工艺解析

          固定汙染源廢氣揮(hui)發性有機物監測技術

          發布日期 : 2020-07-18 瀏覽量 :

          揮(hui)發性有機物是一類重要的環境汙染物,長時間攝入會有致癌(ai)、致畸、致突(tu)變的危害。此外,VOCs為臭氧和二次有機顆(ke)粒(li)物(SOA)生(sheng)成的主(zhu)要前體物,具有較強的光化學(xue)反(fan)應(ying)活性,可引發城市光化學(xue)煙霧。據研究表明,中國的排放主(zhu)要來源交通(tong)、工業和生(sheng)物質燃燒(shao)三大部門,而未來中國工業固定汙染源的VOCs排放總量將呈現大幅度增長的趨勢。為了(liao)控製固定汙染源VOCs排放,保護環境,保障人體健康,我國逐步將VOCs控製納(na)入大氣汙染物控製體係,逐漸(jian)建立(li)和不斷完(wan)善排放標準(zhun)和相關管理辦法。

          1 VOCs國內外定義

          1.1國外VOCs的定義

          揮(hui)發性有機化合物英文縮寫VOCs,其有許多(duo)定義,這(zhe)些定義有相同點也(ye)有各自的側(ce)重點。EPA將VOCs定義為除CO、CO2、H2CO3、金屬碳化物、金屬碳酸鹽和碳酸銨(an)外任(ren)何(he)參與大氣光化學(xue)反(fan)應(ying)的碳化合物;世界衛生(sheng)組(zu)織(zhi)(WHO)對VOCs的定義為熔(rong)點低(di)於室溫(wen)而沸點在50-260℃之間的揮(hui)發性有機物的總稱。澳大利亞國家汙染物清(qing)單將VOCs定義為在25℃條(tiao)件(jian)下蒸氣壓(ya)大於0.27kpa的所有有機物。在德國DIN55649-2000標準(zhun)中的定義是:原則上在常溫(wen)常壓(ya)下,任(ren)何(he)能自發揮(hui)發的有機液(ye)體和或固體。

          1.2我國VOCs的定義

          我國VOCs的定義可以分為國家層麵(mian)和地(di)方(fang)層麵(mian)的。國家標準(zhun)中對VOCs的定義有:《合成革與人造(zao)革工業汙染物排放標準(zhun)》(GB21902-2008)VOCs指常壓(ya)下沸點低(di)於250℃,或者能夠以氣態分子的形態排放到空氣中的所有有機化合物(不包括甲烷),簡寫作VOCs。《城市大氣揮(hui)發性有機化合物(VOCs)監測技術指南》VOCs是指在常壓(ya)下沸點低(di)於260℃或常溫(wen)下飽和蒸氣壓(ya)大於70.91Pa的有機化合物。地(di)方(fang)標準(zhun)中對VOCs的定義有:四川省《固定汚()染源大氣揮(hui)發性有機物排放標準(zhun)》(DB51/2377-2017)VOCs指在293.15K條(tiao)件(jian)下蒸氣壓(ya)大於或等於10Pa,或者特定條(tiao)件(jian)下具有相應(ying)揮(hui)發性的除CH4,CO,CO2,H2CO3,金屬碳化物,金屬碳酸鹽和碳酸銨(an)外,任(ren)何(he)參加光化學(xue)反(fan)應(ying)的碳化合物,主(zhu)要包括非甲烷總烴(烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴),含氧的有機化合物(醛、酮、醇、醚類等),含氮(dan)的有機化合物,含硫的有機化合物等。

          江蘇省和河北省的工業企業揮(hui)發性有機物控製排放標準(zhun)VOCs指的是參與光化學(xue)反(fan)應(ying)的有機化合物,或者根(gen)據規定的方(fang)法測量和核算確定的有機化合物。2VOCs監測工作的重要性自從《大氣汙染防治行動計劃》實施到現在,全國空氣質量得到了(liao)顯著的改善,有關的二氧化硫、粉塵粉煤灰、氮(dan)氧化物等的排放也(ye)得到了(liao)控製,不過重點區域臭氧濃度仍(reng)呈上升趨勢,特別在夏秋季(ji)已成為部分城市首要的汙染源。揮(hui)發性有機化合物是致使臭氧汙染的前體物,其對於二次PM2.5生(sheng)成有著很大的影響。所以嚴(yan)格控製揮(hui)發性有機化合物的排放,才(cai)能從根(gen)本上解決大氣中PM2.5和O3濃度的上升。而對於汙染的治理,必須加強揮(hui)發性有機化合物的監測,嚴(yan)格控製有關揮(hui)發性有機化合物的排放,全麵(mian)展(zhan)開防治工作。

          2國外現有固定汙染源VOCs監測技術

          2.1光譜法

          光譜分析方(fang)法是基於與物質結構(gou)和組(zu)成相關的特征(zheng)信息進行檢測的方(fang)法,隻(zhi)要能夠選擇適宜的波段範圍與方(fang)法,就能準(zhun)確進行檢測。該(gai)方(fang)法有良(liang)好的選擇性及靈(ling)敏度,不需要樣品與實驗室配套設施,有著動態化、非破壞、快速、高效等特點,很適合進行現場快速檢測、實時在線分析。

          2.2吸附劑(ji)富集(ji)采樣法

          吸附劑(ji)富集(ji)采樣法是指使用(yong)固體吸附劑(ji)對揮(hui)發性有機化合物進行吸附濃縮,是一種(zhong)將預留濃縮與采樣過程結合在一起(qi)的方(fang)法。吸附管采樣法有較多(duo)優(you)點,如能夠獲(huo)得氣體汙染物的時間加權平均(jun)濃度,而且容易(yi)運輸(shu)和清(qing)洗(xi);能夠反(fan)複(fu)使用(yong),具有明顯的價(jia)格優(you)勢;適用(yong)範圍廣泛,對於絕大多(duo)數的化合物都(du)可以使用(yong),而且采集(ji)樣品的體積變化範圍大。但是此類方(fang)法也(ye)存(cun)在缺點,並不適合於采集(ji)揮(hui)發性極高的化合物。吸附劑(ji)富集(ji)采樣法常用(yong)的吸附劑(ji)一般(ban)有XAD-2、活性炭、TenaxTA、以及Carbotrap等。在采集(ji)汙染源樣品時,含有高濃度顆(ke)粒(li)物與水分的廢氣同樣會對後續測定產生(sheng)影響。因此在采樣時,需要先用(yong)玻(bo)璃棉過濾(lv)頭、不鏽(xiu)鋼濾(lv)膜(mo)等去除顆(ke)粒(li)物,然(ran)後再使用(yong)冷凝裝置、矽膠(jiao)顆(ke)粒(li)等去除水分。

          2.3全量氣體采樣法

          用(yong)容器直接(jie)采集(ji)一定體積空氣進行采樣的方(fang)法叫(jiao)做全量氣體采樣法,使用(yong)的容器有玻(bo)璃容器、聚合物袋、聚四氟乙烯、不鏽(xiu)鋼采樣罐等,其中應(ying)用(yong)最廣泛的是不鏽(xiu)鋼罐和聚合物袋。罐式(shi)采樣法能避免采樣過程中出(chu)現穿(chuan)透(tou)、分解、解析難等問題,保持樣品完(wan)整性,能夠多(duo)次使用(yong)分析。聚合物袋則具有物美(mei)價(jia)廉的優(you)點,采樣體積大,能夠反(fan)複(fu)使用(yong),但有容易(yi)受到汙染物滲透(tou)的影響而造(zao)成樣品汙染的缺點。

          2.4在線自動監測

          目前GC-FID/PID、GC-MS/FID、FTIR、PTR-MS可對VOCs進行在線自動多(duo)組(zu)分分析。催化氧化法、色譜法、非分散紅(hong)外法和幹(gan)涉增幅反(fan)射法可對VOCs進行總量分析。VOCs在線分析儀器主(zhu)要有在線氣相色譜儀、在線質譜儀、在線氣質聯用(yong)儀、在線PID和FID檢測器、在線紅(hong)外光譜儀、在線激光檢測儀和在線差(cha)分光學(xue)吸收光譜儀等。在線氣相色譜儀可用(yong)於已知揮(hui)發性有機物的濃度的監測;在線質譜儀可同時對揮(hui)發性有機物進行定性和定量分析,但無法區分異構(gou)體;在線PID和FID檢測器對低(di)濃度氣體和有機蒸氣具有良(liang)好靈(ling)敏度的檢測器,優(you)化配置可以檢測不同的氣體和有機蒸氣,這(zhe)兩種(zhong)技術可以檢測ppm水平的濃度。目前,VOCs在線監測儀器存(cun)在的主(zhu)要問題在標氣缺失、標準(zhun)不全和前處理技術無法滿足需求。

          3汙染源VOCs監測方(fang)法標準(zhun)體係建議(yi)

          目前汙染源廢氣在線分析方(fang)法較少(shao),還需要研究更(geng)適應(ying)於固定汙染源監測的在線分析方(fang)法,並針對不同的類型設計不同的在線分析方(fang)法,如對GC、FID、PID、光譜技術等製定相應(ying)的方(fang)法標準(zhun)。製定在線分析方(fang)法標準(zhun)還需要關注樣品采集(ji)與前處理技術,以適應(ying)汙染源廢氣高溫(wen)高濕等嚴(yan)苛的環境條(tiao)件(jian)。在線方(fang)法是質量保證(zheng)與質量控製的有效手段,在保證(zheng)時效性與便捷(jie)性的同時,還能夠獲(huo)得高質量監測數據。

          結語

          總之,在檢測方(fang)法方(fang)麵(mian)雖(sui)然(ran)實驗室分析方(fang)法有現行的標準(zhun)方(fang)法,但是目前我國VOCs便攜式(shi)儀器監測方(fang)法標準(zhun)和在線自動監測方(fang)法標準(zhun)不完(wan)善,還需進行VOCs便攜式(shi)儀器監測方(fang)法和在線監測方(fang)法的研究,規範VOCs監測,為VOCs監測提供有力的技術支持。


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