挥发性有机物(VOCs)吸附材料的研究进展

目前,我国面临严重的挥发性有机物（VOCs）污染问题。吸附法是研究与应用最为广泛的VOCs治理技术。主要介绍了吸附净化VOCs原理和几种常见的VOCs吸附材料,包括活性炭、新型多孔炭材料、沸石分子筛、黏土基吸附剂、金属有机框架和介孔硅。详述了各吸附材料的VOCs吸附能力和优缺点,判断了其应用价值,并指出了为提升大规模工业化应用潜力,后续研发的VOCs吸附材料应满足高吸附量、高疏水性、高热稳定性和再生能力强4个特征。     

混凝-臭氧/吸附-超滤-反渗透组合工艺对页岩气返排液水质净化效能分析

页岩气返排液中部分小分子有机物如二甲基苄胺（DMBA）、吲哚啉和6-甲基喹啉较难去除,采用混凝-臭氧/吸附-超滤-反渗透组合工艺处理页岩气返排液,探究了其有机、无机组分的去除规律。结果表明:混凝-臭氧-超滤-反渗透组合工艺对离子的去除率为96.7%~99.86%,对DOC和UV₂₅₄的去除率分别为98.7%和99.13%,对DMBA、吲哚啉和6-甲基喹啉去除率分别为82.02%、98.02%和97.67%;混凝-吸附-超滤-反渗透组合工艺对离子的去除率为95.99%~99.86%,对DOC和UV₂₅₄的去除率分别为95.31%和97.54%,对DMBA、吲哚啉和6-甲基喹啉去除率分别为70.19%、94.70%和87.93%。混凝-臭氧/吸附-超滤-反渗透工艺可有效去除返排液中的离子、DOC和UV₂₅₄,对DMBA、吲哚啉和6-甲基喹啉的去除效果显著,有利于返排液的外部回用。     

染料厂遗留场地中氯仿和苯并(a)芘的污染特征与健康风险评价

以江苏省某废弃染料厂搬迁后的遗留地块为研究对象,运用内梅罗综合污染指数法对场地有机污染物污染程度进行评估,并结合Surfer软件中克里金插值法研究有机污染物的健康风险空间分布情况。结果表明:该场地主要超标污染物为氯仿和苯并（a）芘,污染区域主要为生产车间,最大超标深度为12 m,苯并（a）芘在1.5,3.0 m深土壤中对暴露人群造成的致癌风险高,氯仿在6,12 m深的土壤中致癌风险高;但它们在各层中所造成的危害商均<1。因此,该场地开发利用前需进行土壤修复。     

宿迁市VOCs污染特征和来源解析

利用2019年8-9月宿迁市4个站点的采样资料,分析了宿迁大气中挥发性有机物（VOCs）的化学组成及其时空分布特征;估算了VOCs的臭氧生成潜势（OFP）;并结合PMF受体模型,开展了VOCs来源解析.结果表明,观测期间宿迁市总挥发性有机物（TVOCs）体积分数为8.6×10^-9~79.4×10^-9,平均体积分数为26.9×10^-9,浓度水平较低.VOCs质量浓度表现为乡镇工业区（宿迁技师学院：（29.8±18.4）×10^-9） > 城郊工业区（生态化工园：（28.4±20.6）×10^-9） > 城市住宅区（宿迁中学：（22.6±11.5）×10^-9） > 城市商业区（市供电局：（22.3±15.1）×10^-9）.各采样点4种组分（烷烃、烯烃、乙炔及芳香烃）日均浓度变化较为一致,且均表现出较为明显的周末效应.宿迁市典型污染物为C₂~C₅烷烃、乙炔、乙烯、甲苯,间/对-二甲苯,不同采样点的关键组分基本相同,表明VOCs的来源比较稳定.OFP计算表明芳香烃和烯烃是臭氧最大贡献源.特征量比值分析发现,观测期间宿迁市VOCs有明显老化现象.源解析表明交通排放、溶剂涂料和工业过程是宿迁市VOCs的主要来源.     

岳阳市一次O3污染过程VOCs的组成与来源

文章在岳阳市一个国家空气质量监测站附近,采用罐采样方法采集一次O_3污染过程期间环境全空气样品,利用预浓缩-GC/FID/ECD/MSD技术分析106种VOCs,共检出77种VOCs,研究其组成与来源。结果表明:岳阳市秋季大气TVOCs体积分数为(44.91±15.52)×10~(-9),以烷烃(19.9%～53.0%)、含氧挥发性有机物(OVOCs)(15.7%～55.9%)为主,优势物种为C2～C5烷烯烃、OVOCs、苯系物及卤代烃。秋季VOCs丙烯等效浓度范围为60.46×10~(-9)～230.04×10~(-9);臭氧生成潜势范围为76.37～394.30μg/m~3;反应活性较高的物种为异戊烷、间/对-二甲苯和甲苯及丙烯、乙烯,根据反应活性物种初步判断岳阳市VOCs主要来源为机动车尾气排放及本地石油化工企业排放。特征比值溯源发现秋季异戊烷/正戊烷体积浓度比值为2.6,受机动车排放源影响更大。甲苯和苯、邻二甲苯和苯及间/对-二甲苯和苯体积浓度比值平均值分别为0.05、0.01和0.07,主要来源于生物质、生质燃料、煤燃烧源。邻二甲苯和乙苯、间/对-二甲苯和乙苯体积比值均值分别为0.80和2.71,受溶剂排放影响较大。控制岳阳市秋季O_3污染应着力于交通排放、LPG燃烧排放源、生物质燃烧源、石油化工及溶剂挥发排放的治理。     

南京市2021年人为源VOCs组分清单

通过收集各类VOCs排放源的活动水平数据,选择合适的排放因子,利用排放因子法建立了2021年南京市VOCs人为源排放清单.并通过筛选合适的VOCs源成分谱,建立了南京市VOCs物种排放清单,分析了南京市各排放源以及不同VOCs组分的排放特征.结果表明,2021年南京市排放VOCs约302.85kt,其中工艺过程源的排放量最高(182.94kt),占比可达60.41%,其次为道路移动源(19.46%),非道路移动源占比最少(0.40%).在VOCs物种清单中,排放量最多的为烷烃(109.06kt),其次是卤代烃(75.08kt)和芳香烃(50.72kt).排放量贡献前10的物种分别为:氯乙烯、乙烷、丙烷、三氯乙烯、1,2-二氯乙烷、对二甲苯、正丁烷、乙苯、其他烷烃和乙烯,占总量的63.96%,主要来自合成纤维单体制造和原油加工行业.     

非均质水溶有机物吸附特性及模型的研究

文章以餐饮废水和土壤溶出天然有机物(NOM)等非均质水溶有机物为研究对象,利用Freundlich模型和modified Freundlich模型,考察了活性炭种类和粒径等对其吸附特性的影响。结果表明:与Freundlich模型相比,modified Freundlich更适用于对非均质水溶有机物吸附特性的表征。4种活性炭吸附餐饮废水的吸附强度呈现ARCPHS-AK-703的趋势,而吸附土壤溶出NOM的趋势则为ARHS-CPAK-703。此外,非均质水溶有机物的吸附强度随活性炭粒径的减小而增加,且活性炭吸附非均质水溶有机物的选择性是双向的。     

新型组合工艺深度去除DOM及其对低温运行的响应特征

我国城镇污水处理厂进水具有碳氮比低、可生化性差等特性,显著增加了污水处理厂稳定达标运行的难度.为应对我国特殊进水水质,本文研发了基于生物吸附-两级AO-活性焦吸附的高效污水处理组合工艺,分析了各工艺段溶解性有机物（Dissolved Organic Matter,DOM）和氮磷的去除特性,并对低温条件下组合工艺的响应特征进行解析,为该工艺的工程应用提供理论依据和技术支撑.结果表明,组合工艺经过60 d的连续运行,出水TN和TP平均浓度分别为8.5和0.25 mg·L^-1,平均去除率分别高达80.5%和95.5%.此外,活性焦对于污水中大分子芳香族类和环烷烃类DOM的去除效果较好,两级AO出水中芳香族类、环烷烃类和卤代烃类DOM的比例由50.23%降至10.24%.生物吸附工艺段菌群多样性较高,具有快速富集有机物能力的Acidobacteria菌门相对丰度达到10.23%.两级AO工艺菌群丰度和多样性略低,其中相对丰度较高的微生物为具有脱氮除磷功能的Proteobacteria菌门（79.39%）和Nitrospirae菌门（6.5%）.在5℃低温条件下,组合工艺出水TN、TP和COD等主要水质指标未出现显著波动,表明组合工艺具有良好的抗低温影响能力.对比常温运行中的菌群分析结果,低温环境下两级AO工艺段的Proteobacteria菌门相对丰度由66.22%降至54.27%,但具有抗低温等不利条件的Gemmatimonadetes菌门相对丰度由0.72%升高至9.67%,且生物吸附工艺段仍存活大量具备降解有机物功能的Acidobacteria菌门,有效缓冲了后段工艺处理负荷,使组合工艺具有良好的抗外界干扰能力.     

再生水补给型城市景观水体中溶解性有机物的分布及特征——以圆明园为例

天然水体中的溶解性有机物（Dissolved Organic Matter,DOM）具有多样的生态意义,已被用作评价天然水体水质状况的一项重要指标.本研究运用三维荧光光谱（Excitation-Emission Matrix Spectroscopy,EEMs）测量了圆明园水体中溶解性有机物的四季变化情况,利用平行因子法进行组分解析,分离得到类腐殖酸（C1）、类酪氨酸（C2）、类色氨酸（C3）3种DOM组分,且3种组分具有一定同源性.类腐殖酸组分含量在季节间的变化较大,夏季明显高于其他季节,另外两种组分的含量在四季间的变化不大.计算FI、HIX、BIX、β：α 4项特征参数,结果表明,所有样本在4个季节的内源性特征明显,受人为排放等陆源输入影响较小,水体DOM腐殖化程度较低,新鲜DOM占比大.对3种DOM组分、荧光特征参数与水质指标进行斯皮尔曼相关性分析,发现类酪氨酸与类色氨酸可能是TOC的重要组成部分.类腐殖质组分与4种荧光特征参数均显著相关,并与水体中氮（p<0.01）、磷（p<0.05）的循环与迁移有关,具有重要的生态意义.水体中的N/P比与DOM存在显著的负相关关系（p<0.05）,可通过控制N/P比来抑制水体中浮游植物的生长,减少内源DOM的产生与释放,从而达到降低水体DOM的目的.     

氧化锰与氧化铈协同等离子体催化氧化甲醇的活性差异研究

在等离子体催化系统中,不同催化剂常表现出显著的性能差异.本文通过表面氧物种表征及臭氧氧化原位反应,探究了α-MnO₂与CeO₂两种常用催化剂在等离子体催化系统中催化氧化甲醇性能差异的本质原因.等离子体催化氧化甲醇的性能评价结果显示,在相同输入功率下CeO₂对甲醇的转化率和CO₂选择性均高于α-MnO₂.氧气程序升温脱附（O₂-TPD）和X射线光电子能谱（XPS）等表征手段及甲醇常温催化、O₃分解和O₃催化氧化实验结果表明,CeO₂比α-MnO₂拥有更多的表面活性氧,能吸附活化更多的甲醇分子;同时,CeO₂能更有效地利用臭氧分解产生的活性氧物种对甲醇进行深度氧化.进一步通过原位DRIFTS实验研究两种催化剂协同臭氧催化氧化甲醇反应中间产物的变化,结果表明,CeO₂催化剂氧化甲醇的表面副产物较少,而α-MnO₂表面则会累积大量的副产物碳酸盐,从而影响其催化性能.