挥发性有机物VOCs2013

问题1：列举几种挥发性有机物

挥发性有机物（VOCs）的排放及控制技术VOCs的定义定义

VOCs是在101.3kPa标准大气压下，熔点低于室温，沸点低于200～260℃，常温下以蒸汽形式存在于空气中的有机化合物。含有大量的VOCsVOCs的种类分类方式名称典型物质根据化学结构分类C2～C12非甲烷碳氢化合物（NMHCs）正己烷、乙烯、丙酮、乙烷、丙烷、庚烷、十二烷等C1～C10含氧有机物（OVOCs）甲醛、乙醇、乙酸乙酯、甲硫醚、丙酮、甲基硫醇、甲苯、二甲苯等卤代烃二氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯等含氮化合物三甲胺、硝基苯、苯胺类化合物等含硫化合物含硫烃、硫化氢等根据大气反应活性分类强光化学化合物甲苯、异戊二烯、柠檬烯等弱光化学化合物二甲基丁烷、庚烷、三甲基戊烷等问题2：VOCs可能的来源VOCs的危害环境危害性

导致复合型污染诱发灰霾产生光化学烟雾污染室内空气影响动植物生长对人体的危害作用刺激性致癌、致畸、致突变身体器官功能衰竭影响呼吸系统灰霾天气光化学烟雾室内VOCS的危害VOCs对人的毒害VOCs的来源目前，人为排放的VOCs源包括三部分：石油、煤炭的燃烧源石油炼制、石油化工、涂料、胶黏剂、包装印刷、表面涂装等涉及生产、使用和排放有机化学物质的工业源建筑装饰、干洗、餐饮油烟等居民日常生活源2009年主要VOCs排放源的情况VOCs的来源工业VOCs源头排放示意图杭州典型VOCs排放源汽车尾气垃圾焚烧包装印刷家具涂料自然植被有机溶剂制鞋造纸人为源VOCs的排放情况室外大气中VOCs的排放情况：共存在334种挥发性有机物，平均质量浓度为233.6ug/m3；主要组成是芳烃、烷烃、烯烃、环烷烃，分别占总有机物的19.5%、24.8%、13.7%、13.4%；醇类、醛类、酮类等含氧有机物也占有较大比例。室内空气中VOCs的排放情况：共存在256种挥发性有机物，平均质量浓度为285.5ug/m3；芳烃、烷烃、卤代烃、萜烯、酮等化合物占比例最高；烯烃、二烯烃、卤代烃、萘、非苯芳香族化合物等的浓度与时间的相关性不大，其他VOCs的浓度随着时间的增加而降低VOCs与其它空气污染物的关联VOCs与O3挥发性有机化合物(VOCs)的光氧化过程和光氧化产物的气态/粒子态均分过程是二次有机气溶胶形成的重要原因。二次有机气溶胶形成的化学机理主要涉及到挥发性有机化合物的光氧化过程及其一系列的后续反应,它们导致了对流层中臭氧浓度的增加和二次有机气溶胶的形成。在城市和工业企业密集区域，由于紫外线的照射可以让VOCs和氮氧化物与大气中游离的原子O，O3，OH和HO2等(尤其是OH)发生光化学反应，产生光化学烟雾。光化学烟雾的主要成分为O3，还包含过氧乙酰硝酸酯(PAN)、醛、酮等。

VOCs的浓度和组分、NOx的浓度变化会使O3的浓度发生改变，因此，可通过控制前体物来消减O3。研究表明，在光化学反应中浓度小的前体物控制O3的浓度，市区O3浓度由VOCs浓度控制，VOCs组分中贡献最大的是芳香烃类化合物，而乡村地区O3浓度由NOx浓度控制。所以只控制人为源排放的VOCs浓度并不能有效地控制O3浓度，要根据当地的实际情况来制定控制对策。光化学烟雾示意图问题3：气溶胶有哪些特性？VOCs与PM2.5VOCs在特定的条件下和大气中的颗粒物形成二次有机气溶胶(secondaryorganicaerosols，SOA)。二次有机气溶胶粒子多存在于粒径小于2um的细颗粒物中，主要以积聚模态存在，SOA的生成直接导致空气中PM2.5的增加。VOCs在大气中氧化生成SOA过程SOA的形成过程包含两个步骤，一是VOCs的氧化和低挥发性有机物的生成，二是气-粒转化过程。VOCs通过大气氧化过程生成低挥发性有机物，并通过均相成核过程生成新的颗粒相；VOC和低挥发性有机物在环境气溶胶存在条件下通过气-固相之间的分配进入颗粒相部分VOCs在云雾过程中通过液相反应生成低挥发性有机物并进入颗粒相。通常将现有大气氧化剂浓度下，气溶胶转化率大于10%的VOCs称为活性有机气体(ReactiveOrganicGases,ROGs)。人为源ROGs大多来自机动车尾气如苯系物、酚和二烯烃等，这些化学活性强的VOCs是SOA和O3的重要前体物。目前对于VOCs的研究主要集中在两个层面，即排放清单的建立和VOCs的控制技术研究。我国工业源VOCs排放量研究技术路线VOCs主要控制技术组合式工艺VOCs污染末端控制技术回收利用技术销毁技术VOCs治理技术燃烧法催化燃烧法生物降解法光催化降解法等离子体技术冷凝法吸收法吸附法膜分离法传统技术VOCs污染末端控制技术目前国内外VOCs的控制技术有传统的燃烧法、吸附法、吸收法、冷凝法和生物膜法等，还有新兴的等离子体技术和光催化氧化法等。冷凝法将废气降温至VOCs成份露点以下，凝结为液态后加以回收适用于高浓度、成份单纯且回收价值高的VOCs；冷凝法处理成本较高；适用浓度≥5000ppm，效率介于50～85%之间；浓度≥1%时，回收效率90%以上；常搭配其他控制技术，如焚化、吸附、洗涤等作为前处理步骤。李从堂等开发的加油站用吸附冷凝法油气回收装置，采用在低温冷凝机组前增加活性炭吸附单元的联合处理方式回收油气，大部分液态烃在约零下40℃分离出来，处理效率98%以上。吸收（洗涤）法填料塔文丘里塔旋流板塔

喷淋塔多层洗涤塔填料塔旋流板塔适用于高水溶性VOCs用化学药剂将VOCs中和、氧化或其他化学反应破坏同時去除气态污染物投资成本低传质效率高对酸性气体也有高处理效率有后续废水处理问题颗粒物浓度高，导致塔堵塞维护费用高排气可能造成白烟优点缺点吸收法是利用液体溶剂吸收废气中的VOCs，以达到净化废气的目的。目前多以水、轻柴油作为吸收溶剂，该方法设备简单，对低浓度VOCs废气的处理具有很好的效果。但要做好对吸收剂的处理，以免造成二次污染。岑超平等以柠檬酸钠溶液为吸收液进行脱除甲苯废气的试验研究，去除率达93%，并从饱和的柠檬酸钠溶液中蒸馏回收甲苯，蒸馏后的吸收液还可重复使用，仍保持较高的吸收效率。吸附法吸附剂对VOCs进行选择性吸附:硅土和金属氧化物吸附剂吸附废气中水汽。在水存在状态下，活性炭仍能吸附非极性有机物双层吸附床蒸汽吸附床层2吸附床层1冷凝器储液罐顶层溶液底层溶液排入大气水汽和溶剂李守信等将吸附法与其他方法相结合的联合处理方式应用于诸多行业，获得了显著的效果。蜂窝转轮式吸附气体膜分离原理图气体膜分离设备气体膜分离流程图膜分离法优点缺点-回收组分-高效-可集成其余技术-膜污染-膜的稳定性差-通量小生物法是将废气通过潮湿、多孔且表面附着有大量微生物的生物滤床，在足够长的时间内，通过微生物将废气中的有机物(VOCs)和某些无机物降解为CO2和H2O。虽然VOCs的种类众多，但接种的微生物却将有机物作为营养物供自身新陈代谢所用。微生物需在中性pH下生长，定期加入适量无机营养物，还要控制好停留时间和气体流速，否则废气尚未被微生物分解就已排出。周质彬利用生物膜法处理甲苯和二甲苯，处理效率均在90%以上。该方法对石油化工类VOCs废气具有较高的处理效率，且设备简单、操作方便、不产生二次污染。生物法生物滤床生物滴滤床生物洗涤优点缺点-投资少-运行费用低-处理效果好-降解速度慢-占地面积广-运行操作条件不易控制低温等离子体催化技术实现VOCs低温去除适用于低浓度、大风量的VOCs处理效率高，能耗低净化并清新空气CatalystPollutantCO2H2OEnergyActivespeciese，O2-，O＊OH·，O3，…活性物种和臭氧，触发催化剂，降低活化能。催化剂选择性地与等离子体产生的产物再反应等离子体场富集大量活性物种，如离子、电子、激发态的原子、分子及自由基等；活性物种将污染物分子离解小分子物质无害化蓄热式热力焚烧技术（RegenerativeThermalOxidizers）蓄热式氧化（RTO）技术是一种工艺简单、占地面积小、运行费用低的低浓度有机废气处理系统，主要采用了热交换设计技术和新型陶瓷虚热材料，其独特设计的高效转阀式换热系统保证了燃烧热量的有效回收和连续进气。是目前占主要地位的处置技术，尤其在美国。在800℃左右对含VOCs的气体进行焚烧，通过特殊的设计，对焚烧产生的热量进行高效的回收利用，回收率最高可达98%。适用条件温度范围400～600℃,更节能安全，不产生NOXRTO>800℃，NOX二次污染物热回收效率蓄热催化燃烧一体化设备热回收效率>90%催化燃烧炉为30%直接燃烧炉为50%

蓄热催化燃烧技术（RegenerativeCatalyticOxidizers）蓄热式催化燃烧法（RCO）-能效比高；-节省空间；-节约材料用量；-简化系统控制；-减少NOX生成

优点适用浓度：中高浓度蓄热体工作原理蓄热催化燃烧技术（RCO）Reducedactivationenergyresultsinlowertemperaturerequired.（降低了活化温度。）蓄热体要求低热膨胀系数表面积大热稳定性好耐腐蚀蜂窝陶瓷蓄热体+催化剂VOCs控制技术适用范围和经济性控制技术（工艺）单套装置适用气体流量范围（m3/h）适用VOCs浓度范围(mg/m3)适宜废气温度范围(℃)适宜处理废气不适宜处理废气单位处理能力投资万元/(1000m3/h)处理单位气体运行费用元/1000m3催化氧化1000-1000002000-8000≥0喷涂、化工等行业中高浓度有机废气的治理，废气中不含催化剂中毒物质。含催化剂中毒物质，或浓度太低，气量不稳定8-100.4-1.0吸附-蒸汽脱附-回收10000-1500001000-662500-45印刷、化工等行业，中等浓度，废气成分较为单一废气成分复杂，浓度太低或太高0-424-8生物过滤/滴滤1000-100000<200010-45污水处理、堆肥、化工、制药等行业中低浓度、含可生物降解VOCs废气含不可生物降解VOCs或高浓VOCs废气1-40.6-1.2吸附-浓缩-催化氧化10000-180000100-20000-45喷涂、印刷等行业，中低浓度有机废气的治理，废气中不含催化剂中毒物质（对RCO）。含催化剂中毒物质（对RCO）。有机废气浓度不宜过高3-60.4-0.6等离子体氧化1000-60000<500<80大风量低浓度的有机废气,对油漆雾废气处理更适用高浓度VOCs废气0.6-10.1-0.3热力燃烧1000-1000002000-8000≥0喷涂、印刷、化工、制鞋、制革、电子等行业，中高浓度有机废气的治理浓度太低不可维持燃烧，气量不稳定100.4-0.8VOCs治理组合技术