大氣中揮發(fā)性有機(jī)物影響因素及處理方法研究進(jìn)展

何壽明（銅仁市環(huán)境監(jiān)測(cè)站，貴州 銅仁554300）

大氣中揮發(fā)性有機(jī)物影響因素及處理方法研究進(jìn)展

何壽明（銅仁市環(huán)境監(jiān)測(cè)站，貴州 銅仁554300）

基于空氣凈化思想普及化發(fā)展，人們對(duì)空氣質(zhì)量關(guān)注度越來(lái)越高，揮發(fā)性有機(jī)物超標(biāo)不僅影響了空氣質(zhì)量，也容易出現(xiàn)突發(fā)性疾病。本文結(jié)合揮發(fā)性有機(jī)物成分及其影響因素，重點(diǎn)介紹了大氣揮發(fā)性有機(jī)物處理的有效方法，旨在保障空氣質(zhì)量穩(wěn)定性與安全性。

大氣；揮發(fā)性有機(jī)物；因素；催化氧化法

揮發(fā)性有機(jī)物對(duì)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)造成不利影響，從空氣質(zhì)量安全角度考慮，必須時(shí)刻關(guān)注揮發(fā)性有機(jī)物含量，避免超標(biāo)引起的大氣質(zhì)量問(wèn)題。因此，深入分析大氣中揮發(fā)性有機(jī)物的影響因素，提出切實(shí)可行的應(yīng)急處理方法，具有實(shí)踐性意義。

1 揮發(fā)性有機(jī)物

按照世界衛(wèi)生組織的定義，揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）是沸點(diǎn)在50～250℃的化合物，室溫下飽和蒸汽壓超過(guò)133.32Pa，在常溫下以蒸汽形式存在于空氣中的一類有機(jī)物。結(jié)合化學(xué)性質(zhì)特點(diǎn)進(jìn)行劃分，揮發(fā)性有機(jī)物主要有烷類、芳烴類、烯類、鹵烴類、酯類、醛類、酮類等，涉及到了烴類、鹵代烴、氧烴、氮烴等不同成分，這是一種十分復(fù)雜的化學(xué)混合物質(zhì)，對(duì)大氣環(huán)境及污染形成了諸多危害性[1]。

2 大氣中VOCs的主要來(lái)源

空氣中的三種有機(jī)污染物 （多環(huán)芳烴、揮發(fā)性有機(jī)污染物、和醛類化合物）中，揮發(fā)性有機(jī)污染物是對(duì)空氣質(zhì)量影響較為嚴(yán)重的一種。揮發(fā)性有機(jī)污染物，通常用VOCs（Votatile Organil Compounds）表示，是指在常溫下飽和蒸汽壓大于70Pa，常壓下沸點(diǎn)小于260℃的液體或固體有機(jī)化合物。揮發(fā)性有機(jī)污染物有時(shí)也用總揮發(fā)性有機(jī)污染物（TVOC）來(lái)表示。世界衛(wèi)生組織（WHO，1989）對(duì)總揮發(fā)性有機(jī)化合物（TVOC）的定義是：熔點(diǎn)低于室溫，沸點(diǎn)范圍在50～260℃之間的揮發(fā)性有機(jī)污染物的總稱[2]。VOCs主要有：烴類、鹵代烴、氧烴和氮烴。

煤、石油、天然氣是有機(jī)化合物的三大主要來(lái)源，因而工業(yè)上所產(chǎn)生的VOCs大多與煤、石油、天然氣有關(guān)。以室內(nèi)大氣指標(biāo)為例，通常室內(nèi)裝修過(guò)程中會(huì)用到不同類型的材料，這也是揮發(fā)性有機(jī)物的來(lái)源之一，例如，油漆是室內(nèi)裝飾不可缺少的材料，其VOC含量約有0.5～0.8mg·m3，且具有擴(kuò)散性特點(diǎn)，竣工之后可揮發(fā)出80%以上的VOC，這對(duì)于大氣質(zhì)量來(lái)說(shuō)是極為不利的。

3 大氣中揮發(fā)性有機(jī)物處理方法

3.1 VOCs處理技術(shù)現(xiàn)狀

VOCs具有較強(qiáng)的揮發(fā)性，在常溫下可以蒸汽的形式存在于空氣中，它的毒性、刺激性、致癌性和特殊的氣味會(huì)對(duì)皮膚和黏膜產(chǎn)生影響，對(duì)人體產(chǎn)生急性毒性損害。某些VOCs還具有基因毒性。此外，大氣中的氮氧化合物，VOCs，氧化劑在陽(yáng)光的照射下生成光化學(xué)煙霧，可刺激人眼和呼吸系統(tǒng)，危害生物體健康[3]。由于VOCs排放分散，在空氣中濃度低，處理過(guò)程較為復(fù)雜。常規(guī)方法有冷凝法，吸收法，吸附法，燃燒法，膜分離法，生物法等。生物法在美國(guó)、西歐、日本等國(guó)家已得到廣泛的應(yīng)用。

3.2 催化氧化法處理應(yīng)用

催化反應(yīng)的機(jī)理有Langmuir-Hinshelwood途徑、Mars-Maessen途徑和Mars-van Krevelen機(jī)理。Langmuir-Hinshelwood途徑描述的是兩種物質(zhì)吸附到固相表面后再進(jìn)行的雙分子反應(yīng)。

Eley-Rideal途徑描述了吸附態(tài)組分A與氣態(tài)組分B之間的反應(yīng)：

M·Paulis等研究了不同的鉑源對(duì)甲苯催化氧化性能的影響。結(jié)果顯示以Pt（NH3）4（OH）2為鉑源制備的Pt/Al2O3催化劑活性最高，而以氯化鉑為前驅(qū)體制備的催化劑不活潑，在220℃下僅有50%左右的轉(zhuǎn)化率。以PdCl6為鉑源的效果更慘。所以鉑源中的氯含量越多，催化劑對(duì)甲苯的催化活性越低。Gutierrez-Ortiz等研究了以CeO2、ZrO2、Ce0.5Zr0.5O2、Ce0.15Zr0.85O2為催化劑催化氧化氯代己烷、1，2二氯乙烷、三氯乙烯。發(fā)現(xiàn)隨著鋯原子的摻雜比例提高，催化劑的活性上升?？赡艿脑蚴怯捎赯rO2進(jìn)入CeO2的晶格中造成晶格畸變，這樣提高了晶格氧的移動(dòng)速率。這樣，還原過(guò)程不再局限于晶格的表面，而進(jìn)入催化劑晶體內(nèi)部，顯著的降低的氯代烴的反應(yīng)溫度。

3.3 冷凝法處理VOCs

冷凝法的操作較為簡(jiǎn)單，不僅可以去除有害廢氣，而且可以回收利用。冷凝的原理是利用VOCs在不同的溫度和壓力下具有不同的飽和蒸汽壓，降低系統(tǒng)溫度或提高系統(tǒng)壓力即可以使處于蒸汽狀態(tài)下的VOCs從氣相中分離出來(lái)。因?yàn)椴煌廴疚锏娘柡驼羝麎翰煌美淠姆椒梢苑蛛x不同的污染物。為了提純VOCs，還可以使用多級(jí)冷凝串聯(lián)。冷凝法適合高濃度和高沸點(diǎn)的VOCs回收，不適合處理中等和高揮發(fā)性有機(jī)物。

3.4 吸收法處理VOCs

吸收法又稱洗滌法，是采用低揮發(fā)或不揮發(fā)溶劑吸收VOCs，然后利用VOCs與吸收劑的物理性質(zhì)差異將二者分離的凈化方法[4]。有機(jī)廢氣與吸收劑接觸后被吸收，而后在高于吸收溫度或低于吸收壓力的條件下解吸，這樣，被解吸的VOCs氣體和吸附劑便可以重復(fù)利用。

3.5 吸附法處理VOCs

吸附法是采用吸附劑吸附空氣中的VOCs。其原理是吸附劑有較大的表面積，對(duì)廢氣中所含的VOCs發(fā)生物理吸附，過(guò)程可逆；當(dāng)吸附達(dá)到飽和后，再用熱空氣或水蒸氣脫吸，再生的活性炭循環(huán)使用。吸附劑通常為活性炭[5]?；钚蕴繉?duì)VOCs的混合蒸汽的吸附是有差別的，一般來(lái)講，化合物的被吸附特性與其相對(duì)揮發(fā)性近似呈負(fù)相關(guān)。

3.6 燃燒法處理VOCs

燃燒法是氧化有機(jī)物最為劇烈的方法，原理是用過(guò)量的空氣使VOCs燃燒，或在高溫下分解有害物質(zhì)，燃燒放出大量的熱可以回收利用，此法可用于化工、噴漆、絕緣材料等行業(yè)所放出的有機(jī)廢氣。燃燒法主要有直接燃燒法、熱力燃燒法、催化燃燒法、蓄熱式燃燒法以及蓄熱式催化氧化法。

4 結(jié)論

總之，雖然在VOC催化氧化方面取得顯著成效，但是研制出新型的非貴金屬催化劑，并通過(guò)合理的設(shè)計(jì)提高去除效率，降低成本方面將是未來(lái)不斷探索的方向。另一方面，對(duì)催化機(jī)理的更基礎(chǔ)的研究有待突破，這對(duì)大氣中揮發(fā)性有機(jī)物去除與凈化空氣質(zhì)量作用明顯，為空氣凈化與處理提供了科學(xué)的指導(dǎo)依據(jù)。

[1]秦宏兵，顧海東.頂空固相微萃取-氣相色譜法測(cè)定水中四乙基鉛

[J].中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2012（04）.

[2]李文超，王永花.分子印跡技術(shù)與固相微萃取技術(shù)聯(lián)用的研究進(jìn)展[J].環(huán)境化學(xué)，2011（09）.

[3]章 晴，鄒積鑫.超高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法分析水性印油印記的主要成分[J].色譜，2010（12）.

[4]孔 娜，鄒小兵.微波輔助-頂空液相微萃取在線聯(lián)用-高效液相色譜法測(cè)定環(huán)境水樣中的敵敵畏[J].色譜，2010（12）.

[5]郭永澤，張玉婷.農(nóng)產(chǎn)品中多種農(nóng)藥殘留的氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法測(cè)定[J].分析測(cè)試學(xué)報(bào)，2010（12）.

X831

A

2095-2066（2016）22-0001-02

2016-7-10

何壽明（1976-），男，漢族，工程師，理學(xué)碩士，主要從事環(huán)境監(jiān)測(cè)工作。