硫醇吸附挥发性有机气体(VOCs)的气敏机理

化学电阻气体传感器对于空气质量、食品检测和人体呼吸有着重要作用.传感器上修饰物硫醇与待测的VOCs之间吸附的气敏机理分析是选择硫醇、预测吸附能力与特异性的重要手段.本文选取了11-巯基-1-十一醇(MUD)和4-甲氧基苄硫醇(MTT)两种常见的硫醇与六种典型的VOCs(乙醇ETN、异丙醇IPA、丙酮ACN、正己烷HXN、甲苯TLN、苯甲醛BND),基于密度泛函理论(DFT),计算其表面静电势(ESP)并建立气体吸附模型.在气体吸附模型的基础上计算其吸附能,并分析其弱相互作用,从微观角度解释气体吸附的作用机理.实验结果表明,具有羟基的MUD分子对同样有羟基的气体(如ETN、IPA)能够以氢键的方式吸附,具有较强的选择效果;具有苯环的MTT分子与具有苯环结构的气体分子(如TLN、BND)吸附时会在苯环之间形成π-π堆积,基于色散作用进行吸附,这表明MTT分子对具有苯环结构的气体有着较强的吸附作用.研究发现其色散作用吸附的强弱与分子的表面ESP绝对值有关.本文对于传感器表面修饰物吸附气体的气敏机理进行了探究,并对表面修饰物的选择和实验结果预测提供了理论指导.

固定污染源VOCs废气的治理原则及有效对策

本文研究了固定污染源VOCs废气治理,阐述了治理原则,包括属地管理、自行监测和随机抽查原则等。同时指出了治理工作存在管理水平参差不齐、企业管控措施不到位等问题,如部分企业源头、过程、末端治理均有缺陷。最后针对VOCs治理问题提出了对策建议,如优化产业结构布局、强化源头控制、深化企业VOCs治理,包括采用先进涂装技术、推广低VOCs含量原辅材料、加强过程控制和完善末端治理等。

济南市典型区夏季VOCs分布特征及臭氧生成机制

基于2020年6—8月济南市石化区、市区和南部山区VOCs以及臭氧和气态污染物等在线监测数据,结合气象因素分析了各典型区夏季VOCs污染特征,并通过计算臭氧生成潜势(OFP)和MCM模型模拟分析了不同区域不同污染等级VOCs对臭氧生成的影响,采用PMF模型对市区夏季VOCs进行了来源解析研究.结果表明,石化区VOCs浓度(158.29μg·m^(-3))明显高于市区(47.71μg·m^(-3))和南部山区(24.65μg·m^(-3)),VOCs中均以烷烃占比最大,其次为芳香烃,3个区域VOCs浓度均随污染等级升高而升高;不同污染等级下均为石化区OFP(743.7—1474.9μg·m^(-3))大于市区(156.9—378.1μg·m^(-3))和南部山区(113.4—168.7μg·m^(-3)),3个区域均是芳香烃OFP占比最大,其次为烯烃,说明芳香烃和烯烃类VOCs对臭氧生成的贡献最大,其中OFP贡献最大的单体为间/对-二甲苯;MCM模拟结果表明石化区O_(3)净生成速率(33.51×10^(-9)·h^(-1))最高,其次为市区(22.97×10^(-9)·h^(-1))和南部山区(3.91×10^(-9)·h^(-1));石化区的1-戊烯、甲苯、异戊二烯、间-乙基甲苯和邻二甲苯,市区的1-丁烯、间/对-二甲苯和顺式-2-丁烯,南部山区的顺式-2-丁烯、异戊二烯、反式-2-丁烯相对增量反应活性(RIR)较大,对臭氧生成的影响较为明显.PMF模型解析结果表明济南市区夏季燃烧源、移动源和餐饮油烟源对VOCs贡献较大.

高含湿VOCs废气排放现状及疏水吸附材料研究进展

VOCs(挥发性有机化合物)是臭氧、二次有机气溶胶、细颗粒物的重要前体物,对生物圈和人体健康造成了严重威胁。VOCs来源广泛、排放量大,对VOCs排放控制已进入精细化阶段。工业源排放的含VOCs废气中常含有水蒸气,对现有的末端控制措施有一定负面影响,增大了VOCs废气处理难度。吸附法因低成本、低能耗、工艺成熟被广泛用于工业VOCs排放控制。石化行业、制药、精细化工、制造、印染等行业排放的废气相对湿度在10%—70%,以烷烃、烯烃、芳香烃等为主。高湿工况下VOCs的吸附以炭材料、MOF(金属有机框架)材料、分子筛的疏水改性为主,常见的疏水改性方法为引入非极性官能团和疏水涂层。文中系统梳理高含湿VOCs废气的来源及排放特征,综述当前疏水性吸附材料的研究进展,以期为高湿工况下含VOCs废气的处理提供思路。

结合大气污染特征的VOCs聚集区识别方法

为实现VOCs聚集区的精准感知识别,提出一种结合大气污染特征的VOCs聚集区识别方法。首先,划分区域网格,利用IDW空间插值方法得到VOCs网格数据集;其次,利用HYSPLIT计算后向气团运动轨迹并引入VGG提取轨迹特征,同数据集输入TCN-BiLSTM模型,预测各网格VOCs浓度;最后,根据预测结果进行聚集区识别。以西安市碑林区为例,对VOCs浓度值进行预测,并将聚集区识别结果可视化。结果表明:该组合预测模型能够有效提高识别精度,VOCs浓度预测结果的MAE、MSE、RMSE、R2分别为6.657、103.657、10.181、0.976,预测效果优于对比模型。消融实验证明考虑气团污染特征能提高VOCs预测准确性,实现VOCs聚集区的精准感知识别。

西安南郊地区冬季VOCs反应活性及健康风险评价

于2020年12月—2021年2月监测西安市南郊地区55种VOCs组分,采用最大增量反应活性系数法和气溶胶生成系数法分别计算VOCs中的O_(3)及二次有机气溶胶的生成潜势,并做健康风险评价。结果表明,VOCs监测结果为烷烃类>芳香烃类>醛酮类>烯烃类>炔烃类。综合考虑物种反应活性,对/间二甲苯、乙烯和己醛是对O_(3)生成贡献最大的3种组分,二次有机气溶胶生成潜势贡献率的前三分别为对/间二甲苯、甲苯和乙苯。优先控制芳香烃类、醛酮类和烯烃类化合物的排放是改善西安市冬季O_(3)污染的关键,苯和乙苯对人体存在可能的致癌风险,未来应加强防控。

添加剂对堆肥过程中挥发性有机物(VOCs)的减排效果

为明确添加剂对堆肥挥发性有机物(Volatile organic compounds,VOCs)排放的减排效果和影响因素,通过文献筛选出吸附类添加剂(活性炭和沸石)与有机酸类添加剂(柠檬酸和草酸)开展实验研究。在鸡粪-玉米秸秆堆肥实验中,设置5个处理,分别为对照(CK)、添加活性炭、添加沸石、添加柠檬酸和添加草酸处理。研究对象包括115种VOCs、三甲胺和6种含硫有机挥发气体(二甲硫醚、二甲基二硫醚、二甲基三硫醚、甲硫醇、乙硫醇、乙硫醚)。结果表明:在28 d的好氧发酵中,所有处理均达到50℃并维持7 d,满足无害化标准。检出110种VOCs、三甲胺和3种含硫有机挥发气体(二甲硫醚、二甲基二硫醚,二甲基三硫醚)。VOCs的排放集中在前9 d,在第3天时VOCs达到峰值。5个处理在堆肥第3天检测到的VOCs浓度范围为169.22~548.26 mg·m^(-3)。4种添加剂对各类VOCs均有减排效果。在第3天,活性炭、沸石、柠檬酸和草酸对烷烃类的减排效率分别为79%、26%、77%和46%,对卤烃类的减排效率分别为96%、38%、93%和97%,对芳香烃类的减排效率分别为28%、11%、24%和53%。从堆肥第6天开始只有沸石对各类VOCs有减排效果,最高减排效率为30%。针对含硫有机挥发气体减排,减排效果依次是草酸>柠檬酸>沸石>活性炭。4种添加剂对含硫有机挥发气体均有减排效果,但是对三甲胺没有减排效果。综合堆肥前9 d VOCs的减排情况,4种添加剂中沸石对各类VOCs减排效果最好。堆肥过程中添加沸石有利于VOCs和其他气体的协同减排,并且对土壤和农作物不存在风险,所以沸石在堆肥工程中有广阔的应用前景。

便携式GC—MS法测定餐饮业VOCs及排放特征分析

应用便携式气相色谱-质谱联用仪(GC-MS),对不同餐饮业态的挥发性有机物(VOCs)进行现场检测,旨在评估不同餐饮业态的排放特征。研究重点为对西式快餐、川菜、火锅、粤菜、食堂、烧烤6种典型餐饮业态的特征污染物定性、半定量分析。结果显示:不同餐饮业态的VOCs浓度和成分具有显著差异,川菜、食堂、西式快餐的浓度较高,分别达到5.5mg/m^(3)、4.5 mg/m^(3)、3.5mg/m^(3)。整体来看,便携式GC-MS已在现场快速检测和污染源追踪应用中显示出重要价值,且通过政府部门的严格管理,能够有效减少餐饮业VOCs排放从而解决油烟扰民的问题。

外浮顶储油罐静储过程VOCs排放影响因素研究

为解决原油罐储过程中VOCs排放问题,从理论计算油田现场储罐进VOCs损耗量出发,定性分析大气温度、太阳辐射以及风速对储罐排放VOCs的影响,并基于不同影响因素对VOCs排放的影响方式给出解决办法。在原油外浮顶储罐静储过程VOCs排放的主要影响因素定性分析过程中,发现随着太阳辐射强度的增大、大气温度的升高和风速的增快,储罐VOCs损耗量也随之增加。考虑到太阳辐射、大气温度对储罐VOCs排放的影响,建议采用隔热涂层和加装反光条措施进行减排;在应对风速影响方面,采取消除液面上的气体空间和设置呼吸阀挡板进行减排。

Co-MOFs衍生的钴基化合物催化氧化典型VOCs研究进展

基于催化氧化技术在挥发性有机化合物(VOCs)末端治理方面有极高的效率,以及近年来金属有机骨架(MOFs)衍生的钴基化合物在催化氧化VOCs中的优异表现,文章总结了4种典型的钴基MOFs(ZIF-67,ZSA-1,Co-MOF-71和Co-MOF-74)及其衍生的钴基催化剂的组成与制备方法,并综述了其衍生物催化氧化几种典型VOCs(甲苯、邻二甲苯、甲醛和丙酮)的研究进展。最后归纳了反应过程中空速和湿度等因素对钴基化合物催化氧化VOCs的影响,探讨了MOFs衍生的钴基催化剂的反应机理,并对MOFs衍生的钴基催化剂在VOCs氧化中的研究进行了展望。

碱处理改性ZSM-5分子筛孔结构对VOCs吸附性能的影响

采用氢氧化钠和四丙基氢氧化铵混合碱溶液处理制备一系列改性ZSM-5分子筛,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N_(2)吸附、水接触角测定等手段对改性样品进行了分析表征,采用固定床吸附器对比评价5A、NaY和不同碱改性ZSM-5分子筛吸附剂对正己烷和乙酸乙酯的动态吸附性能。结果表明:氢氧化钠和四丙基氢氧化铵摩尔浓度均为0.2 mol/L的碱改性ZSM-5-G-3样品的比表面积及总孔体积分别为425 m^(2)/g和0.585 cm^(3)/g,比改性前高硅ZSM-5-G-1样品分别提高了17.7%和174.6%,介孔比表面积增加8.6倍,达到317 m^(2)/g,介孔体积增加12.3倍,达到0.531 cm^(3)/g;随着碱溶液浓度的增加,改性分子筛材料水接触角减小;25℃时,正己烷和乙酸乙酯在ZSM-5-G-3吸附剂床层上的穿透吸附量分别为76.99和101.08 mg/g,比改性前ZSM-5-G-1吸附剂床层分别提高了40.3%和17.4%。改性ZSM-5-G-3样品对挥发性有机化合物(VOCs)吸附性能的显著提高主要归因于碱改性提供了更多的吸附位和介孔结构。

加油站及周边空气中VOCs物种构成与示踪特征

选择典型城市区域加油站,在汽柴油加油口及周边开展VOCs样品采集与物种构成分析,探究加油站排放VOCs的标识性物种,根据加油站周边区域VOCs物种浓度与比值在空间梯度上的变化评估关键物种的示踪作用与转化规律.结果表明:加注汽油排放VOCs主要组分为烷烃(70%~72%)、烯烃(13%~14%)和含氧有机物(11%~12%),主要物种为异戊烷(20%~24%),其它C4~C6类烷烃也是高占比物种;加注柴油排放VOCs中烷烃是主要成分,占VOCs总量的70%~72%,其次是烯烃和含氧有机物,分别贡献13%~14%和11%~12%,芳香烃占比为2%~3%,异戊烷(17%~21%)和正丁烷(15%~17%)含量较高,低碳C2~C4类烷烯烃和较重高碳C7~C12烷烃的比例高于汽油.加油站下风向受体区域受加油站排放影响明显,与单一物理扩散模型的结果对比,发现烯烃类物种在实际传输过程中已发生明显光化学反应,特征物种比值在距离加油站大于70m的区域外开始接近机动车尾气的比值范围并趋于稳定,超出此范围加油站排放贡献影响可能较小.

基于走航监测的某医化园区VOCs排放特征研究

现在工业化发展进程越快,对空气污染的影响就越大,其中挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)的排放就是重要的污染源之一。医化园区作为重要的生产和制药基地,其VOCs的排放管理亟待加强。本研究通过广州禾信仪器有限公司的SPIMS-2000联机设备在2021年7月—2021年12月期间对T市主城区及H医化园区进行走航监测,对比分析不同区域、不同时段VOCs浓度的变化。结果表明,H医化园区路段TVOCs浓度显著高于主城区,主城区相对清洁,VOCs污染集中于H医化园区。对异常高值点进行了统计,并对其中的重要物质进行了鉴定。结果表明,Q化工园区南部区域整体洁净,TVOCs浓度为3349μg/m^(3),主要成分为甲苯,来自Q化工厂区排放。J制药南岸主要污染物为二甲苯,污染物主要来源是因为J医药厂房装修油漆喷涂过程中溶剂挥发的影响,属于无组织排放。总体来看,H医化园区的VOCs排放对T市主城区影响较小。

杭州市大气VOCs组成特征及二次污染生成贡献

利用2021年1~12月杭州市城区大气VOCs的观测数据,分析了VOCs化学组成及其污染特征,运用正交矩阵因子分解法(PMF)进行VOCs来源解析,并利用最大增量反应活性(MIR)和气溶胶生成系数(FAC)估算VOCs的臭氧生成潜势(OFP)和二次有机气溶胶生成潜势(AFP),量化评估其二次污染生成贡献.结果显示,观测期间杭州市大气VOCs体积分数均值为30.65×10^(-9),烷烃和卤代烃是其主要组分,分别占49.23%和24.47%,浓度排名前10的VOCs物种主要为C_(2)~C_(4)的烷烃、C_(7)~C_(8)的芳香烃和乙烯.源解析结果显示杭州市VOCs主要来源为燃烧源、溶剂使用源、工业排放源、油气挥发源和机动车尾气排放源.杭州市大气VOCs的总OFP为50.56×10^(-9),其中乙烯、1-乙基-3-甲基苯和甲苯是其主要贡献组分.芳香烃对AFP的贡献达到91.52%,是最重要的SOA前体物.因此,控制机动车尾气排放和溶剂使用过程中产生的VOCs对防控O_(3)污染以及SOA污染具有重要意义.

活性炭对VOCs的吸附性能与其特征值之间的关系

以甲苯为典型VOCs废气分子,考察了不同活性炭样品的碘值、四氯化碳吸附率(CTC值)、总比表面积和微孔比表面积与其动态甲苯平衡吸附容量的关系.结果发现,无论是低浓度还是高浓度的甲苯废气,CTC值均与活性炭的吸附容量呈现较高的线性相关性,相关系数R 2高于0.92,而碘值只在低浓度条件下与活性炭吸附容量相关性较好,这表明CTC值相比碘值是更适合表征活性炭VOCs吸附性能的特征指标.此外,以含氧类VOCs(乙酸乙酯)为吸附质,CTC值也同样显示出与吸附容量优良的相关性.除活性炭外,本文还将上述方法拓展至硅胶、分子筛、碳硅复合材料等其他多孔吸附材料,结果证明CTC值可以用来指代不同多孔吸附材料的VOCs吸附性能,相对误差在30%以内,表明CTC值作为一个吸附特征指标具有良好的普适性.

胶黏剂产品中VOCs含量与类别的检测方法

可靠、高效的检测方法,能够准确测定胶黏剂产品中挥发性有机化合物(VOCs)的含量及类别,进而为胶黏剂产品生产提供参考,不断提升胶黏剂产品的环保安全性。一般采用气相色谱法、气相色谱-检测器联用法、气相色谱-质谱法,通过优化顶空条件、色谱柱选择和质谱参数,实现对目标VOCs的高灵敏度、高选择性检测。这些方法能够有效分离和定量分析胶黏剂产品中的多种VOCs,包括烷烃、烯烃、芳香烃、醛类、酮类等,获得了VOCs含量和类别分布的详细数据,为胶黏剂产品中VOCs含量和类别的检测提供了一种可靠、高效的解决方案,可用于评估胶黏剂产品的环境友好性,并为制定相关标准和法规提供技术支持。

苹果等6种经济林不同时期果实BVOCs成分分析

为探究常见经济林树种不同时期果实在自然状态下释放植物源挥发性有机物(BVOCs)组成成分差异,并分析其香气类型,选取苹果、桃、李、梨、山楂和枣6种经济林树种为研究对象,采用动态顶空采集法收集释放的BVOCs,结合自动热脱附-气相色谱/质谱联用技术进行BVOCs分析。结果表明,6种果实膨大期和成熟期均检测出12类BVOCs,组分总数量前者(305)大于后者(275),2个时期果实释放烷烃类、烯烃类、芳香烃类、酯类和醛类BVOCs占比最大;不同时期6种果实有10种共有BVOCs为2,2,4,6,6-五甲基庚烷、正十九烷、a-柏木烯、正戊醛、庚醛、辛醛、天然壬醛、癸醛、苯乙酮和庚胺醇;苹果、桃、李和梨随着果实生长发育BVOCs成分数量减少;不同时期6种果实香韵涵盖香型有差异,并随果实生长发育,青草香、果香、檀木香、醛香和柑橘香占比明显增加。表明不同时期6种经济林植物果实释放BVOCs组成成分和相对含量差异明显,在果实成熟期,主要香气BVOCs成分相对含量较高,是果实香精开发的最佳时期。

成都市餐饮源VOCs排放特征

为研究成都市餐饮源VOCs排放特征,建立成都市餐饮源114种VOCs成分谱,本研究选择11个监测对象进行VOCs组分分析,并探索餐饮源VOCs全组分特征.结果表明,餐饮源VOCs中烷烃占比为23.12%—30.29%,烯烃占比为8.61%—25.78%,芳香烃占比为0.16%—5.86%,卤代烃占比为0.86%—13.82%,OVOCs占比为28.02%—63.77%,其他占比为2.02%—8.26%.OVOCs、烷烃和烯烃3类占比最高,3类污染物累计质量浓度百分比在75%以上,是餐饮源重要的污染物类型.餐饮源排名前10的VOCs分别是丙烯醛(11.12%)、乙烷(9.87%)、乙醛(9.51%)、丙酮(9.34%)、乙烯(7.86%)、正戊烷(5.74%)、乙炔(5.01%)、丁二烯(4.64%)、顺式-1,3-二氯-1-丙烯(3.40%)和乙酸乙酯(3.04%),是餐饮源的特征污染物.餐饮源全组分分析得到OVOCs的代表性物质为反式茴香脑和芳樟醇等,烯烃代表性物质为长叶烯和柠檬烯等,烷烃代表性物质为正十五烷和正庚烷等,为完善餐饮源成分谱物种、探寻餐饮源特征污染物的研究提供参考.采用FAC法计算餐饮源VOCs二次有机气溶胶生成潜势.餐饮源SOA生成潜势为1220.7μg·m^(-3),芳香烃SOA生成潜势贡献率为93.1%,烷烃SOA生成潜势贡献率为6.9%.

基于改性粉煤灰材料的双滤筒VOCs吸附装置开发

针对挥发性有机物(VOCs)污染,基于改性粉煤灰材料的理化性质设计了一种新型VOCs高效吸附装置。采用改性粉煤灰为吸附剂,其成本低廉且再生操作简单;内外双滤桶设计大大增加了被处理气体和吸附剂的接触面积;旋转上升的气流设计使气压分配均匀,避免沟流的出现,减小死层厚度,提高吸附剂的利用率;设有再生装置,吸附剂可与滤筒整体更换,避免散料运输时造成二次污染。本装置贴近工业生产气体处理实际,是一种可实现VOCs高效捕集及回收、吸附剂反复利用的VOCs处理新工艺。

固定顶储罐VOCs无组织排放量核算及减排措施研究

为实现固定顶储罐VOCs的合理减排,以《石化行业VOCs污染源排查工作指南》为依据,分析了油品密度、饱和蒸气压、存储高度、太阳辐射强度、漆面颜色、呼吸阀压力设定值等因素变化对VOCs排放量的影响,从源头减排、过程控制和末端治理3方面实现VOCs减排。并在某联合站固定顶储罐开展试验分析,研究结果表明,油品密度越大、饱和蒸气压越低、存储高度越高、漆面颜色越浅、呼吸阀压力设定值越高,VOCs的排放量越小,饱和蒸气压对排放量的影响最大。研究结果可为同类站场VOCs排放清单的编制和管控措施的制定提供实际参考。