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          VOCs治理之醫化廢氣的監測和研究現狀

           

          發布日期:2017-09-23


          我國的醫藥化工行業發展十分迅速,近年來我國已經成為世界上原料藥和醫藥中間體的生產大國,但由此產生的有機廢氣(VOCs)污染也成為社會關注的重點。本文就VOCs廢氣的污染現狀、VOCs廢氣治理的監測手段和VOCs治理方法進行了深入探討。

          1、VOCs廢氣的污染現狀

          目前,在醫化行業中大量使用有機溶劑,揮發形成了具有刺激性氣味的氣體(VolatileOrganicCompounds,VOCs),好多氣體經過二次反應轉化成PM2.5等小顆粒,并具有一定毒害性,長期排放惡化了區域大氣環境質量,并對附近居民的身體產生危害??諝庵蠽OCs是除顆粒物外,第二大分布廣泛、種類繁多的氣態污染物。環境空氣VOCs的主要來源是醫藥化工行業工藝尾氣、機動車尾氣排放、固定源燃燒所產生的揮發性有機污染物。醫藥化工行業排放VOCs主要包括烷烴、烯烴和芳香烴以及各種含氧烴、鹵代烴、含氮烴、含硫烴、低沸點多環芳烴等。

          VOCs物化性質表現出多樣性,一些活性強的VOCs可以在一定條件下與氮氧化物發生光化學反應,也可以與大氣中的一些自由基反應,形成二次有機氣溶膠。其危害主要是具有毒性和致癌性,因此VOCs污染已成為國內外廣泛關注的焦點。對于組成復雜且性質多樣的VOCs,其排放清單、減排技術和排放控制管理起步較晚,歐美等發達國家也是90年代才開始出臺相關法律法規。因此VOCs治理及惡臭的研究控制雖然是熱點,但相關理論及監測、治理技術還處于不斷發展過程中,尚有很多不完善的地方。

          2、VOCs治理的監測方法

          美國等發達國家對環境空氣中VOCs的測定已開展多年,并有成熟的方法。美國環保署(USEPA)方法中測定空氣中VOCs的方法有TO-1~17系列,這系列方法中有多個規定使用SUMMA罐采樣-冷阱捕集-GC/MS來分析VOCs。USEPA也規定了固定污染源廢氣中VOCs的監測分析方法,這些方法的采樣方法和測定方法均較多元化。

          國內外常規大氣VOCs的采集主要有采樣袋、固體吸附(固相微萃取SPME、活性炭纖維ACF吸附解吸等)、SUMMA罐等手段?,F場采集的樣品帶回到化驗室進行分析,主要的分析方法有高效液相色譜分析技術(HPLC)、氣相色譜/質譜聯用分析技術(GC/MS)、氣相色譜法(GC)、差分光學吸收光譜法、傅里葉變換紅外光譜法(FTIR)、非色散紅外分析技術、調諧二極管激光吸收光譜法(TDLAS)、離子色譜法、熒光光譜法、反干涉光譜法等。

          目前,國外VOCs的監測以USEPA的系列方法為代表,美國優先控制的有害大氣污染物VOCs種類有97種,其碳原子數在9個以下,主要是碳原子數在8個以下的有機化合物。目前,國內空氣質量監測普遍停留在煤煙型污染階段,并持續多年,而對易對人體產生三致作用的揮發性有機物(VOCs)監測由于技術原因尚未開展。

          3、VOCs治理的傳統方法

          近年來,越來越多的學者開始對VOCs廢氣污染的治理進行研究,開發出了許多有效的治理方法。傳統的技術有燃燒法、吸附法、吸收法、膜分離法等,新技術有低溫等離子體法、光催化氣化法、生物處理法等。

          (1)燃燒法:根據VOCs可以燃燒氧化的化學特性,可對其采用燃燒法進行處理,將廢氣中的可氧化組分轉變成無害的物質。此法處理比較完全,在目標廢氣只含有破氫化合物的情況下,基本可以把VOCs完全轉化為C02、HzO。燃燒法可分為直接燃燒和催化燃燒。

          (2)吸附法:吸附法的原理是利用比表面積較大的吸附劑具有的多孔結構,對VOCs廢氣中的單一或者多種組分進行截留,使其吸附在固體表面,達到凈化的效果。

          (3)膜分離法:膜分離法的原理是利用一定的壓力使VOCs通過具有選擇性滲透效果的高分子膜,從而達到凈化效果。當VOCs通過高分子膜后,未滲透側的凈化氣可直接排出,富集通過高分子膜的VOCs氣體后可對其進行冷凝回收處理。

          (4)低溫等離子體法:低溫等離子體法是采用低溫等離子體對VOCs進行分解的一種新興的治理技術。低溫等離子體法具有工藝流程簡單、運行費用低、對VOCs降解效率高、適應性好等優點。

          (5)光催化氧化法:光催化氧化法是在光照條件下,利用催化劑將VOCs廢氣轉變成C02、H2O等無毒無害物質的一項技術。該法對廢水有很高的處理效果,已被廣泛應用,但在VOCs治理的應用中還是一種新型的技術。

          (6)生物法:生物法處理VOCs廢氣的原理是VOCs廢氣流經帶有液體吸收劑的吸收裝置,VOCs通過氣液的傳質進入液相,被其中的徵生物代謝分解,轉化為生物質和無機物等。

          4、吸收法在VOCs治理中的應用

          吸收法是通過液體吸收劑與VOCs廢氣接觸,吸收其中的VOCs組分,從而達到凈化廢氣的目的。該方法對風量大、濃度低的VOCs治理比較有效,具有工藝成熟、操作難度低、應用范圍廣、費用低、回收等優點。吸收法在工業上被廣泛應用于VOCs的處理,近年來相關的研究也在逐浙增加。

          VOCs廢氣一般為弱極性或非極性化合物,難溶或不溶于極性較強的水,故采用吸收法對VOCs治理時一般選取高沸點、弱極性或非極性的礦物油作為吸收劑。采用白油、廢機油、水-白油、水-廢機油、水-洗油、硬脂酸鈉溶液等.不同類型的吸收劑對模擬甲苯廢氣進行吸收實驗。從可行性、經濟性及吸收效果三方面進行對比,篩選出了最佳的水-白油吸收劑。

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