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室内VOC的污染与控制处理现状

点击次数:1589 发布时间:2016-04-01

1.VOC的概念

VOC是挥发性有机化合物(volatile organic compounds)的英文缩写。VOC是指环境监测中以氢焰离子检测器测出的非甲烷烃类检出物总称,其中包括含氧烃类、含卤烃类、广义场合包括甲烷、丙烷、氯烃、氟烃及醇、醚、酮、醛等含氧烃,胺等含氮烃,二硫化碳等含硫烃。

VOC在室内环境中并不罕见。室内装修所用的人造板等材料所含的胶黏剂、防腐剂以及涂料等无时不刻不在释放VOC如苯、二甲苯、甲醛等,其他方面如杀虫剂、洗涤剂、化妆品等释放的VOC含量也是不可小视的。

2.VOC对室内环境以及人体健康的影响

调查显示,目前人们有68%的疾病都与室内VOC有害气体释放有关,而人们约有80%的时间处于室内环境之中,因此室内环境的质量对人体健康有巨大的影响。由于人造板、涂料、胶黏剂等室内装饰材料中甲醛等物质的释放周期可达几十年,因此这些物质的严重超标将会诱发人体产生各种疾病,如:肝毒性、肾毒性、神经毒性而产生的智力衰退、代谢系统障碍、白血病等。

3.国内外VOC室内污染现状

1982年美国国家劳动安全卫生研究所(NIOSH)对具有代表性、普遍性的115座各种类型的建筑物进行了VOC释放量调查,并将甲醛这一室内污染物列为癌症的重要诱因之一。英国建筑物研究所对于100所建筑物进行了28天的挥发性有机化合物的调查研究,得出了室内VOC浓度是室外的2~3倍。由Paolo组织的调查机构对米兰的室内污染中的苯污染进行了研究,得出了苯污染主要是由于吸烟等因素引起的。黄维等人对兰州刚刚结束装修的110间房间的室内污染情况进行了研究,得出了氨、氡等均有一定程度的超标,甲醛超标为严重,远远超过了国内标准。

4.VOC控制处理技术研究现状

4.1 VOC控制处理传统方法

1.冷凝法

冷凝法广泛应用于气相分离体系中,针对于混合气体各组分沸点的差异性将各组分气体逐个分离。因此,只需将体系温度降至VOC的露点温度以下使VOC气体冷凝成液态,即完成分离。然而,此方法受限于VOC气体的含量(>5%)、沸点高低等因素影响。所以,冷凝法一般作为初级处理或者与吸附法、焚烧法等共同使用。

2.焚烧法

此法广泛应用于印刷、制药、木材干馏等企业之中。即将VOC气体排入反应室中,利用足够高的温度、空气、催化剂、反应时间将VOC气体燃烧彻底,生成终产物CO2,H2O。然而,此法受限于反应温度,且若VOC气体含有N、S、Cl等元素将会产生SO2、HCl等有害气体,产生二次污染。

3.吸附法

吸附法是目前广泛使用的一种VOC处理方法。它是使用固态或液态吸附性物质对VOC气体进行吸收、处理。常用的吸附剂有:颗粒活性炭、活性炭纤维、高聚物吸附树脂、粘土矿、水、煤油、酒精等,这些物质廉价,做相应的改性处理后能达到较好的吸附效果。然而也要注意相应的二次污染。

4.2 VOC控制处理新型技术

1.生物法

生物法指的是利用微生物的代谢作用吸收并降解VOC气体的过程。目前较为认可的是荷兰学者Ottengraf提出的吸收—生物膜理论。他是先利用溶解、吸收能力较强的溶剂与VOC气体接触,将挥发性有机化合物由气膜渗透入液膜之中,再通过浓度差、压力将液膜与微生物的生物膜相接触,从而使VOC气体被生物膜捕捉,后微生物将会利用VOC气体作为新陈代谢的能源物质,将VOC气体转化为CO2,H2O等物质。然而,由于此法涉及了三相的传质、生物的降解功能等,过程较为复杂且影响因素众多,因此目前对于此方面技术的研究并不成熟,还有许多技术需要完善。

2.TiO2等半导体光催化氧化法

1977年,Frank等人利用半导体材料对污染物进行了研究处理并取得了突破性进展,从此半导体催化降解受到广泛关注。半导体的能带是不连续的,光照射半导体材料时,当能量达到一定值时,半导体的价电子发生能带跃迁,产生大量的空穴和电子,这些空穴和电子的氧化还原能力非常强,能将吸附的VOC气体彻底进行降解,生成CO2,H2O等物质,而不产生二次污染。同时,TiO2具有来源广泛、价格低廉、耐腐蚀性、性质稳定等特征,因此结合半导体的光催化氧化法具有广泛的市场前景。

原始状态的半导体催化及捕捉VOC的能力并不强,因此将纳米插层复合技术、亲油改性技术等引入原始TiO2的改性之中,增大TiO2的表面积增加其光催化活性,赋予改性之后的TiO2高吸附、强降解能力。然而,由于催化剂面临着失活、难以固定、催化能力受多种因素影响,因此此技术仍不成熟,尚未广泛投入使用。

5.结语

虽然国内外颁布了一些标准及法规来限制一些装饰材料的VOC释放量,但室内VOC的超标情况依然严重,VOC的防治情况依然严峻。同时,广泛用于处理VOC的方法还较为传统;虽然有相应的新型技术应运而生,如半导体光催化氧化技术等方法的应用前景非常广阔,但部分理论以及技术实施方面仍不完备,还有待进一步完善。

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