挥发性有机物治理技术评估与展望

当前我国挥发性有机物(volatile organic compounds, VOCs)的源头替代和过程控制还有待推进，故仍需发挥好末端治理的保障作用。通过调研和现场监测，获取我国VOCs治理技术应用现状，开展技术评估和未来展望。结果表明：各行业企业VOCs治理技术仍以活性炭吸附、光催化/光氧化及其组合技术为主，共约占86.38%,不同行业VOCs治理技术的具体应用情况有所差异；燃烧及其组合技术的平均实测去除效率最高，分别为81.74%和89.81%,其他非燃烧技术的平均实测去除效率均在80%以下，特别是企业较普遍使用的活性炭吸附、光催化/光氧化及其组合技术实测去除效率的平均值和中位数均低于50%,远不能达到国家标准要求；实际应用中，VOCs治理技术选择不合适、工艺设计不合理、预处理不重视、运行不规范等问题较为突出；未来VOCs治理技术仍需不断优化升级、更新迭代以满足减污降碳协同增效等更高的要求。     

消费电子产品生产过程中挥发性有机物(VOCs)排放特征的研究

选取塑胶零件、印刷线路板及主板3类消费电子产品部件为研究对象,利用活性炭管采样,样品溶剂解吸后采用GC/MS分析,获得了各排气筒及车间内VOCs含量水平与组分特征.通过计算排放量,得出了分物种VOCs排放系数.结果表明,塑胶零件生产线排气筒总挥发性有机物(TVOCs)浓度为48.01~115.05 mg·m-3,印刷线路板为6.08~11.36 mg·m-3,主板为29.81~30.21 mg·m-3.塑胶零件生产车间内TVOCs浓度为4.23~120.58 mg·m-3,印刷线路板为1.50~2.02 mg·m-3,主板为7.01~9.93 mg·m-3.环烷烃类、酯类、苯类为主要排放物质.对于不同产品生产线的排气筒及车间废气,浓度和物种均有很大差异;对于相同产品,浓度有差异但物种基本相同.按产品分类,共计算得出了36个分物种VOCs排放系数,其中,塑胶零件、印刷线路板及主板TVOCs排放系数分别为0.626 kg·kg-1涂料用量、0.123 kg·kg-1油墨用量、0.028 kg·kg-1印刷线路板用量.通过排放量计算结果分析,3种产品中,塑胶零件生产为VOCs主要排放源,车间内无组织排放为主要排放方式.     

氧化物催化剂对非热等离子体催化降解甲苯的影响

考察了在干燥气氛下不同氧化物催化剂对非热等离子体催化降解甲苯的影响。从甲苯降解率、碳平衡、CO2选择性和O3去除4个方面,对比了氧化物催化剂的介电性能、表面供氧能力和比表面积与多孔结构对反应产生影响的强弱。结果表明,催化剂的介电性能有利于甲苯降解率、碳平衡和O3产量的提高,但对CO2选择性和O3去除的影响极小;一定能量密度下,催化剂比表面积与多孔结构对CO2选择性和O3去除所产生的影响要强于介电性能;催化剂表面供氧能力可明显促进反应的进行,其对反应所产生的影响要强于比表面积与多孔结构。     

等离子体催化降解甲苯途径的原位红外研究

考察了在常温常压条件下,等离子体分别协同SiO₂、Al₂O₃、NiO/Al₂O₃降解甲苯的性能,并从材料的介电常数、对甲苯的吸附性及臭氧分解能力等角度分析了不同活性表现的原因,同时,采用原位红外技术研究了甲苯降解过程中催化剂表面吸附物种的变化.结果表明,当甲苯浓度为100 ppm,气体流量为100 mL·min^-1时,一定范围内,甲苯降解率随着能量密度、介电常数、吸附性及臭氧分解能力的提高而提高.甲苯在催化剂表面的吸附对其降解途径有十分重要的影响:在放电区域中加入SiO₂,甲苯仍然在气相中完成降解;而存在Al₂O₃ 及NiO/Al₂O₃时,甲苯氧化成苯甲酸的过程主要发生在催化剂表面,是甲苯催化降解的关键步骤,苯甲酸在活性位点的积累将降低催化剂的反应活性.     

2021年夏季新乡市城区臭氧超标日污染特征及敏感性

基于2021年6～8月新乡市市委党校站点观测的挥发性有机物(VOCs)、常规空气污染物和气象参数,采用基于观测的模型(OBM)对臭氧(O₃)超标日的O₃敏感性和前体物的管控策略进行了研究.结果发现,O₃超标日呈现高温、低湿和低压的气象特征.在臭氧超标日,O₃及其前体物的浓度均有上升.臭氧超标日的VOCs最高浓度组分为含氧挥发性有机物(OVOCs)和烷烃,臭氧生成潜势(OFP)和·OH反应性最大的VOCs组分为OVOCs.通过相对增量反应性(RIR)分析,新乡6月O₃超标日臭氧生成处于VOCs控制区,7月和8月处于VOCs和氮氧化物(NO_x)协同控制区,臭氧生成对烯烃和OVOCs最为敏感.6月各前体物的RIR值在一天中会发生变化,但始终保持为VOCs控制区;7月和8月在上午为VOCs控制区,中午为协同控制区,下午分别为协同控制区和NO_x控制区.通过模拟不同前体物削减情景,结果表明削减VOCs始终有利于管控臭氧,而削减NO_x     

真菌预处理优化制备微介多级孔炭及其吸附甲苯的研究

提出采用黄孢原毛平革菌对生物质前体物进行预处理的制备策略,从而研发孔结构可调的多级孔炭材料模板.选用荷叶作为生物质原材料,探讨菌种投加量、培养时间对多级孔炭材料前驱体的影响,并采用水蒸气物理活化法,分析活化温度和活化时间对炭材料比表面积、孔径分布和表面官能团的综合作用.最后,通过Raman、XRD、BET、FTIR、TGA、SEM、EA等手段表征其物理化学性质,并考察真菌预处理对炭材料的甲苯吸附性能的影响.结果表明,在生物质荷叶质量30 g、菌种投加量4 mL、培养时间7 d、活化温度800℃、活化时间90 min条件下制备的微介多级孔炭材料,在含有较多介孔的前提下比表面积可达937 m~2·g~(-1),总孔容为0.68 cm~3·g~(-1).动态模拟吸附实验发现,经预处理的炭材料在甲苯浓度905 mg·m~(-3)下对其饱和吸附容量为304 mg·g~(-1),是未经真菌调控荷叶吸附容量的1.83倍,吸附性能的提升主要归因于比表面积、孔容及表面酸性基团增大的作用.经真菌预处理调控的炭材料对甲苯的吸附符合Langmuir吸附等温线,属于单分子层吸附.     

钒基催化剂同步去除燃煤烟气中甲苯与NOx研究

采用不同工艺制备V₂O₅-WO₃-MoO_x/TiO₂堇青石整体式催化剂,以甲苯和NO为探针分子,考察了Mo的负载量、涂覆方法、粘结剂的种类等制备工艺对整体式催化剂性能的影响,用XRD、SEM-EDS、FT-IR、BET等技术对催化剂进行了表征分析.结果表明,采用涂敷法,以添加量为1%的甲基纤维素为粘结剂所制备的V1W6Mo3/TiO₂堇青石蜂窝陶瓷整体式催化剂具有最优活性和稳定性（T₉₀为307℃,负载率为28.26%,脱落率为6.81%）,在燃煤烟气中具有优异的同步去除VOCs与NO性能,甲苯去除率可达99%,NO去除率为100%,N₂选择性为99%.XRD、SEM-EDS表明V、W、Mo活性组分分布均匀且高度分散.FT-IR证明添加甲基纤维素的整体式催化剂具有优异的抗硫性能.     

江门市人为源挥发性有机物排放清单

将江门市人为源挥发性有机物(VOCs)排放分为工业源、移动源、生活源和农业源四大类,以2014年为基准年,根据江门市的统计数据和实地调研结果,采用"自上而下"和"自下而上"结合的排放因子法建立了江门市人为源VOCs排放清单.结果显示江门市2014年人为源VOCs排放总量约为75.09 kt,工业源、移动源、农业源和生活源VOCs排放量为41.37、19.16、11.07和3.50 kt,占比分别为55.09%、25.51%、14.74%和4.65%.工业源中摩托车制造、集装箱制造、涂料、油墨、颜料及类似产品制造、印刷及包装印刷、塑料及橡胶制品、人造革制造、皮革鞣制加工、化石燃料燃烧、基础化学原料制造、电子制造、胶黏剂制造、家具制造等行业的VOCs排放量均超过1 000 t,为江门市重点VOCs排放行业.江门市蓬江区、江海区、鹤山市这3地以工业源排放为主,占比均超过50%,而恩平市、台山市等地则以农业源排放为主.各区和县级市在进行VOCs减排政策制定时要针对本土化的VOCs清单特征,进行精细化管控,才能取得较好减排效果.     

广东省家具行业基于涂料类型的VOCs排放特征及其环境影响

为掌握不同涂料类型废气之间的排放差异,基于溶剂型、水性、溶剂型辐射固化（ultra-violet,UV）、水性UV和粉末等不同涂料类型,选取典型家具制造企业进行废气采样,对比研究不同涂料类型废气挥发性有机物（volatile organic compounds,VOCs）排放浓度和组分差异,并对不同涂料类型废气的臭氧生成潜势（ozone formation potential,OFP）和二次有机气溶胶生成潜势（secondary organic aerosol formation potential,SOAFP）进行分析.结果表明,溶剂型涂料废气的总挥发性有机化合物（total volatile organic compound,TVOC）浓度、OFP和SOAFP均高于水性、溶剂型UV、水性UV和粉末涂料废气.不同涂料类型有组织废气VOCs浓度水平和组成差异较大.溶剂型涂料和溶剂型UV涂料废气以芳香烃和含氧挥发性有机物（oxygenated volatile organic compounds,OVOCs）为主,芳香烃的占比分别为41.91%~60.67%和42.51%~43.00%,OVOCs的占比分别为24.75%~41.29%和41.34%~43.21%.水性涂料、水性UV涂料和粉末涂料废气中VOCs占比最高的是OVOCs,占比分别为54.02%~62.10%、55.23%~64.81%和42.98%~46.45%.溶剂型涂料废气的主要组分为苯乙烯（14.68%）,水性涂料废气的主要组分为甲缩醛（14.61%）,溶剂型UV涂料和水性UV涂料废气的主要组分均为乙酸丁酯（15.36%和20.56%）,粉末涂料废气的主要组分是3-乙氧基丙酸乙酯（20.19%）.芳香烃对溶剂型涂料和溶剂型UV涂料废气的OFP贡献最大,分别为79.84%和80.32%.水性涂料和水性UV涂料废气OFP的主要贡献者是芳香烃（51.48%和36.71%）和OVOCs（42.30%和41.03%）.芳香烃（43.46%）、OVOCs（28.06%）和烯烃（25.24%）是粉末涂料OFP的主要贡献者.芳香烃是溶剂型涂料、水性涂料、溶剂型UV涂料、水性UV涂料和粉末涂料废气SOAFP的绝对贡献者,占比均超过99%.     

粉煤灰源NaY沸石的制备及其对乙酸乙酯的吸附性能研究

采用粉煤灰合成沸石的方法既经济又环保,在乙酸乙酯吸附领域中具有巨大应用前景.遵循节能减排、废物再利用的环保原则,探索了3种不同Si/Al比的粉煤灰、结晶温度、结晶时间和碱浓度4个因素对合成NaY沸石的影响.XRD、氮气吸脱附实验及ICP结果表明,Si/Al比和水热结晶温度对高比表面积NaY沸石的合成影响最大.Si/Al比在1左右的粉煤灰合成的沸石比表面积较低,且晶形中存在大量的NaA沸石,而Si/Al比在2左右的粉煤灰合成了高比表面积且纯度较高的NaY沸石;3种粉煤灰均在65 ℃下合成NaY沸石,但在105 ℃下完全转化为方钠石.实验优化结果表明,最优合成条件为采用Si/Al为2左右的粉煤灰,在2 mol·L^-1碱浓度、65 ℃水热温度下结晶12 h.该条件下合成的NaY沸石比表面积高达654.86 m²·g^-1(比表面积最高的粉煤灰源沸石之一),是原粉煤灰比表面积的22倍左右,对乙酸乙酯的吸附量也由15.4 mg·g^-1增至108.2 mg·g^-1.