VOCs365 挥发性有机废气治理

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能之原挥发性有机化合物VOC科普来啦

2020-09-10 14:16

挥发性有机化合物VOC

例如,甲醛从油漆中蒸发并从树脂等材料释放出来,其沸点仅为–19°C(–2°F)。

VOC数量众多,种类繁多且无处不在。它们既包括人造化合物也包括天然化合物。大多数气味或气味是挥发性有机化合物。VOC在植物之间的交流和从植物到动物的信息中起重要作用。一些挥发性有机化合物对人体健康有危害或对环境造成危害,会长期危害健康。

在中华人民共和国定义VOC为那些“源于汽车,工业生产和民用,燃烧各种燃料,储存和油的运输,装修完成的,涂层的家具和机器的化合物,烹调油烟和微粒(PM 2.5)”和类似来源。国务院于2018年7月发布的“赢得蓝天防御战争三年行动计划”制定了一项行动计划,到2020年将2015年VOC排放量减少10%。

不计算甲烷,生物源发射的估计760 兆兆克的碳每年在挥发性有机化合物的形式。大多数VOC是由植物产生的,主要化合物是异戊二烯。动物和微生物会产生少量的挥发性有机化合物。

许多植物散发出的强烈气味是由绿叶挥发物(一种挥发性有机化合物)组成的。排放受多种因素影响,例如,温度决定了挥发和生长的速率,而阳光则决定了生物合成的速率。排放几乎仅发生在叶片上,尤其是气孔。挥发性有机化合物的主要类别是萜烯,例如月桂烯。提供一种规模感,据估计,在生长季节的一个典型的八月天,面积为62,000 km 2的森林会排放出3,400,000千克的萜烯。在城市地区选择种植哪种树木时,挥发性有机化合物应成为一个因素。使用(Z)-3-hexen-1-ol和其他植物激素已在玉米中诱导产生挥发性有机化合物的基因的诱导,以及随后挥发性萜烯的增加

具体组成

人造VOC的主要来源是涂料,尤其是油漆和防护涂料。溶剂需要铺展保护膜或装饰膜。每年生产约120亿升油漆。典型的溶剂是脂族烃,乙酸乙酯,乙二醇醚和丙酮。由于成本,环境问题和法规的推动,油漆和涂料行业正越来越多地转向水性溶剂。

在美国,有两种测量VOC的标准化方法,一种是由美国国家职业安全与健康研究所(NIOSH)提出的,另一种是由OSHA提出的。每种方法都使用单组分溶剂。但是,不能使用NIOSH或OSHA方法在同一样品基质上取样丁醇和己烷。

从呼出的烟气中散发出的芳香族VOC化合物苯被标记为致癌物质,吸烟者的烟气含量比不吸烟者高十倍。

EPA发现室内空气中VOC的浓度是室外空气中VOC的2至5倍,有时甚至更高。在某些活动中,室内挥发性有机化合物的水平可能达到室外空气的1000倍。研究表明,在室内环境中,单独的VOC排放量并不高,但是室内的总VOC(TVOC)浓度可能比室外的VOC高出五倍。尤其是新建筑物,由于在如此短的时间内同时产生VOC颗粒的新材料丰富,因此在室内环境中可最大程度地释放VOC。除新建建筑物外,许多消费品还会排放VOC,因此室内环境中VOC的总浓度要高得多。

冬季,室内环境中的VOC浓度是夏季VOC浓度的三至四倍。高室内VOC水平归因于紧密窗户的关闭和加湿器的使用增加,室内和室外环境之间的空气交换率低。

室内空气质量测量

使用吸附管(例如Tenax(用于VOC和SVOC)或DNPH墨盒(用于羰基化合物)或空气检测器)测量室内空气中的VOC。 VOC吸附在这些材料上,然后通过热(Tenax)或洗脱(DNPH)解吸,然后通过GC-MS / FID或HPLC分析。这些VOC测量的质量控制需要参考气体混合物。此外,在受控气候条件下,在排放测试室中研究了室内使用的挥发性有机化合物排放产品,例如建筑产品和家具。为了对这些测量进行质量控制,进行了循环测试,因此理想地需要可重复发射的参考物质。

室内VOC排放法规

在大多数国家/地区中,对于室内空气质量使用了VOC的单独定义,其中包含每种有机化合物,可以按以下方法进行测量:Tenax TA上的空气吸附,热脱附,在100%非极性色谱柱上的气相色谱分离(二甲基聚硅氧烷)。 VOC(挥发性有机化合物)是出现在之间的气体色谱,并且包括所有化合物Ñ己烷和Ñ十六烷。较早出现的化合物称为VVOC(极易挥发的有机化合物)。稍后出现的化合物称为SVOC(半挥发性有机化合物)。

法国,德国和比利时颁布了限制商业产品中VOC排放的法规,并且工业界已经开发了许多自愿性生态标签和评级系统,例如EMICODE, M1, BlueAngel 和“室内空气舒适性” 在美国,存在几种标准。加州标准CDPH部分01350是最常见的一种。这些法规和标准改变了市场,导致越来越多的低排放产品出现。

健康风险

婴儿或儿童的呼吸,过敏或免疫作用与人造VOC和其他室内或室外空气污染物有关。

一些挥发性有机化合物,例如苯乙烯和柠檬烯,会与氮氧化物或臭氧发生反应,生成新的氧化产物和二次气溶胶,从而引起感觉刺激症状。 VOC有助于对流层臭氧和烟雾的形成。

对健康的影响包括对眼睛,鼻子和喉咙的刺激;头痛,皮肤过敏反应,呼吸困难,血清胆碱酯酶水平下降,恶心,呕吐,鼻子出血,疲劳,头晕。

有机化学物质对健康的影响能力大不相同,从剧毒的物质到没有已知健康影响的物质。与其他污染物一样,头痛,头晕,视力障碍和记忆力减退是某些人在接触某些有机物后不久就会出现的直接症状。有些被怀疑会导致或已知会导致人类癌症

量的要求。VOC标签和认证程序可能无法正确评估产品排放的所有VOC,包括可能与室内空气质量有关的某些化学化合物。每盎司着色剂添加到着色涂料中可能包含5到20克VOC。但是,深色可能需要5至15盎司的着色剂,每加仑油漆最多要添加300克或更多的VOC。

化学指纹图谱

呼出的人的呼吸中含有数千种挥发性有机化合物,可用于呼吸活检中,作为VOC 生物标志物来测试诸如肺癌等疾病。一项研究表明“挥发性有机化合物……主要是血液传播的,因此可以监测体内的不同过程。” 而且看来,体内的VOC化合物“可能是通过代谢过程产生的,也可能是从外源性源中吸入/吸收的”,例如环境烟草烟雾。仍在研究确定体内的VOC是由细胞过程还是由肺或其他器官的癌性肿瘤引起的。此外,正在研究呼出的挥发性有机化合物在诊断阿尔茨海默病,糖尿病,衰老过程,和嗅觉障碍方面的潜力。

VOC传感器

原理和测量方法

可以基于不同的原理以及有机化合物与传感器组件之间的相互作用来检测环境或某些大气中的VOC。在许多情况下,人的鼻子可检测到VOC,有时会开发出气味轮,以帮助人们对酒,咖啡甚至纸张的复杂气味进行分类。

尽管具有非选择性,但有些电子设备仍可以检测ppm浓度。其他人则可以以合理的准确性预测环境或封闭大气中挥发性有机化合物的分子结构并可以用作化学指纹的精确监测器,还可以用作健康监测设备。

固相微萃取(SPME)技术用于收集低浓度的VOC用于分析。

甲爆炸下限(LEL)检测器,诸如一个火焰离子化检测器(FID)可以被用于测量VOC的总浓度,尽管它不能区分或识别VOC的特定物种。类似地,尽管PID的准确性较差,但也可以使用光电离检测器(PID)。

直接注射质谱技术常用于快速检测和准确定量VOC。PTR-MS是最广泛用于在线分析生物和VOC的方法之一。据报道,最近基于飞行时间质谱的PTR-MS仪器在100毫秒后达到20pptv的检测极限,在1分钟后达到750 ppqv的检测极限。测量(信号积分)时间。这些设备的质量分辨率在7000和10,500 m /Δm之间,因此可以分离最常见的等压VOC并对其进行独立定量。

二次电喷雾电离(SESI-MS)是一种环境电离技术,可以实时检测低挥发性物质的微小浓度,这些浓度通常被检测为气味。SESI-MS能够从细菌的挥发性有机化合物指纹中识别出细菌。也可以检测到从皮肤释放的挥发物。

准确性和可追溯性

VOC测量的计量

为了实现VOC测量的可比性,需要可溯源到SI单位的参考标准。对于许多VOC ,气瓶的参考标准可以从气瓶供应商或国家计量机构获得,可以气瓶形式或动态产生方法的形式获得。但是,对于许多VOC,例如氧化的VOC,单萜或甲醛,由于这些分子的化学反应性或吸附性,因此在适当的馏分量下没有标准品可用。当前,一些国家计量机构正在研究缺乏痕量浓度的标准气体混合物,最大程度地减少吸附过程并改善零气体的问题。最终范围是根据 WMO / GAW计划所要求的数据质量目标(在这种情况下,DQO,最大不确定度为20%)来确定标准气体的可追溯性和长期稳定性。


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