO2-ZrO2固溶體和（hé）鑭係鈣鈦礦型催化劑研究（jiū）較多，Zr的引入可以（yǐ）增（zēng）加CeO2氧缺陷，增強催化劑的氧化還原性能，與純ZrO2相比，完全轉化溫度可（kě）降低（dī）50～60 ℃。

國外關於稀土催化在含氧VOCs去除方麵的研究（jiū）主要有丙（bǐng）酮（tóng）和乙酸乙酯的催化氧化反應。對於丙（bǐng）酮催（cuī）化氧化，稀土元素Ce的引入（rù）可（kě）以顯著增強催化劑的抗SO2毒性及穩定性。對於乙（yǐ）酸乙酯催化氧化反應，稀（xī）土元素Ce的引入則主要為了提（tí）升催化劑的氧化能力，進而使乙（yǐ）酸乙酯能在較低的溫度下完全氧化。國外還有少量稀土催化用於甲（jiǎ）醇、丙（bǐng）醇、乙醛的催化氧化反應研究，也多為鈰基催化劑，其中Ce的主要作用為降低催化反應的溫度及提（tí）高CO2的選（xuǎn）擇性。國外對於室內常見的空氣汙染物甲醛（quán）的催化（huà）氧化研究非常少，且多采用貴金（jīn）屬基催化劑。由此可見，國外用於VOCs催化氧化反應所選取的汙染物種類較為（wéi）局限（xiàn），且所采用的稀土（tǔ）元素多集中於Ce和La，對其他稀土元素的開發利（lì）用還不夠充分（fèn）。但隨著世界（jiè）各國對環境保護的越（yuè）發重視與及其明確的（de）VOCs年度減排任務，稀土催化作為廉價高效的綠色（sè）環保技術在國外VOCs淨化領（lǐng）域必（bì）然還具有可觀的市場應用前景。

2.稀（xī）土基（jī）吸附材（cái）料

稀土元素具有[Xe]4f0-145d1-106S2的（de）電子（zǐ）構型，其4f軌道的特殊性和5 d軌道（dào）的（de）存在（zài），使其（qí）具有光、電、磁等優異性能。稀（xī）土離子具有豐富的電子能級，離子半徑（jìng）較大，電荷較高，又有較強的絡（luò）合能力，這為合成稀土新材料的途徑上提供了更多的選擇。此外（wài），稀土金屬（shǔ）氧（yǎng）化物材料（liào）存在特殊的（de）孔結構，比如有（yǒu）序的介孔結構，則在吸附、催化過程中可顯示出空（kōng）間效應和（hé）定位效應。目前，國外稀土吸附 VOCs技術主（zhǔ）要集中在碳基吸附劑(顆粒或蜂窩活性炭（tàn）、活性炭纖維、石墨烯等)、含氧吸（xī）附劑（jì）(沸石分子篩、矽膠、金屬氧（yǎng）化物等)和聚合物基吸附劑(高分子如樹脂等)等方麵，其中活性炭（tàn）、分子篩與聚合物吸附劑被美國EPA列為VOCs控製的3種主（zhǔ）要吸附劑。例如（rú），圖1為ZSM-5、MOF-199的晶體（tǐ）結構和VOCs(正己烷、環己烷、苯)的分子結構，圖2為沸石分別吸附甲苯和水的（de）吸附能力，圖3為沸石吸附甲苯研究過程。碳基吸附劑和含氧基吸附劑具有很大的孔體積，介孔孔道提供的“限域”環境，與具（jù）有對目標分子感知功能的功能基團結合，複合稀土元素後，可設（shè）計出（chū）具有高比表（biǎo）麵積（jī）、特殊孔（kǒng）道結構（gòu）和含有特定官能團的（de）稀土複合（hé）吸附材料，能夠得到具有傳感功能和分子識別功能的（de）器件，可作為CO2和VOCs的吸（xī）附劑，用來探測或者識別敏感氣體（tǐ）。

圖1 ZSM-5、MOF-199的晶體結構和VOCs(正己烷、

環己烷、苯)的（de）分子結構

圖2 在平衡條件下(22 ℃，p(H2O)=1.66 kPa,p(甲（jiǎ）苯)=0.02 kPa)各種滯石吸（xī）附甲苯和水的（de）能（néng）力

圖（tú）3 沸石吸附甲苯研究（jiū）過程

雖然國外（wài）稀土吸附技術在VOCs吸附中應用廣泛，但仍（réng）存在（zài）不足。需進一步研究，如：

1)進一步提高稀（xī）土吸附材料對VOC的吸附（fù）能力；

2)降低稀土吸（xī）附材料的生產成本（běn）；

3)提高低沸點VOC的吸（xī）附效率；

4)解決高沸點VOC的解吸難題；

5)提高稀土吸附材料對VOCs再利用的選擇性；

6)改善稀土吸附材（cái）料在潮濕條件下對VOC的吸附。

因此，需要進一步開發和提升稀土吸附材料在（zài）VOCs吸（xī）附領域的應用，探尋更加有效的表麵物化性質調變技（jì）術，得到適合VOCs吸附的高比表麵吸附材料，*終實現吸附劑的高效回收，達到汙染治理的同時（shí），減少成本投入（rù）。

3.有機廢氣治理的相（xiàng）關（guān）裝備

吸附技術主要針對低濃度VOCs的淨化，而燃燒技術適用於中高濃度VOCs的淨化，但是在實際工業應用（yòng）中經常碰到的是低濃度、大風量的VOCs汙染，所（suǒ）以往往將吸附技術（shù）與燃燒技術相結合。各發達國家對VOCs的末端治（zhì）理技術略有不同（tóng），美國的VOCs治理的代表（biǎo）企業為B&W MEGTEC公司、atea-WK公司和ANGUIL環保（bǎo）公司，以（yǐ）炭（tàn）吸（xī）附係統（tǒng）、熱回收式熱力焚燒係（xì）統、轉（zhuǎn）子吸（xī）附係統、蓄熱式焚燒爐、蓄熱式催（cuī）化焚（fén）燒爐、直接（jiē）燃燒焚燒爐、濃縮轉輪為主要（yào）技術。在日本，以東洋紡、西部技研和霓佳斯為代表的企業（yè）多（duō）采用活性（xìng）炭過濾技術、VOCs濃（nóng）縮技（jì）術、VOCs氮氣脫（tuō）附技術和轉輪（lún）濃縮+催化燃燒（shāo）技術（shù）。例如，ANGUIL環保VOCs處理設備包（bāo）括沸（fèi）石轉輪吸附濃縮(見圖4)、蓄熱式焚燒爐(RTO)、蓄熱式催化式焚燒爐(RCO)、直燃爐(DFTO)、濃縮轉輪焚燒爐係統、熱能回收設備等（děng），在全球已有（yǒu）超過1800套成（chéng）功（gōng）安裝、安全運行的業績。ANGUIL環保(上海)有限公司在中國的市場量為3～4億（yì）元/年，占整個集團VOCs燃（rán）燒裝置市場總量的50%左右。

圖4 VOCs沸石轉輪吸附濃縮裝置工作原理

而歐盟（méng）各國則以瑞（ruì）典蒙特公司、德國杜爾公司、丹麥LESNI公司、瑞典Centriair公司為代表，多采用沸石吸（xī）附轉輪係統、催化氧化、活性炭吸（xī）附和催化氧化(燃燒)技術。由此可見，吸附技術和燃燒技術及其組合技術是世界各國目前VOCs治理的主流技術，具有良好的治理效果。基於此，科研人員開發了多種吸附劑以及催化劑，如沸石催化劑、沸石吸附劑、生物炭吸附劑等，在這些材（cái）料中，稀（xī）土（tǔ）元素都扮演了重要角色。如在吸附技術中廣泛的使用稀土元素對沸石吸附劑進行修飾，以調變其吸附選擇性能，在催化燃燒方麵，更是直（zhí）接廣泛地作（zuò）為催化劑或者催化劑載體使用，具有良好的前景。

三（sān） 國內（nèi）稀土材料治理有機廢氣的研究熱點

我國是VOCs排放大國，1980—2015年間我（wǒ）國工（gōng）業源VOCs排放（fàng）整體呈現上升（shēng）趨勢，見圖5。2015年（nián）我國工業源排放量達到3100萬t，其中（zhōng）山東省（shěng）、廣東省、江蘇省、浙江省（shěng）年排放量都（dōu）超過了200萬t(見圖6)，主要來自固（gù）定源燃燒、道路交通、溶劑產品使（shǐ）用和工業過程等。石化、有機化工、工業（yè）塗裝和包裝印刷（shuā）行業等重點行業的有機廢氣排放占工業源總排放量的65%左右。從2015年開始我國VOCs減排緩慢變熱，國家和各級地方政府（fǔ）頒布了一係（xì）列的VOCs汙染防治政策，VOCs的（de）排放得到一定的控製，但據預估，到2020年我國（guó）VOCs排放量與2015年相比仍將增加將近300萬t。

圖5 1980—2015年（nián）我國工業源VOCs排放總量變化趨勢

圖6 我國2015年工業源（yuán）各省市VOCs排放情況

僅從已經發布（bù）了VOCs治理規劃的近40個城市和（hé）地區的情況來看，我國各城市的VOCs治（zhì）理重點企（qǐ）業數量都在100～1000家，每個城市的平均治理費（fèi）用在9億元左右（yòu）。經過三四（sì）十年的發展（zhǎn），VOCs治理技術及其（qí）成套裝備已（yǐ）在（zài）中國的各行業中普遍應用，並（bìng）占據（jù）了一定市場份額。

我國VOCs末端處（chù）理技術呈現多樣（yàng）化，其中吸附和燃燒是常用工藝，吸（xī）附-燃燒組合工（gōng）藝是主流產（chǎn）品。催化氧化技術則是*具有應用前景的處理（lǐ）技術之一，逐漸成為研究和開發熱點。活性炭是*常用的（de）VOCs吸附劑（jì），但活性炭（tàn）抗濕性和（hé）再（zài）生性差。近年來，對（duì）活（huó）性炭進行稀（xī）土等改性處理，獲得的新型活性炭材料具有更高的吸附能力（lì）及吸附選（xuǎn）擇性。稀土催化材料由於其良好的催化性能、獨特的低溫活（huó）性、優越的抗中毒能力，被引入後不僅可促進貴金（jīn）屬的分散，還可通過其與貴金屬之間的相互作用，修飾和穩定貴金屬的表麵化學狀態，在VOCs淨化方麵（miàn）已顯示出潛在的開發（fā）應用前（qián）景。因此，國內研究多將目光（guāng）投向開發VOCs治理技術的稀土基吸附（fù）/催化材料，掌握其（qí）核心技術，試（shì）圖打破國外壟斷地位。而在實際應用（yòng）中，工業（yè）有機廢（fèi）氣的排放流量、濃度往（wǎng）往是變（biàn）化的，且成分較為複雜，需采用多種淨化技術組合以滿足VOCs排放標準。

1.稀土基催化材料

國內對於稀土催化劑（jì）在VOCs淨（jìng）化領（lǐng）域主要研究熱點有3個：

1)高活（huó）性、選擇性和穩定性（xìng）的環境友好型稀土（tǔ）催化劑設計與開發；

2)稀土元素作為主要的催化劑活性（xìng）組（zǔ）分或助劑對催化劑的活性、選擇性及穩定性的貢獻（xiàn）機製；

3)VOCs在稀土催化劑表麵吸附、活化並（bìng）轉化的過（guò）程機理研究。

目前（qián）稀土催化劑在VOCs淨化領域應（yīng）用（yòng）較多的主要是CeO2。CeO2結構敏感，其（qí）氧空位的提供（gòng）和催化活性都依賴於暴露的晶麵，所以國內研究人員（yuán）多采用可控形貌的製備方法（fǎ）將CeO2製成具有特殊暴露晶麵的納米材料。研究表明，一般具有特殊暴露晶麵CeO2的催化氧化VOCs完全轉化溫度比普通體相CeO2要低40～60 ℃。貴金屬（shǔ）催化劑一般具有廣譜性、高活性等特征，但高（gāo）成本是限製該類催化劑應用推廣的主要因素之一（yī）。另外貴金屬催化劑對於（yú）廢氣中Cl、P、S等組分較為（wéi）敏感，這些組分可能導致催化劑出現團聚、鈍（dùn）化和失活等現象。因此，對於（yú）貴金屬催化劑而言（yán），一方麵要在保持其性能的前（qián）提下，減少貴金屬的用量，提高其比活性以降低成（chéng）本；另一方麵亟待提高貴金屬催化劑（jì）在實際使用條件下的耐Cl、P、S等組分的能力。因此有大量研究將可控形貌的CeO2與貴金屬(Ag、Pt、Pd和Au)相結合，通過CeO2的高活（huó）性晶麵與貴金屬原子之間（jiān）的強相互作用力來穩定貴金屬價態，進而顯著促進催化劑的穩定性。與惰性載（zǎi）體負載的貴金屬催化劑相比，部分CeO2負載的貴金屬（shǔ）催化劑不僅起燃溫度降低了30～50 ℃，其選擇（zé）性能可提升10%～20%，壽命也顯著延長。對於稀土催化（huà）劑表麵VOCs反應（yīng）機理探究，目前多采用單（dān）組（zǔ）分作為分子探針且模擬有（yǒu）機廢氣條件較簡單，很少考慮廢氣中其他影響因子，如水蒸氣、SO2、NOx和堿土金屬的幹擾。對於烴類及（jí）含氧VOCs，主要通過檢測（cè）其（qí）中間（jiān）產物，並結合（hé）模擬計算來推演（yǎn）汙染物分子轉化過程，對於基元反應過程還研究得較少。而對於（yú）含氯VOCs催化反應機理研究則多是探究不同含氯VOCs上C—H或C—Cl鍵是速控步驟，還是催化反應的第*步。

稀（xī）土元素共有（yǒu）17種（zhǒng），而（ér）目前已應用於VOCs淨化的主（zhǔ）要是輕稀土（tǔ）元素，如Ce、La、Sm和Pr，而對於中和重稀（xī）土元素還有待加大開（kāi）發和利用。同時由（yóu）於實際工況的汙染物組分和濃度比實驗條件複雜（zá）得多，因（yīn）此尋求寬溫度窗口、低起（qǐ）燃溫度、長壽命的多組（zǔ）分複合、多功能集成的稀（xī）土催化劑是未來稀土催化在工（gōng）業有（yǒu）機廢氣淨（jìng）化方麵的研究趨勢與重點，這（zhè）需對單組分（fèn）或多組分VOCs在（zài）催（cuī）化劑表麵的（de）吸附特性及反（fǎn）應機理具有清楚的認識與理解。隨（suí）著原位光譜表征技術的不斷發展，如原位紅外和原位拉曼光譜等，對於催化反應機理的研（yán）究將不斷深入，使得稀（xī）土（tǔ）催化劑在國內工業有機廢氣淨（jìng）化上具有非常可觀的市場應用前景。

2.稀土基吸附材料

稀土金屬在選擇性、氧化能力、內含離子數等方麵具（jù）有（yǒu）明（míng）顯（xiǎn）優（yōu）勢，如稀土的加入可以增強催化劑對P、S的耐受能力，防止催化劑中毒，而摻雜在吸附劑中則可以增強活性（xìng）組分（fèn）的分（fèn）散度，與活性組分（fèn）構成協同（tóng）作用，進一步提（tí）高吸附（fù）劑的（de）穩（wěn）定性和選擇性（xìng）。不少實驗研究表明，稀土金屬的加入具有（yǒu）重要的作用（yòng）。我國常用（yòng）的吸附材料主要有活（huó）性炭、分子篩、石墨烯、氧化鋁、聚丙烯（xī）酰胺等。例如，

1)分（fèn）子篩的比表麵積一般在500～800 m2/g，大部分孔結構為微孔，孔徑較小且分布均一，在分子篩表麵複合（hé）稀土金屬離子(如Ce、La、Lr等)實現對VOCs汙染（rǎn）物（wù）(如苯係物、醇類、甲（jiǎ）基乙基酮等)的吸附與去除。

2)石（shí）墨烯氧化物複合稀土材料由於具有較大的表麵積(高達3502.2m2/g)、孔隙體積(1.75 cm3/g)以及引入原子密集排列（liè）的石墨烯氧化物（wù）所產生的強大色散力等（děng）優點，在吸附重金屬、染料、有機或無機汙染物（wù）以及NH3、H2S、VOCs等有毒廢物方麵表（biǎo）現出優異吸附性能。研究顯（xiǎn）示，石墨烯複合稀土材料可（kě）以成功吸附（fù）丙酮(20.1 mmol/g)和（hé）正己（jǐ）烷(1042.1 mg/g)，其對丙酮吸附量比純MOF大近11倍，對正己（jǐ）烷（wán）吸附（fù）量比純MOF大近2倍。

3)碳矽複合稀土材料(CSCs)由於較短的（de）擴散路徑（jìng）、較強的碳分散性、較（jiào）強的親和（hé）力和較低的傳質阻力，可顯著提高（gāo）甲基（jī）酮在CSCs上的吸附能力，其吸附性能明顯優於母體材（cái）料。

綜上所述，加入稀土元素後的吸附材料，其吸附量、比表（biǎo）麵積和孔容的數值明顯增加，可顯著改善（shàn）VOCs吸附（fù）性（xìng）能。

3.有機廢氣治理的（de）相關裝備

目前末端治理仍是國內VOCs處理的重中之重。與發達國家類（lèi）似，在工業應用中，我國也著力於發展吸（xī）附濃縮（suō）-催化燃燒或者高溫焚燒技術，各種稀土材（cái）料層出不窮，如稀土改性的活性炭、稀土蓄熱陶瓷、稀土催化劑等，在吸附-燃燒（shāo）領域取得了一定成果並推廣應用。

早在1990年，防化研究（jiū）院開發了蜂窩狀活性（xìng）炭用於VOCs的淨化，但是鑒於活性炭（tàn）材料的安（ān）全性缺陷等問題，近年來逐漸被沸（fèi）石（shí）吸附劑取代，並與之結合開發了沸石轉輪吸附（fù）+燃（rán）燒等吸附-燃燒結合技術。在2016年，針（zhēn）對我國VOCs治理技術薄弱、關鍵材料和裝備運行可靠性低的（de）問題（tí），揮發性有（yǒu）機物(VOCs)汙染（rǎn）治理技術與裝備國家工程實驗室獲國家發展改革委立項（xiàng）建設，意圖解決VOCs汙染治理技術和裝備發展的瓶頸問題，提升自主創新能力，促進我國VOCs汙染控製技術裝備達到國（guó）際先進水平，推動重（chóng）點排放行業和治理產業“雙（shuāng）升級”，目前已建成分子篩輪轉裝置、蓄熱催化（huà）燃燒裝置、臭氧催化氧化裝置、冷凝回收工藝裝置、熱脫附裝置（zhì）、變溫（wēn）變壓脫附+催化氧化裝置等工藝技術設備，同時廣泛使用以Ce元素為代（dài）表的稀土元素對分（fèn）子（zǐ）篩等吸附劑進行改性（xìng），或直接製成稀土金屬氧化（huà）物催化（huà）劑，在吸附催化聯合技術中起（qǐ）到了重要作用。目前，國內環保企業僅初步掌握了核心材料的產業（yè）化關鍵技術及工藝，大多仍然（rán）依賴進口。到2019年為止，國內用於VOCs處理的設（shè）備總市場已經（jīng）超過250億元，並且逐（zhú）年增加，因（yīn）此充分發揮我國稀土資源儲量和稀土功能材（cái）料科研的優勢，推廣其在VOCs末端治理領域應用具有戰略意義。

1)稀土（tǔ）催化和吸附作為廉價高效的綠色環保技術，在國內外VOCs淨化領域必然還具（jù）有可觀的市場應用前景，但通過原位手段闡釋稀土催（cuī）化材料的催化反應機理，以及稀土吸附材料（liào）的吸附性能和對惡劣（liè）環境的適應能力還亟待在今後的研究中加強。

2)國內（nèi）外在稀土材料對有機廢氣的治理領域已經取（qǔ）得了豐碩的（de）研究（jiū）成果，促進了其科學技術的成（chéng）熟，後期將（jiāng）繼（jì）續大力發展。

3)預測國內需要在未（wèi）來30年（nián）間持續提升稀土材料創（chuàng）新性，提高稀土材料治理有機廢氣的成果轉（zhuǎn）化和裝備水平，規範市場，並逐步強化源頭預防取代，實現我國VOCs汙染的高水平防控。