【吸附法去除室内挥发性有机污染物探究6200字（论文）】

VII吸附法去除室内挥发性有机污染物研究目录TOC\o"1-2"\h\u9520吸附法去除室内挥发性有机污染物研究 15457一、引言 114498二、室内挥发性有机物研究现状 232003三、室内挥发有机物及危害 218576（一）苯和苯系物 228871（二）甲醛 36327（三）苯乙烯 315260（四）四氯乙烯 319844（五）二甲苯 42037四、常见吸附剂 410324（一）普通吸附剂 414227（二）金属－有机骨架材料 523152五、室内有机污染物去除方法 523291（一）常用去除法 519747（二）工业消除法与回收法 619902六、结论 728519参考文献： 7摘要：室内环境中的挥发性有机化合物对环境和人体健康均具有严重危害，不同程度地影响着人类的生活。目前，中国的室内环境污染状况形势依旧十分严峻。对此应提高人们对室内空间的环境污染问题的重视，对其进行预防与控制，从而改善与优化人民的居住环境，是我国实现现代化强国与民族复兴梦历程中的重要问题。以室内空间环境中的挥发性有机化合物（挥发性有机化合物）为目标污染物，选择合适的吸附剂，并研究其对目标污染物的选择性和吸附性，以期为净化室内空气提供新思路。关键词：挥发性有机化合物；吸附；活性炭一、引言一直以来，人们认为空气污染最严重的是室外；而室内同样存在着许多挥发性有机污染物，其对人们健康的影响远比室外严重。室内空气污染的空气污染通常是室外空气污染的两到三倍，在某些情况下，甚至可能超过一百倍。所处的空气质量下降会使得人们的注意力分散，工作效率低下。在严重情况下，它还会引起头痛、恶心、疲劳、皮肤发红和肿胀等症状。室内可检测到三百多种污染物，百分之六十八的人类疾病与室内空气污染有关。人们渴望改善日益恶劣的生活和办公环境，提高生活质量。二、室内挥发性有机物研究现状在定义上，挥发性有机化合物（挥发性有机化合物）沸点在摄氏50〜250度之间.室温下作为蒸汽存在于空气中的有机物。挥发性有机化合物的主要成分是卤代烃、氮烃、氢化合物和含氧碳氢化合物。致畸形多环芳烃和致癌芳烃是危害人类健康的主要物质之一。此外，如果人体长期暴露或吸入，会对神经系统和造血功能造成损害，甚至导致癌症或死亡。还有部分认为挥发性有机化合物是PM2.5的罪魁祸首。当下，挥发性有机化合物的消除法和回收法是工业上常用的两种去除方式。其中，回收吸附法以其设备简单、运行成本低、可回收等优点成为回收法中的有效技术之一。吸附法处理挥发性有机化合物的关键是选择吸附剂。吸附剂种类繁多，开发高效新型吸附剂是该技术的研究热点：此外，分析了吸附法对去除效果的影响，总结了挥发性有机化合物在吸附方面的研究进展，展望了吸附法去除挥发性有机化合物的研究方向。三、室内挥发有机物及危害挥发性有机化合物（VolatileOrganicCompounds）可分为八类，包括烷烃类、烯烃类、芳香烃类、增高等REF_Ref17940\n\h[1]。挥发性有机化合物中的苯系物，是指苯，甲苯、乙苯、二甲基苯一类的总称，其苯系物的挥发性和溶解性强，很容易污染大气和水环境；进而危害人类的健康。许多国家已将苯系物列为需要重点监测、优先控制的污染物，美国的40多种常见有机污染物中，苯系物列为前9位，我国也将甲苯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯列入水环境中优先控制的污染物黑名单中REF_Ref17979\n\h[2]。挥发性有机化合物的毒性发作会引起人体免疫水平失衡，影响人的中枢神经系统功能，出现头晕、头痛、嗜睡、虚弱、胸闷等症状，以及会影响消化系统，食欲不振和恶心。在更严重情况下，它会可能会害肝脏和造血系统，并出现过敏反应。挥发性有机化合物的毒性发作也可能诱发胚胎毒性。根据调查，在怀孕期间进行与挥发性有机化合物相关的职业女性。胎中婴儿畸形的发生率是未暴露组的8-13倍。胎中婴儿的流产率增加了百分之二十五。刚出生婴儿的病发率是对照人群的五倍以上。据专家研究论证，挥发性有机化合物类室内气体还存在着有二十多种致癌物或致突变物质。（一）苯和苯系物苯是一种无色液体，具有特殊的芳香气味、挥发性和易燃性。但由于脱脂，频繁接触苯会使皮肤干燥剥皮，甚至有些还会出现过敏性湿疹；人体长时间处于吸入苯的状态很可能会出现再生障碍性贫血。建筑装饰中广泛使用的化工原料是苯的主要来源，例如装修涂料。在装修涂料成膜和固化过程中，涂料中含有的甲醛、苯等挥发性成分会从涂料中释放出来，造成污染。室内空间装修与家具中的所用的涂料、油漆和粘黏合剂也是苯和苯系物主要来源。当室内装修设计的材料选择不当或因施工过程中的不合理行为，都会使该室内空间中的苯和苯系物严重超标。室内环境空间中苯和苯系物的污染会对人体造血功能构成严重的危害，并且是刚出生婴儿出现再生障碍性贫血病和白血病的主要原因。（二）甲醛目前甲醛是合成树脂、涂层、塑料、人造纤维的生产原料。另外，在木质面板产业链上，尿素甲醛树脂胶粘剂、三聚氰胺树脂胶粘剂、聚缩醛树脂、季戊四醇醛树脂和酚醛树脂胶粘剂是胶粘剂制造的主要原料。用于室内空间装饰或家具的材料，如胶合板、块板、中密度纤维板、粒子板、墙体材料、壁纸、化学纤维垫、涂料、涂层、黏合剂等，均含有甲醛或化学物质，可水解成各种角度制剂这种残留或降解的甲醛逐渐释放到周边地区，最大释放时间超过10年。当空气中甲醛浓度低于1.3μM-3时，刺激作用很小。随着浓度的增加，刺激作用增强，超过百分之六十五会造成肺炎、肺水肿等身体损害，甚至可能造成死亡。理论研究作用的动物实验确实了甲醛所含的致癌性。流行病学研究表明，人体长期暴露于高水平甲醛可能导致鼻腔、口腔、喉咙、喉咙、消化道、肺癌、皮肤癌及白血病癌症。癌症研究中心提示，甲醛应被提为疑似人的可致癌物质。人们普遍暴露在低水平的甲醛中，所以更担心低水平的甲醛对健康的影响。长期暴露于低浓度甲醛（0.0017~0.068mg·m－3）症状的强度虽然是轻度，但其症状与甲醛急性效应一致。（三）苯乙烯溶剂、涂料、污垢、清漆、传真机、计算机工作站、打印机、混合物、不易泄漏橡胶、防水粘接剂、木面板、地毯、地板粘接剂、污垢、纤维洗涤剂、发泡塑料等都是苯乙烯的主要来源。苯乙烯是工业生产的重要原料和溶剂。人体会因通过呼吸道吸入蒸汽而中毒。但它也可经过人体的皮肤和消化道吸收进入体内后，微粒体转化产生的中间氧化产物具有多种生物毒性。苯乙烯的化学组成类似于引起突变和致癌物质的乙烯基中氯化物的化学组成。它也是代谢活化后的潜在诱变剂。其中间代谢物－7-8－环氧化物是一种强直接诱变剂。长期暴露于苯乙烯中会损伤神经系统、视力、消化系统及心血管系统。（四）四氯乙烯四氯乙烯主要源自于干洗织物、装饰性家具覆盖物、污水、纺织洗涤剂、传真机、计算机终端和打印机。被称为全氯乙烯（PCE）的氯乙烯是一种无色挥发性液体，广泛用于化学清洗工业和工业洗涤剂中。四氯乙烯主要通过呼吸道及皮肤吸收，它被肝脏中的细胞色素P450酶系统氧化和代谢，产生二氯乙酸（1a）。同时，它与谷胱甘肽结合，通过谷胱甘肽－S－转移酶系统产生硫氨酸，可能损伤神经、肾脏和肝脏等几个器官系统，导致肝脏和肾癌。（五）二甲苯二甲苯属于芳香烃类。在短时间内吸入高浓度的甲苯和二甲苯，会引起中枢神经系统麻醉、轻度头晕、恶心、胸部压迫感和疲劳、严重昏迷，甚至因呼吸道和循环系统障碍而死亡等症状。它主要来自合成纤维、塑料、燃料、橡胶等。它隐藏在涂料、各种涂层的添加剂、黏合剂和防水材料中，还可以来自烟叶的燃料和燃烧。二甲苯来自溶剂、杀虫剂、聚酯纤维、胶带、黏合剂、壁纸、油漆、湿处理复印机、纸板产品和地毯。二甲苯可通过呼吸道、皮肤和消化道被吸收。蒸汽通过呼吸道进入人体，一些蒸汽通过呼吸道释放。摄入的脂肪主要分布在脂肪组织及肾上腺。接下来是骨髓、大脑、血液、肾脏、肝脏。四、常见吸附剂（一）普通吸附剂工业吸附剂的需要满足是：具有巨大内正方体表面积和大吸附容量的多孔辅助材料。本身它对气体分子有很强的吸附性地。吸附速度比快，再生高性能好。具有足够的机械强度很高和对酸、碱、水、高温的适应性。当用于物理吸附时，它应该具有化学稳定性和低价格。结合以上特性，工业所常用的吸附剂有活性炭、硅胶、活性氧化铝、分子筛、沸石等。1.活性炭活性炭是一种常用的吸附剂。由于其疏水性，主要用于吸附湿空气中的有机溶剂、恶臭物质、S02、NO或烟气中的其他有害气体。活性炭由煤、石油焦、木材和果壳等多种含碳物质制成，这些物质在低于773k的温度下碳化，然后用蒸汽活化。活性炭的颗粒形状为柱状、球形和粉末状，它具有表面积大、吸附解吸快、性能强大稳定、耐渗入等优点。但是，它是可燃的，使用温度一般不超过200℃。2.硅胶硅胶是一种强亲水性的吸附材料。其吸附容量可达自身质量的50%，吸湿后吸附容量降低。因此，它通常用于高含水量气体的干燥和脱水，碳氢化合物气体的回收，以及干燥后有害废气的吸附。硅胶由硅酸制成，经过脱水，脱水后得到结晶硅胶，然后用硅酸钠洗涤。3.活性氧化铝活性氧化铝可用于其他气体和液体的干燥、石油气的精粹、脱硫和脱氢，以及含氟废气的处理。在严格控制升温的条件下，将含水氧化铝加热电解质失衡，制备出具有良好机械足够的强度的多孔活性氧化铝。4.分子筛分子筛广泛应用于脱硫、脱硝、汞蒸气净化等有害气体的吸附废气处理。沸石是一种含有立方离子的合成沸石。由于其孔径整齐、均匀，可以选择性吸附直径小于一定尺寸的分子，因此具有很强的吸附选择性。由于分子筛的内表面积大，吸附能力强。一般来说，小分子污染物应使用分子筛，大分子污染物应使用活性炭或硅胶。无机污染物应使用活性氧化铝或硅胶，有机蒸汽或非极性分子应使用活性炭。（二）金属－有机骨架材料金属－有机骨架化合物（简称MOFs）是由过渡金属与有机配体通过配位键连接而成的一类有机－无机杂化晶态多孔材料，是一种具有二维或三维的开放框架、包含潜在空隙的配位聚合物，可认为是对气体有吸附性能的配位聚合物。与传统材料相比，金属－有机骨架材料具有拓扑结构多样、比表面积大（可达6000m2·g-1）REF_Ref18051\n\h[6]、孔隙率及易化学性修饰等特点，因此，在物理、化学、材料等学科领域被广泛研究。近年来，MOFs材料由于拥有巨大的自由体积、可调控的规则孔道结构以及优秀的稳定性，在气体吸附与储存领域备受关注，被广泛研究于氢气、甲烷储存，二氧化碳、有害气体捕获等REF_Ref18077\n\h[7]。MOFs材料在挥发性有机化合物吸附领域也拥有应用与研究，如，MC-500-6REF_Ref18116\n\h[8]在T=298K条件下苯吸附量为999.8m3/g；Uio-66-NH2REF_Ref18139\n\h[9]在T=298K条件下甲苯吸附量可达147m3/gREF_Ref29969\n\h[10]；H-MOZsREF_Ref29998\n\h[11]在T=298K条件下甲苯吸附量为296.7m3/g，二甲苯吸附量为148.2m3/g；CNT@MOF-68(AlREF_Ref18250\n\h[12]在CO=2000ppm、CNT含量=0.75%条件下苯酚吸附量可达341.1m3/g。其吸附机理可分为静电相互作用、孔道填充吸附作用、疏水键作用、氢键作用、π_π键作用、范德华力、库仑作用等REF_Ref29969\n\h[10]。除气体领域外，金属－有机骨架材料作为除沸石外的又一种新型多孔材料，其孔径结构与沸石相似，且骨架具有柔韧性，这使得其在药物输送荧光探针等领域具有潜在应用。五、室内有机污染物去除方法（一）常用去除法1.优化通风环境在室内污染防治中，通过一次又一次优化升级室内通风设施设备，实现室内外空气的循环系统，第一时间排放室内气态污染物。该方法应用叠加改善效果好，经济实用。在具体应用过程中，如果以此选择门窗的位置的选择和尺寸来显示通风综合效果。例如，加强室内门窗间的热量交换曲线设计你可以更棒地改善效果家居室内。不仅如此，通过对整个建筑的通风大胆设计，也能起到实用后期效果。采取对通风口的有效设计，它能更大地保证整个建筑内通风系统的使用便利性。能够满足其室内空间环境的通风明确要求，从而达到环保入住的效果。2.加强物理吸附物理吸附方法也可以有效地预防和控制室内污染。因此，在正式进行入住前，就可在室内角落放置一些较强的吸附能力增强的重要材料，以吸附室内污染气体。一般来说，更多的材料，如活性炭或竹炭，将用于物理吸附，不仅直接去除室内污染物，而且方便实用，不会产生这一类的污染。3.结合植物净化时间的推移人们生活质量的也在不断地提高，在室内污染防治的过程中，也既能最大限度地结合植物类型的净化更好的效果，不停优化室内空气污染物。包括，在室内放置琴叶榕和菊花可以更好地吸收室内空间气体中的苯类化合物。室内放养芦荟也能更好地吸收室内中的二氧化碳并释放大量空气中的氧气。在室内放置绿萝吊兰也可以吸收室内空间环境中的甲醛气体、一氧化碳和其他有害物质。各种方式种植花草植物，除了净化了室内通风换气，因此周边的环境也得到了更好的美化。（二）工业消除法与回收法目前针对工业挥发性有机化合物处理技术主要为消除法和回收法。1.消除法通过化学或生物反应，利用光、热、催化剂和微生物等将有机物转化为水和二氧化碳，如热氧化燃烧、生物氧化、电晕法、等离子体分解法、光分解法等。如燃烧法，适用于可燃组分浓度较高、热值较高的情况，但易产生二次污染物，生物降解法REF_Ref18319\n\h[8]，虽无二次污染，但处理能力小，微生物种类少，适用范围有限。2.回收法通过物理方法，在一定温度压力下，用选择性吸附剂或选择性渗透膜等分离挥发性有机化合物，当前冷凝回收法REF_Ref18338\n\h[5]，虽可实现循环利用，但能耗大，操作费高；膜处理法，能耗低，回收率高，无二次污染，但材料费用高，处理量小。其中，吸附法是处理中、低浓度挥发性有机化合物的有效技术之一，具有高效、设备简单、可循环使用、工艺成熟等优点。吸收剂的选择虽是决定性因素，但吸附材料的强大性能是整个吸附技术的核心。当吸附剂达到吸附饱和时，需要对其进行再生，即去除被吸附的物质，恢复吸附剂的吸附能力，以便再次使用。再生方法通常包括：（1）加热解吸再生（变温吸附）在恒压下，总吸附量随着温度的升高而降低，因此它可以在低温下被吸附，然后在高温加热下被吹扫和解吸（2）减压或真空解吸（变压吸附）在恒温条件下，吸附容量随压力的降低而降低，因此可以采用压力吸附、减压或真空解吸（3）溶剂置换再生（变浓度吸附）对于热敏性吸附质，如不饱和烯烃类，可使用亲和力强的解吸溶剂进行置换，解吸附质，然后加热床解吸解吸塔，使吸附剂再生。利用微小颗粒物质和解吸塔之间的火焰温度差，采用分馏进行分离。六、结论在现代家庭生活中，花在室内的时间占了百分之八十以上。然而，室内环境污染问题越渐严重，不同程度地影响着人们的日常生活方式。室内空间环境污染会引发多种疾病，严重情况下则可能危及生命安全。因此，应有效防治城市室内环境污染。本文重点关注室内挥发性有机化合物，在实际研究与应用中，活性炭和MOFs材料均可用于吸附污染物。活性炭因具有价格低廉，吸附能力较好等优点，受广泛使用，但活性炭结构可调性差，限制了其在吸附挥发性有机化合物领域进一步的发展和应用。MOFs材料作为新型吸附多孔材料由于比表面积大、可调控性高等特点，在研究挥发性有机化合物吸附方面获得较大关注，但MOFs吸附挥发性有机化合物也存在弊端，如循环利用率低、造价高等问题，要想使MOFs材料在吸附挥发性有机化合物领域广泛应用，突破这些不足之处是必不可少的。参考文献：Xu,Z.,Mulchandani,A.Chen,W.DetectionofBenzene,Toluene,EthylBenzene,andXylenes(BTEX)UsingTolueneDioxygenase-PeroxidaseCouplingReactions[J].BiotechnologyProgress,2003,19(6):1812-1815.LUYSSENPM，deOLIVERIA-FEMANDESE，FANGEREPO，etal.EuropeanAuditProjecttoOptimizeIndoorAirQualityandEnergyConsumptioninOficeBuildings[R].Delft:TNOBuildingConstructionResearch，1995.BRIKUSLSR，CARDOSOJN，deAQUINO-NETOFR.DistributionsofindoorandoutdoorairpolutantsinRiodeJaneiro，Brazil:ImplicationstoindoorairqualityinBaysideofices[J].EnvironmentalScience&Technology，1998，32(22):3485-3490.薛璐，马俊杰.室内空气挥发性有机物研究进展[J].河北工业科技，2013,30(05):371-376.侯丹丹.金属—有机骨架材料吸附分离水中有机物分子的实验研究[D].北京化工大学，2016.张锐钧.金属有机骨架气体吸附与分子识别理论研究[D].大连理工大学，2014.WANGCP,YINH,TIANP