Destruction of VOCs by combination of corona discharge and catalysis techniques

ＤｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆＶＯＣｓｂｙｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｃｏｒｏｎａｄｉｓｃｈａｒｇｅａｎｄｃａｔａｌｙｓｉｓｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓＭｕｈａｍｍａｄＡｒｉｆＭａｌｉｋ，ＪｉａｎｇＸｕａｎｚｈｅｎＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙ...     

低温等离子体技术净化空气中的甲苯

等离子体技术是一种有效去除VOCs的方法. 介绍了等离子体净化技术的原理,通过甲苯净化实验,分析了在改变电压、污染物入口质量浓度等参数后净化效率的变化. 结果表明:在电压为9 kV,ρ(甲苯)小于12 g/m3时,反应器有较高的净化效率,尤其在低ρ(甲苯)时,净化效率可接近于100%. 实验还主要观察了副产物ρ(CO)的变化,在处理低ρ(甲苯)时,ρ(CO)较低;而随着ρ(甲苯)的增加,ρ(CO)增长较快. 等离子体协同催化实验提高了反应器的处理极限,通过添加催化剂,降低了CO的产生量,使有机物更多地转化为无害的CO₂;同时,由于反应器放电过程还会产生高浓度的臭氧,必须使用后置处理装置将其去除,以彻底实现无二次污染.      

烧结金属催化材料净化印刷工艺中VOCs废气的试验研究

采用以烧结金属粉末微孔过滤材料为吸附材料和催化剂基体、CuMn／γ-Al2O3为催化剂的烧结金属催化净化装置,可实现对VOCs废气的有效去除。实验室试验表明：苯、甲苯和二甲苯的催化转化率均随温度的升高而增加。在250℃以上,甲苯和二甲苯的催化转化率高于99％;在280℃以上,苯的催化转化率高于99％。空速为2．0s^-1时催化荆的催化转化率要较空速为3．0s^-1时高。现场试验表明：在300℃左右,VOCs气体经过由烧结金属催化材料刺成的金属过滤器后,苯、甲苯、二甲苯的去除率均高于99％。经金属过滤器处理后,苯、甲苯、二甲苯的排放浓度可低于北京市《大气污染物综合排放标准》DB11／501—2007中的排放限值排放。     

脉冲放电等离子体治理甲苯废气放大试验研究

应用脉冲放电等离子体技术,在线板式反应器内对低浓度甲苯废气的治理进行放大试验.采用闸流管开关脉冲电源,其最大输出功率1kW,最大脉冲电压峰值100kV. 试验规模4～16m³·h^-1. 试验考察了峰值电压、重复频率、进口浓度和处理气量对甲苯去除率的影响.结果表明:峰值电场强度在9～12kV·cm^-1范围内增加,甲苯去除率相应明显提高;当处理气量为4 m³·h^-1、脉冲电压峰值69kV、进口浓度1 180mg·m^-3、重复频率300pps时, 甲苯的去除率可达88%;反应器的能量利用率在16g·(kW·h)^-1左右;甲苯的降解产物主要是CO₂和H₂O,还有少量CO. 结合甲苯去除率与能量密度、甲苯进口浓度的关系,建立反应器动力学模型,获得甲苯的反应速率常数为0.00356 L·J^-1. 为进一步优化放大反应器设计及与电源匹配提供了基础数据.     

能量注入对放电等离子体去除气相苯系物的影响

采用正极性高压直流供电和串齿线放电极——管式接地极构成的放电等离子体反应器,研究了苯系物（苯、甲苯和对二甲苯）去除效率与供电电压之间的关系,以及放电极齿轮数对苯系物去除效率、COx（CO2＋CO）生成量和能量效率的影响。研究结果表明,苯系物的去除效率、COx生成量皆随电压升高而增大。随着电压升高,能量效率先升后降,当电压为11kV左右时,能量效率最高。对应放电齿轮数为31的苯系物去除效率、COx生成量和能量效率皆高于放电齿轮数为55或7,这表明对应特定的等离子体反应器,有一最佳放电齿数匹配。     

制药行业VOCs排放特征及控制对策研究 ——以浙江为例

以浙江省为例,对制药行业VOCs的主要来源和特点进行了分析.采用气相色谱法,对该地区制药行业释放的VOCs作了定性和定量分析,识别出16种VOCs,分别为甲醇、丙酮、苯、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、乙酸乙酯、三乙胺、二甲基甲酰胺、醋酸丁酯、正丙醇、乙醇、异丙醇、乙腈、环氧乙烷、甲醛.通过源成分谱图,确定出不同制药类型的主要VOCs污染物.结果表明, 发酵类为丙酮(65%)、乙酸乙酯(30.41%),提取类为丙酮(56.05%)、乙酸乙酯(36.64%)、乙醇(6.97%),化学合成类为异丙醇(44.27%)、丙酮(35.39%)、乙醇(9.78%)、甲苯(3.89%),生物工程类为丙酮(60.99%)、二氯甲烷(14.77%)、乙醇(12%)、甲醛(11.91%).并对上述主要VOCs进行了优先控制排序.最后,结合该行业VOCs的排放特点,提出了制药行业VOCs有效可行的防治对策.     

CoCuMnOx光催化氧化多组分VOCs特性及其动力学

实验采用共沉淀法制备太阳能吸收涂料Co Cu Mn O_x,探究可见光下甲苯、乙酸乙酯和丙酮混合3组分VOCs的光催化氧化性能,并从动力学角度分析各自的反应速率变化.结果表明,单组分VOCs初始浓度400 mg·m~(-3)、光照距离120 mm,350cm~2镜面载体负载1 g Co Cu Mn O_x下用100 W卤钨灯照射6 h后,甲苯转化率为57%、乙酸乙酯为62%、丙酮为58%;由于3组分VOCs之间相互竞争,甲苯、乙酸乙酯和丙酮的转化率较单组分下降了5%~26%.单组分与3组分VOCs的光催化均符合假一级反应动力学,单组分甲苯、乙酸乙酯和丙酮的反应速率分别为0.002、0.002 8和0.002 33 min~(-1);混合3组分中其反应速率为单组分的0.49~0.88倍.     

光催化降解模拟室内挥发性有机污染物研究

用浸渍-提拉法制备玻璃弹簧负载型TiO2薄膜催化剂,在自制的反应器中进行光催化降解由丙酮、甲苯、对二甲苯组成的模拟室内挥发性有机污染物VOCs研究。研究发现：催化剂中掺杂金属离子能影响催化剂的降解效果,降解效果依次为掺铈TiO2〉纯TiO2〉掺银TiO2;气体流量显著影响降解效果,丙酮、甲苯和对二甲苯的最佳降解流量分别为3、5、7L／min;混合气体中非对称性的极性分子的降解效率高于对称性分子,导致丙酮、对二甲苯组分降解率降低,甲苯降解率增高。     

邢台市典型行业VOCs排放特征研究

为了解邢台市不同行业企业挥发性有机物（VOCs）污染特征,通过Summa罐采集样品,采用预浓缩-气质联用仪系统（GC-MS/FID）进行测定分析,探究不同行业VOCs特征组分变化,并分析了VOCs排放对OFP（臭氧生成潜势）贡献影响.结果表明:①光伏元件制造、木材深加工及印刷行业排放的VOCs中以OVOCs（含氧挥发性有机物）为主,其占比在52.7%以上,特征物种为异丙醇、丙酮及乙酸乙酯等;玻璃深加工、汽车表面喷涂及家具制造行业排放的VOCs中以芳香烃为主,占比为36.7%~93.8%,特征物种为间/对-二甲苯、邻-二甲苯和对-二乙基苯等.②玻璃深加工、汽车表面喷涂及家具制造行业排放的VOCs中对OFP贡献较大组分为芳香烃,占比为88.3%~98.2%,活性物种为间/对-二甲苯、甲苯及邻-二甲苯等C₇~C₉的苯系物;光伏元件制造和印刷行业排放的VOCs中对OFP贡献较大的组分为OVOCs,占比为92.8%~95.2%,活性物种为异丙醇、乙酸乙酯及甲基乙基酮等;木材深加工行业排放的VOCs中对OFP贡献较大的组分为OVOCs和烯烃,占比分别为39.0%~53.4%和23.0%~25.3%,活性物种主要为丙酮、甲基乙基酮及1-丁烯等.研究显示,邢台市玻璃深加工和汽车表面喷涂企业中芳香烃对OFP影响较大,其次是印刷企业,亟需优先加强管控.      

薪柴和经济作物秸秆燃烧VOCs排放特征

薪柴及经济作物秸秆在中国农村地区仍普遍使用,其燃烧是挥发性有机物(VOCs)的重要排放源,当前对其排放特征研究仍比较薄弱.本研究选取了3种薪柴(白杨树、杉木和柑橘枝)和6种经济作物秸秆(黄豆秆、芝麻秆、玉米棒、棉花秆、花生秆和玉米秆),通过实验室模拟燃烧和稀释通道采样系统,采用Tedlar袋和Agilent 7820A/5977E气相色谱/质谱联用法采集和分析了烟气中102种VOCs组分组成,并对不同类型生物质燃烧排放VOCs的臭氧生成潜势进行分析.结果表明,不同类型的生物质燃烧排放的VOCs组分存在差异,乙烷(11.1%)、反-2-戊烯(15.4%)、乙烯(8.3%)和二氯甲烷(11.9%)是白杨树和杉木燃烧排放的主要VOCs组分;甲苯(49.8%)是柑橘枝燃烧排放的VOCs含量最丰富的物种;乙烯(11.8%～17.5%)和丙酮(9.2%～14.7%)是秸秆类燃料燃烧的主要VOCs组分.玉米秆、花生秆和柑橘枝具有相似的VOCs源成分谱,分歧系数小于0.1.本研究及已有报道中的生物质燃烧排放苯/甲苯比值范围是0.030～6.48,在开展源解析研究中,采用苯/甲苯比值大于1认定为受到生物质燃烧排放影响值得商榷.烯烃、含氧VOCs和芳香烃对生物质燃烧排放VOCs的臭氧生成潜势的贡献分别为30.6%～80.3%、 6.5%～21.0%和3.8%～56.5%,对臭氧生成潜势贡献比例超过10.0%的组分为乙烯、丙烯、反-2-戊烯、顺-2-戊烯、甲苯和丙醛.     

上海市专项化学品制造行业VOCs排放特征及臭氧生成潜势研究

选取上海市某工业区内专项化学品制造行业中有代表性的10家企业,使用苏玛罐对各企业有组织排放废气进行采样,通过GC-MS（气相色谱-质谱联用仪）对106种VOCs进行分析,研究了专项化学品制造行业的VOCs排放特征,并使用MIR（最大增量反应活性）法计算了各企业排放VOCs对臭氧生成的贡献.结果表明:OVOCs（含氧挥发性有机物）和芳香烃是专项化学品制造行业的VOCs特征组分,OVOCs与芳香烃质量分数之和为65.0%~100.0%;8家企业排放的VOCs中质量分数最高的物种均为OVOCs,w（OVOCs）为55.8%~99.9%.异丙醇、四氢呋喃、丙酮、乙酸乙酯等OVOCs及苯、甲苯等芳香烃是专项化学品制造行业的特征物种.10家企业排放VOCs的OFP（臭氧生成潜势）为1.9~933.5 mg/m 3,OVOCs和芳香烃是专项化学品制造企业的主要活性组分,累计对OFP的贡献率在80.1%~100.0%之间.异丙醇、四氢呋喃、丙酮、乙酸乙酯、甲基异丁基酮、苯和甲苯等是专项化学品制造行业的关键活性物种.研究显示,专项化学品制造行业VOCs污染治理应重点控制OVOCs和芳香烃.      

上海秋季大气挥发性有机物特征及污染物来源分析

综合分析了上海地区秋季典型月份挥发性有机物(VOCs)及其他痕量气体的污染水平及特征,VOCs平均小时浓度为63.64′10-9,非甲烷碳氢化合物(NMHCs)占挥发性有机物总量的67.43%;通过对VOCs物种浓度及特征比值分析发现研究区域大气老化现象明显;结合区域后向气流轨迹分析,考察了不同来源气流对区域污染特征的影响,发现陆地传输气流乙烷/乙炔(E/E)值较海上传输气流低,而两者的苯/甲苯(B/T)值没有明显差异.     

Vertical distribution of volatile organic compounds conducted by tethered balloon in the Beijing-Tianjin-Hebei region of China

Volatile organic compounds (VOCs) as precursors of ozone and secondary organic aerosols can cause adverse effects on the environment and human health. However, knowledge of the VOC vertical profile in the lower troposphere of major Chinese cities is poorly understood. In this study, tethered balloon flights were conducted over the juncture of Beijing-Tianjin-Hebei in China during the winter of 2016. Thirty-six vertical air samples were collected on selected heavy and light pollution days at altitudes of 50-1000 meters above ground level. On average, the concentration of total VOCs (TVOCs) at 50-100 m was 4.9 times higher than at 900-1000 m (46.9 ppbV vs. 8.0 ppbV). TVOC concentrations changed rapidly from altitudes of 50-100 to 401-500 m, with an average decrease of 72%. With further altitude increase, the TVOC concentration gradually decreased. The xylene/benzene ratios of 34/36 air samples were lower than 1.1, and the benzene/toluene ratios of 34/36 samples were higher than 0.4, indicating the occurrence of aged air mass during the sampling period. Alkenes contributed most in terms of both OH loss rate (39%-71%) and ozone formation potential (40%-72%), followed by aromatics (6%-38%). Finally, the main factors affecting the vertical distributions of VOCs were local source emission and negative dispersion conditions on polluted days. These data could advance our scientific understanding of VOC vertical distribution.     

机动车尾气排放VOCs源成分谱及其大气反应活性

选取轻型汽油车、重型柴油车和摩托车等城市典型机动车种分别采用底盘测功机及实际道路实验,结合SUMMA罐采样的方法,获得了小轿车、出租车、公交车、卡车、摩托车和LPG助动车的尾气VOCs样品,利用气相色谱-质谱分析了各车型机动车尾气VOCs的浓度及其物种组成.结果表明,轻型汽油车尾气VOCs以甲苯、二甲苯等芳香烃为主,占43.38%～44.45%;重型柴油车以丙烷、n-十二烷及n-十一烷等烷烃组分为主,占46.86%～48.57%,还有13.28%～15.01%的丙酮等含氧特征组分;摩托车与LPG助动车的主要成分为乙炔,分别占39.75%和76.67%左右.各车型中,摩托车和轻型汽油车尾气VOCs的化学活性显著高于重型柴油车辆,以上海市为例,其大气化学活性贡献分别占55%和44%左右,是影响城市和区域大气氧化能力的关键污染源,其中以甲苯、二甲苯、丙烯、苯乙烯等关键活性物种的贡献最大.     

Effects of different mixing ratios on emissions from passenger cars fueled with methanol/gasoline blends

The effects of different mixing ratios of methanol/gasoline blends and new three-way catalytic converter on regulated and unregulated emissions, especially VOC and carbonyl compound emissions were investigated.     

2015年北京大气VOCs时空分布及反应活性特征

2015年在北京市城区东四、东南边界点永乐店、以及背景点定陵进行了全年连续VOCs监测,其中市区的大气VOCs年均摩尔分数为（48.93±31.03）×10^-9,东南边界的年均摩尔分数为（54.55±39.64）×10^-9,背景点定陵年均摩尔分数为（28.25±21.26）×10^-9.组分中烷烃占比最高,之后依次是含氧VOCs,烯烃、芳香烃、卤代烃和乙炔等物质.VOCs浓度整体呈现冬天高,夏天低,夜间高,白天低的特点.城区乙炔在春、夏、秋季浓度较高,冬季东南边界点乙炔浓度较高.在人为源干扰较小的背景点,含氧VOCs每天的中午以及每年的夏天阳光充足时浓度较高.VOCs中年均摩尔分数较高的物种主要是乙烷、乙炔、乙烯、乙醛、丙烷、丙酮、正丁烷、二氯甲烷等低碳物质.高碳物质中苯和甲苯年均摩尔分数相对较高.从甲苯/苯比值发现北京VOCs除交通源外受到其他多种源的共同影响.而乙烷/乙炔比值发现北京受到气团老化影响较严重,尤其东南边界受到周边老化气团传输的影响较大.从异戊烷占总VOCs比例变化上发现夏季高温使汽油挥发情况比其他季节严重.从活性上分析,东南边界的臭氧生成潜势最高,市区其次,定陵较低.对臭氧生成潜势贡献较大的物种是乙烯、丙烯、乙醛、间/对-二甲苯和甲苯,而摩尔分数较高的烷烃对臭氧生成潜势贡献不大.     

基于GIS的生物制药企业VOCs扩散风险评估

以上海市某发酵类生物制药企业为研究对象,对其排放的苯、甲苯、二甲苯、苯酚、甲醇、甲醛6种VOCs的扩散规律进行模拟,采用最大增量反应（MIR）与风险评估四步法分别对VOCs的臭氧生成潜势与健康风险进行评估,并使用ArcGIS软件实现人体健康风险的可视化.结果表明：生物发酵制药企业排放的甲苯与二甲苯对臭氧生成的贡献度较高,分别占47%和29%;通过呼吸途径产生的居民致癌风险为7.04×10^-7,低于美国环保署（USEPA）推荐的可接受风险水平（1×10^-6）;非致癌物质引起的健康风险较小,远低于USEPA推荐的最大可接受风险水平（1）.因此,本研究中发酵类生物制药企业排放的VOCs不会对人体造成潜在的健康危害,但需考虑对臭氧生成的贡献,并应控制企业甲苯和二甲苯的排放量.     

石油炼化无组织VOCs的排放特征及臭氧生成潜力分析

选取我国光化学活跃的珠江三角洲地区(PRD)典型石油炼化工艺的炼油装置、化工装置和污水处理装置,采用离线和在线的多种先进仪器监测其VOCs的无组织排放特征,并采用间、对-二甲苯/苯(X/B)、甲苯/苯(T/B)、乙苯/苯(E/B)比值分析其VOCs的老化特征,采用最大增量反应活性法(MIR)、等效丙烯浓度法和OH自由基反应速率法(L_OH)3种方法综合评价其VOCs的化学反应活性及臭氧生成潜势(OFP).研究发现,炼油装置区和化工装置区总挥发性有机物(TVOC)浓度早晚高,中午低;污水处理区呈双峰趋势.3个装置区无组织排放的VOCs中烷烃浓度均占比最高,同一装置区内的不同装置VOCs排放特征不同.石化企业X/B、T/B和E/B值较城区和郊区的高,化工装置区的压缩碱洗装置区(CAW)T/B值最大.石化企业VOCs的活性较城区和郊区的强,其平均OH消耗速率常数为15.22×10^-12cm³/(mol·s),最大增量反应活性为4.21mol(O₃)/mol(VOC).化工装置区对石化企业OFP总量的贡献最高,为84.83%;其次是污水处理区,12.95%;炼油装置区最低,为2.22%.化工装置区的CAW对石化企业OFP贡献率最高,为34.26%;污水处理区的浮选池(FT)贡献率最低,为0.36%.     

Decomposition characteristics of toluene by a corona radical shower system

Non-thermal plasma technologies offer an innovative approach to decomposing various volatile organic compounds(VOCs). The decomposition of toluene from simulated flue gas was investigated using a pipe electrode with nozzles for the generation of free radicals. Corona characteristics and decomposition of toluene were investigated experimentally. In addition, the decomposition mechanism of toluene was explored in view of reaction rate. The experimental results showed that the humidity of additional gas has an important effect on corona characteristics and modes and stable streamer corona can be generated through optimizing flow rate and humidity of additional gas. Applied voltage, concentration of toluene, humidity of toluene and resident time are some important factors affecting decomposition efficiency. Under optimizing conditions, the decomposition efficiency of toluene can reach 80%. These results can give a conclusion that the corona radical shower technology is feasible and effective on the removal of toluene in the flue gas.     

Toluene removal characteristics by a superimposed wire-plate dielectric barrier discharge plasma reactor

A superimposed wire-plate dielectric barrier discharge reactor was used to remove toluene in this study. The effects of oxygen content, gas flow rate, gas initial concentration and with/without catalyst on toluene decomposition were investigated. It was found that an optimal toluene removal was achieved when the oxygen content was about 5%. Under this condition, the highest toluene removal efficiency of 80.8% was achieved when the gas concentration was 80 mg/m^3. The toluene removal efficiency decreased with the increase of the gas flow rate and the initial concentration of toluene. In addition, the ozone concentration decreased with the increase of the initial concentration of toluene. It suggested that combining DBD （dielectric barrier discharge） with Co3O4/Al2O3/foam nickel catalyst in-situ could improve the toluene removal efficiency and suppress ozone formation. Products analysis showed that the main products were CO and CO2 when oxygen was more than 5%.