一. VOCs定义
VOCs是挥发性有机物的简称,来源于Volatile Organic Compounds3个单词的首字母缩写,s表示是多种混合物,它是以蒸汽形式存在于空气中的一类有机物。
不同组织对VOCs定义略有差别,例如美国环保署(EPA)定义的VOCs是指除CO、CO2、H2CO3、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵外,任何参加大气光化学反应的含碳有机物。世界卫生组织(WHO)定义VOCs是指沸点在50-250℃的有机物,室温下饱和蒸汽压超过133.2Pa,在常温下以蒸汽形式存在于空气中的一类有机物。从以上定义来看,EPA对初馏点不做限定,强调的是参与光化学反应,即会产生危害的那一类VOCs,对于不参加大气光化学反应的就叫做豁免溶剂,如丙酮、四氯乙烷等,主要从环保角度对其进行定义;而WHO定义是在什么条件下从VOCs出发,规定了馏点,但不管是否参加大气光化学反应。
1.VOCs按其化学结构的不同,可以进一步分为以下八类,如图1所示。
序号 | 种类 | 主要包括的有机物 |
1 | 烷烃类 | 乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、环己烷等 |
2 | 芳烃类 | 苯、甲苯、二甲苯、乙苯、异丙苯、苯乙烯等 |
3 | 烯烃类 | 乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、异戊二烯、环戊烯等 |
4 | 醇类 | 甲醇、乙醇、异戊二醇、丁醇、戊醇等 |
5 | 酯类 | 丙烯酸甲酯、邻苯二甲酸二丁酯、醋酸乙烯等 |
6 | 醛酮类 | 甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、甲基丙酮、乙基丙酮 |
7 | 酸和酸酐类 | 乙酸、丙酸、丁酸、己二酸、邻苯二甲酸酐等 |
8 | 酰胺类 | 苯胺、二甲基甲酰胺等 |
2.工业VOCs来源的主要行业
序号 | 行业 | 序号 | 行业 |
1 | 炼油与化工 | 10 | 纺织业(染整) |
2 | 装备制造业涂装(涂料使用) | 11 | 合成纤维生产 |
3 | 印刷包装(油墨使用) | 12 | 合成橡胶生产 |
4 | 化学加工 | 13 | 塑料生产 |
5 | 油品储存、运输和销售 | 14 | 黏胶带生产 |
6 | 半导体及电子产品制造 | 15 | 木材加工(人造板、木制品) |
7 | 医药化工 | 16 | 皮革、人造革、合成革(PU) |
8 | 农药制造 | 17 | 制鞋业 |
9 | 涂料、油墨、胶黏剂、染料、颜料生产 | 18 | 煤化工 |
装备制造业涂装:汽车、摩托车、自行车、家具、家用电器、船舶、集装箱、金属包装容器、钢结构加工;通用设备、专用设备;铁路、航空航天及其他运输设备;电气机械和器材、电机、电线、电缆、光缆及电工器材;计算机、通信和其他设备;文教。工美、体育和娱乐用品(玩具、乐器等),仪器仪表。
VOCs分子量较小,沸点相对较低,易挥发,饱和蒸气压较高,具有相对强的活性,是一种性质比较活泼的有机蒸汽。VOCs既可以在大气中以气态存在,又可以在紫外线的照射下再次生成为固态、液态或二者并存的二次颗粒物存在,全世界范围内公认是形成PM2.5的重要前体物,也是我国雾霾危害的主要来源之一。
3. 部分行业VOCs的排放过程中废气主要成分
序号 | 行业 | 废气有机物种类 |
1 | 印刷包装 | 苯系物、醇类、脂类、酮类等 |
2 | 漆包线 | 苯、甲苯、二甲苯、乙苯、甲酚、二甲酚、苯酚、甲基吡咯烷酮、二甲基间酰胺等 |
3 | 汽车制造 | 苯、甲苯、二甲苯、乙酸丁酯、非甲烷总烃等 |
4 | 电子制造 | 丙酮、丁酮、甲苯、乙苯、二甲苯等 |
5 | 炼焦 | 苯、酚类、苯丙芘、非甲烷总烃等 |
6 | 炼油 | 氯乙烷、三氯甲烷、异丁烷、丙烯、苯类等 |
7 | 制药 | 甲苯、丙酮、乙酸乙酯、乙醇、异丙醇、甲醛、二氯甲烷等 |
4.非甲烷总烃NMHC
非甲烷总烃(NMHC)定义为从总烃测定结果中扣除甲烷后剩余值,而总烃是指规定条件下在气相色谱氢火焰离子化检测器上产生响应的气态有机物总和。按通常理解,NMHC是指除甲烷以外的所有可挥发的碳氢化合物(通常为 C2 ~ C8)。
从含义上看,苯、甲苯和二甲苯属于烃类,是包含在 NMHC 里面的。但是,检测方法规定,“在规定的条件下所测得的 NMHC 是与气相色谱氢火焰离子化检测器有明显响应的除甲烷外碳氢化合物总量,以碳计。”
NMHC 是以碳计,而苯、甲苯和二甲苯依据毛细管柱色谱图的峰值进行计算,算出来的是总 体质量浓度。即非甲烷总烃只算出其中碳的量,而苯、甲苯和二甲苯计算的是碳和氢的量,而氢的比例不低。因此,当污染源是以苯系物为主时,苯、甲苯和二甲苯是可以比非甲烷总烃高的。
二. VOCs活性炭吸附工艺
序号 | 技术方案 | 处理工艺 | 处理废气种类 | 活性炭类型 |
1 | 吸附工艺 (蜂窝活性炭) | 前端处理—活性炭吸附箱—排放 | VOCs | 蜂窝活性炭 |
2 | 吸附燃烧工艺 (蜂窝活性炭) | 前端处理—活性炭吸附箱—热风脱附—催化燃烧 | VOCs | 蜂窝活性炭 |
3 | 吸附工艺 (柱状活性炭) | 前端处理—活性炭吸附塔—排放 | VOCs | 柱状活性炭 |
4 | 吸附燃烧工艺 (柱状活性炭) | 前端处理—活性炭吸附塔—蒸汽脱附—燃烧 | VOCs | 柱状活性炭 |
5 | 吸附回收工艺 | 活性炭吸附—蒸汽脱附—冷凝回收 | 甲苯、二甲苯、丙酮、丁酮、二氯甲烷等有机溶剂 | 柱状活性炭 |