低温等离子体协同催化处理VOCs的研究进展

针对成分复杂且极易挥发的挥发性有机物(VOCs),传统的大气治理技术很难将其完全去除,而低温等离子体技术利用O·、·OH、N·和O₃等强氧化性物质可高效降解VOCs。简述了低温等离子体单独降解VOCs反应机理,等离子体与催化剂的协同作用,并分析了催化剂位置对降解效率的影响。其中,重点分析了不同催化剂的协同作用,主要包括贵金属催化剂、复合金属催化剂、过渡金属催化剂、钙钛矿催化剂和光催化剂等,深入分析了其对VOCs的降解机理,并总结了这些催化剂用于处理VOCs的降解效果及影响因素,最后提出了低温等离子体技术协同催化降解VOCs目前存在的问题及未来的研究和发展方向,可为实际工业废气的治理提供参考。     

石化废水挥发性有机物排放特征分析

采用吹扫捕集-气相色谱-质谱联用(GC-MS)的方法,对某炼油企业污水处理厂废水中的挥发性有机物(VOCs)进行指纹图谱解析,共鉴别出VOCs 215种,主要包括烷烃、烯烃、芳香烃、醇、酮;浓度最高的VOCs为苯、甲苯,由于其具有致癌作用,应当作为重点管控和治理对象;甲硫醇、乙硫醇、二硫化碳含量虽然低,但由于其嗅域值较低且具有恶臭气味,是污水处理厂气味感官的主要来源。对整个污水处理流程中的VOCs组分种类和浓度进行分析可知,逸散量较大的为低分子量的烷烃、烯烃、醇类等组分;停留较为持久的是酮类、芳香烃类、含硫化合物类。为减少炼化企业VOCs排放,管控废水输送、处置过程中VOCs的无组织排放,应对隔油、气浮、生化环节加设密封罩,并对挥发性有机物成分进行收集及处理。     

北京市机动车排放挥发性有机化合物的特征

利用气相色谱法对交通路口机动车排放的挥发性有机化合物(VOCs)进行了监测,讨论了交通路口大气中VOCs的浓度水平和排放特征,并将历年来的数据进行了对比,结果表明,由于汽车保有量的增加,VOCs浓度有增加的趋势.使用无铅汽油后,烷烃、烯烃、芳香烃的组成比例有所变化,芳香烃的含量有较大程度的增加.     

深圳市典型工业行业VOCs排放谱特征研究

为了深入了解深圳市主要工业行业挥发性有机物VOCs排放组分特征,该研究采用气袋采样-GC/MS分析系统,对6个典型行业企业的VOCs排放进行了测定。结果显示:家具、塑胶和自行车制造行业由于大量喷漆的使用而排放特征相似,芳香烃含量突出(70%);而制鞋行业排放的芳香烃和卤代烃含量均较高(分别占比为41%和55%),与制鞋工艺中所用的胶粘剂中富含苯系物和氯代烃相关;印刷行业排放中由油墨释放的烷烃和芳香烃含量均较高(分别占比为43%和40%);电子行业由于工艺复杂性,烷烃、芳香烃和卤代烃排放量则大致均等。该研究详细量化了家具制造、制鞋和自行车制造行业的VOCs排放源成分谱,共55种VOCs组分,其中包括9种烷烃、7种烯烃、9种芳香烃和30种卤代烃,为环境大气中VOCs来源识别提供了参比信息。进一步对不同行业进行了臭氧生成潜势(OFP)估算,结果表明家具制造业的OFP贡献最为显著(42%),应成为深圳市控制臭氧污染的优先控制行业。     

冬季APEC峰会前后室内外VOCs相关性分析

为研究冬季VOCs类物质的室内外相关性,于2014年11月5日~12月11日对一间无人为活动的房间的空气进行了室内外同步采样,定量分析了98种VOCs物质,并将其分为烷烃、烯烃、芳香烃、卤代烃和含氧烃五类,分别讨论了VOCs的浓度水平、I/O、室内外相关系数和分类间的相关系数,并利用质量平衡模型初步估计了室外源对室内VOCs的贡献情况.研究表明,五类VOCs的室内浓度均大于室外浓度,且烷烃>含氧烃>卤代烃>烯烃;五类VOCs均同时存在室内源和室外源;对于VOCs的室内外相关性,烯烃和含氧烃分别为相关性最差和最好的组分,同时,r(卤代烃)>r(烷烃)>r(芳香烃);对于物质间的相关性,烷烃-烯烃的相关性在室内外均最高(rin=0.805,rout=0.888,P￡0.01),卤代烃-含氧烃之间的相关性最差(rin=0.491,P￡0.05;rout=0.529,P￡0.01);室外源对室内浓度的贡献率与VOCs的种类相关,贡献率均值最高的是卤代烃类(56.57%),之后依次是烷烃(46.64%)、烯烃(40.10%)、含氧烃(33.98%)和芳香烃(20.67%).此外,APEC峰会后VOCs的浓度水平、I/O、室内外相关性以及物质间的相关性均高于峰会前的对应值.     

我国大气中挥发性有机物的分布特征

大气中挥发性有机物(VOCs)是臭氧和二次有机气溶胶形成的关键前体物之一,研究表明烷烃、烯烃、芳香烃是我国大气VOCs的重要组分。在不同区域,城市地区烷烃含量最高,而偏远地区芳香烃为含量最丰富的VOCs。VOCs浓度日间变化多呈双峰分布趋势,峰值多出现在早晨与傍晚的上下班高峰期。目前对我国臭氧污染事件的研究均表明芳香烃和烯烃是对臭氧生成贡献最大的化合物。VOCs源解析中广泛运用的模型包括CMB、PMF和PCA/APCS,各模型均存在优点和局限性。比较各地VOCs源解析结果,发现交通排放源和工业排放源为我国VOCs的主要人为来源。VOCs的跨区域传输决定与周边地区的合作将是未来空气治理中的发展方向。     

工业源VOCs治理技术效果实测评估

根据珠三角地区典型工业行业VOCs治理技术应用情况调研数据,选取6种典型治理技术开展现场测试,比较各类技术对VOCs的去除率和对VOCs物种的去除特征. 结果表明:活性炭吸附、水喷淋+活性炭吸附、活性炭吸附浓缩+催化燃烧、低温等离子体、溶液吸收、水喷淋+溶液吸收6种技术对工业VOCs去除率的范围分别为-98.1%~79.2%(负值表示可能存在活性炭脱附作用,下同)、-167.4%~57.5%、-3.8%~66.5%、34.1%~96.3%、22.8%~43.1%和2.7%~19.6%. 活性炭吸附及其组合技术对ρ(VOCs)<100 mg/m3的废气处理效果很差;而低温等离子体对ρ(VOCs)>1 000 mg/m3的废气治理效果较差. 活性炭吸附及其组合治理技术对芳香烃、酯类和醚类的去除率一般在40.0%左右;低温等离子体对除卤代烃外的其他物种去除率在28.6%~74.6%之间;溶液吸收法对醚类、芳香烃、酯类和卤代烃的去除率达33.2%~90.1%,而水喷淋+溶液吸收法对醇类、酮类和醚类的去除率可达到41.8%~98.9%. 未来应从经济、技术、监管三方面对工业VOCs治理技术进行综合评估,同时应对更多工业源的VOCs治理技术开展实测评估.      

低温等离子体协同催化降解VOCs的研究进展

低温等离子体协同催化降解VOCs技术因其具备操作条件简单、去除效率高、CO2选择性好、能量利用率高及产生二次污染物量少等特点,近年来受到国内外研究者的普遍关注。文章在研究大量文献的基础上,概括和分析了低温等离子体协同催化降解VOCs的影响因素和作用机理,并对其在挥发性有机化合物治理中的发展进行了展望。     

上海市春季臭氧和二次有机气溶胶生成潜势的估算

利用在线气相色谱-氢火焰离子化(GC-FID)监测系统对上海市市区和郊区的55种挥发性有机物(VOCs,C2~C12)进行了自动连续监测,结合最大臭氧生成潜势量(ΦOFP)和气溶胶生成系数(FAC)对上海市春季市区和郊区的臭氧和二次有机气溶胶(SOA)的生成潜势进行了估算.结果表明上海市春季市区VOCs体积分数为33.9×10-9,烷烃、烯烃和芳香烃的体积分数分别为:14.7×10-9、9.3×10-9和7.7×10-9;郊区VOCs体积分数水平为20.2×10-9,烷烃、烯烃和芳香烃的体积分数分别为:4.3×10-9、1.8×10-9和13.9×10-9;用最大臭氧生成潜势量(ΦOFP)对春季市区和郊区ΦOFP进行评估,结果表明上海市春季市区和郊区VOCs各组分的ΦOFP分别为247.6μg·m-3和422.9μg·m-3,市区VOCs的ΦOFP为郊区的0.58倍;市区烷烃和烯烃的ΦOFP分别为郊区的2.2和2.1倍,而市区芳香烃的ΦOFP却仅为郊区的0.34倍;此外,利用气溶胶生成系数(FAC)对上海市春季市区和郊区SOA的生成量进行估算,结果显示市区和郊区的SOA生成潜势量分别为2.04μg·m-3和4.04μg·m-3,其中市区烷烃和芳香烃的SOA生成量分别占总SOA生成潜势的13.2%和86.8%,郊区烷烃和芳香烃的SOA生成量分别占总SOA生成潜势2.7%和97.3%;说明上海郊区SOA生成潜势量为市区的2倍,SOA生成贡献较大的前体物主要为芳香烃和高碳烷烃.     

机动车排放中挥发性有机污染物的组成及其特征研究

应用大气采样罐采样技术和色谱-质谱联用(GC-MS)技术,对广州市环境空气、交通道路、城市隧道和汽车尾气中55种挥发性有机物(VOCs)的组分及其质量浓度水平进行测试,并研究了广州市机动车VOCs排放特征.结果表明:①城区环境空气质量本底观测点白云山摩星岭的大气样品中ρ(VOCs)数量级为10-1～101 μg/m3,其中烷烃类、烯烃类、乙炔和单环芳香烃类平均质量浓度分别为13.97,15.15,6.16和43.27 μg/m3.市区主要交通干道(东风中路、环市中路和新港西路)旁空气样品的ρ(VOCs)数量级为101～102μg/m3,其中烷烃类、烯烃类、乙炔和单环芳香烃类最高质量浓度相应比环境本底质量浓度高约20～30倍.②在怠速条件下检测了摩托车、出租车、大客车、轻型卡车、小轿车和公交车等6种新车和在用车型VOCs的排放,其组成和质量浓度因机动车类型、功率和燃料不同而不同,一般功率越大VOCs排放越严重,ρ(VOCs)数量级大致为10-1～103mg/m3,为交通干道空气ρ(VOCs)的1 000倍以上.其中LPG车具有最高的烷烃类、烯烃类和乙炔排放量,测试样品的ρ(VOCs)分别为815.79～2 001.66,696.84～1 799.10和53.87～416.13 mg/m3.而柴油车排放的VOCs远远低于其他燃料车型.③通过对广州珠江隧道连续48 h的监测,研究了隧道内交通特征、微气象特征和VOCs组成及其质量浓度水平,能够计算出广州机动车55种VOCs化合物的平均排放因子.