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大气中VOCs的监测和管理技能现状及运用展开

北极星VOCs在线  来历:《我国资源综合运用》  作者:黄莺  2019/7/17 15:21:12  我要投稿  

北极星VOCs在线讯:摘要:蒸发性有机物是一种遍及存在的有机污染物,具有较强的影响性和毒性,对大气环境具有较大的影响。大气中蒸发性有机物组成杂乱,二次产品多,是空气中构成光化学烟雾的重要物质。大多数蒸发性有机物来自机动车辆、溶剂蒸发以及工业排放。本文首要论述了大气中蒸发性有机物的来历及损害,介绍了常用的蒸发性有机物监测办法以及相应的管理技能,一起指出了环境空气中蒸发性有机物需求处理的问题,为大气环境质量的改进及污染防治供给科学依据。

蒸发性有机化合物(Volatile Organic Compounds,简称VOCs)是指在常温下,沸点在50~260℃的各种有机化合物的总称。蒸发性有机物包含了各类有机物,首要成分有非甲烷碳氢化合物、卤代烃类、含氧有机化合物、含氮有机化合物等[1]。这些物质对人体有着巨大的损害,会形成致癌、致骤变、致畸等。跟着我国工业化展开加速,空气污染也越来越严峻。研讨标明,空气中的蒸发性有机物有600 多种,对大气环境有着严峻的影响。此外,VOCs也是形成PM2.5和O3发作的直接要素之一,成为国内外生态环境范畴专家学者研讨的关键之一。

近年来,跟着我国环保力度的不断添加,蒸发性有机物解析研讨展开迅速,人们对不同城市和区域进行了许多的研讨。研讨标明,不同区域VOCs品种和组成存在必定差异,可是烷烃、芳香烃、卤代烃、烯烃、炔烃等在各地遍及存在。到2020 年,我国大气蒸发性有机物首要来历为溶剂,工业源比重上升到24%,机动车尾气、燃料焚烧将会下降至11% 和16%。

1 蒸发性有机物的来历及损害

蒸发性有机物的熔点低于室温, 沸点在50~260℃。其来历首要有人为源和天然源,就全球总量而言,天然源排放量要大于人为源。天然源包含植物排放、火山喷射、森林草原火灾等,排放量最多的是异戊二烯和单萜烯。人为源可分为固定源、活动源和无安排排放源三类,固定源首要是化石燃料焚烧,溶剂开释、废弃物焚烧、石油贮存、钢铁工业、金属锻炼,还有机动车、飞机等交通工具的排放;无安排源排放包含生物质焚烧、汽油以及油漆等蒸发。其间,交通运输是全球最大的蒸发性有机物排放源,第二是溶剂的运用。

蒸发性有机物在大气中含量杂乱,在现已承认的600多种物质中,有20多种为致癌物或致骤变物。许多的蒸发性有机物可以损坏人体的神经体系、肾脏、肝脏、血液成分和心血管体系,还可以引起胃肠道紊乱,诱发免疫体系、内分泌体系及造血体系疾病,形成代谢缺点。当若干种蒸发性有机物共存于一个空间内时,其联合毒性作用更强。蒸发性有机物最为遍及的损害首要是对眼睛、鼻子以及咽喉的影响,可以引起眼睛刺痛、眨眼频频、流泪,鼻炎枯燥、刺痛、鼻塞等症状。

2 蒸发性有机物监测技能

2.1 气相色谱法(GC)

气相色谱法是现代剖析技能中非常重要的技能手段之一,它具有高活络度、高挑选性、剖析速度快及运用规模广等特色,特别对异构体和多组分的混合物可以很好地进行定性和定量检测。在针对蒸发性有机物进行检测时,气相色谱一般与氢火焰离子检测器(FID)、电子捕获检测器(ECD)、质谱检测器(MS)和光离子化检测器(PID)等进行联用。针对不同的蒸发性有机物,人们可以挑选不同的联用检测器,添加气相色谱的功用和监测规模。例如,氢火焰离子检测器对烃类有机物具有较高的检测活络度,而电子捕获检测器对卤代烃和烷基硝酸盐更活络。自从1957年研讨人员初次完结了气相色谱与质谱联用进行化学剖析监测以来,气相色谱技能不断展开,日臻完善。一起,人们不断将新技能引进气相色谱技能中。气相色谱和质谱联用结合了混合成分的高效别离才能和纯化物的精确判定才能,提高了对杂乱的蒸发性有机物样品的检测才能,避免了气相色谱定性的局限性。

2.2 高效液相色谱法(HPLC)

高效液相色谱是色谱技能中一项重要技能,和气相色谱不同的是,它以液体为活动相,运用高压输液体系,把样品中不同极性的单一溶剂或许不同份额的混合溶剂等活动相装入色谱柱中,在柱中进行样品别离,随后进入检测器进行检测,然后完结对样品的别离和检测。高效液相色谱法活络度高并且挑选性好,关于空气中的醛酮类化合物以及相似的蒸发性有机物有着更好的检测作用。

2.3 在线监测大气VOCs办法

大气中蒸发性有机物活性较高,并且在收集和剖析进程中存在许多的搅扰要素,因而影响了蒸发性有机物的剖析和检测,导致剖析差错。在线剖析技能避免了样品收集进程中的一些搅扰要素,使检测成果更为精确。其间,质子转移反响质谱是一种运用较多的技能,首要用于检测痕量蒸发有机物的剖析,检测速度快、活络度高、剖析所需时间短,并且在线采样无需浓缩,确保成果更为精确。

质子转移反响质谱首要由离子源、漂流管和离子检测体系组成。样品检测前首要对蒸发性有机物样品进行离子化,即运用H3O+ 与蒸发性有机物样品反响,将其分子转换成离子形状,然后发作的离子进入漂流管结尾的管理检测器进行检测。国外一些研讨者运用质子转移反响质谱进行了许多的研讨,有研讨者选用质子转移反响质谱检测伊比利亚半岛的大气VOCs 浓度,其间城市区域的样品选用四级质谱检测器,村庄区域的选用飞翔时间质谱检测器进行检测;还有研讨者在西班牙巴塞罗那近郊对VOCs 进行检测,研讨其日、周和时节的改变规则,检测到的蒸发性有机物包含甲醛、乙醛、甲醇和异戊二烯等。还有学者运用质子转移反响质谱对墨西哥湾的深水地平线石油走漏区域上空的大气环境进行监测,一起与气相色谱联用,辨认原油样品中出现的首要质量信号,均取得了杰出的检测作用。

3 蒸发性有机物的管理技能

大气中存在的蒸发性有机物成分杂乱,其废气管理特色首要表现为处理目标多,不同职业发作的废气距离较大,管理技能不同较大,不同职业会出现出各自的特色。例如,化工职业范畴发作的蒸发性有机物气体成分较为简略,排放物质性质较为清晰,整体管理难度较小。制药范畴比较化工职业管理难度较大,首要是因为制药职业的废气排放出现间歇性、排放浓度改变较大。不管是化工职业还其他范畴,发作的蒸发性有机物废气品种大约有千种,其间有200 多种对人体有较大的影响。一般,蒸发性有机废气常常稠浊在一起,添加了管理难度。

3.1 热损坏法

热损坏法是蒸发性有机废气管理中运用较为广泛的技能,首要有催化焚烧和直接焚烧。该办法首要运用催化焚烧、直接焚烧的热裂解和热分化、氧化技能来损坏蒸发性有机物,可以对其发作分化、聚合以及自由基反响,终究下降有机物浓度,使其不再具有损害性。热损坏法关于低浓度的蒸发性有机废气处理作用较好,直焚烧处理功率较高,一般情况下可到达99%。催化焚烧需求在催化床的作用下来完结蒸发性有机废气的处理,催化剂首要是金属及金属盐,但其处理本钱较高。近年来,跟着研制力度的不断加大,催化剂研讨取得了较大的展开,使得催化技能运用较为老练安稳。

3.2 电晕法

电晕是带电体外表在气体或许液体介质中发作部分放电的一种现象,可以发作臭氧及氧化氮等物质,而这些物质可以对有机物发作氧化反响。电晕法管理蒸发性有机废气,是运用前沿峻峭、脉冲窄的高压脉电晕的电,在常温常压下发作非平衡等离子体,然后发作许多的高能电子和活性粒子,而这些物质可以氧化分化蒸发性有机物及其间的有害成分,然后完结蒸发性有机废气的无害化。

3.3 光分化法

光分化法是运用光的直接照耀或许催化剂的作用,使得蒸发性有机废气得到分化。光分化法管理蒸发性有机物的原理是,在光波照耀下,光催化剂发作羟基自由基(-OH),羟基自由基具有强氧化性,可以氧化分化蒸发性有机废气,然后生成H2O、CO2 和无机物。因为气相中具有较高的分子分散、较高的质量传输速率以及简略的链反响,光分化技能处理有机物功率高、分化完全,是管理蒸发性有机物较为抱负的技能。

3.4 超声波解吸法

超声波波解吸法是运用超声波发作的热能来管理蒸发性有机物,超声波发作的热能可以添加吸附剂的解吸才能,完结去除污染物的解吸作用。在管理蒸发性有机物实践研讨中,超声波解吸技能对聚合树脂和活性炭等污染物有着杰出的作用。超声波管理技能还具有解吸速度快、所需活化能低一级长处,并且催化再生蒸发性有机物中高沸点化合物简略引起吸附资料孔阻塞,然后影响其运用寿命。而传统的吸附法对高沸点蒸发性有机物作用不明显,因而研讨者在传统解吸法的基础上改进了技能,提出了吸附+ 焚烧组合的氧化再生吸附法,取得了更佳的处理作用。

3.5 低温等离子体- 光催化技能

低温等离子体- 光催化技能是一项新式的蒸发性有机物管理技能,在大气环境污染管理范畴中有着杰出的展开前景。实践标明,在管理含有氮、硫及蒸发性有物的废气时,低温等离子体- 光催化技能有着杰出的处理作用。低温等离子体与光催化技能的结合,不只优化了低温等离子体技能,还能有用处理光催化技能运用中的难题。二者的有机结合,不只能按捺蒸发性有机物处理进程中的副产品,还能有用下降能耗,具有较高的经济效益和环保效益。低温等离子体-光催化技能具有净化安稳、操作简略以及工艺安稳性强等许多优势,但也存在出资较大、等离子外表模块易污染等缺点,然后下降运用寿命和废气处理功率。

4 结语

跟着经济的迅速展开,蒸发性有机物排放量也日益剧增,由此引起的二次污染问题越来越严峻,相关管理作业刻不容缓。当时,我国蒸发性有机废气管理仍处于起步阶段,缺少一些关键企业和重要排放源的排放数据。首要应加强蒸发性有机物废气的监测技能更新,针对各行各业不断完善规范规范,一起依据国内外先进的研讨成果,拟定科学、合理的方针和计划,引导企业研制蒸发性有机物操控技能,不断改进立异,削减蒸发性有机物的排放,确保生态环境可持续展开。

原标题:大气中VOCs的监测和管理技能现状及运用展开

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河北:《固定污染源蒸发性有机物排放监督核对与监测技能规范(草案征求意见稿)》

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为维护和改进大气环境,加强固定污染源蒸发性有机污染物排放建设项目环境维护监督管理作业,加强固定污染源蒸发性有机污染物排污答应证请求、核发和排污答应履行与监督管理作业,特制订此技能规范。

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