世界卫生组织和美国环保局认为,空气中0.3 μg·L-1的苯就可使每百万的接触者中4~8人面临患白血病的危险,而且这种危险与VOCs的浓度成正比,它们通过饮食和吸入则可能对人类健康产生不利的影响。2012年至今,环保部及北京、河北、天津、上海、江苏、广东、内蒙古等地密集启动VOCS治理与监测。那么,关于VOCS,我们需要知道哪些常识呢?
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一.VOCS背景
2012年10月,环境保护部、发展改革委、财政部联合印发《重点区域大气污染防治“十二五”规划》,要求开展重点行业治理,完善挥发性有机物污染防治体系。
2013年5月,环境保护部下发《挥发性有机物污染防治技术政策》,首次在VOCs污染防治策略和方法方面给出指导性意见。
2013年9月,《大气污染防治行动计划》要求推进挥发性有机物污染治理。
2014年12月,《石化行业挥发性有机物综合整治方案》提出到2017年,全国石化行业基本完成VOCs综合整治工作,VOCs排放总量较2014年削减30%以上。
2016年1月,新修订的《大气污染防治法》对产生挥发性有机物废气的生产和服务活动提出了防治要求。
2016年1月,环保部要求全面推进石化行业VOCs综合整治,启动化工、工业涂装、包装印刷业VOCs治理。
2017年6月,环保部发布的《大气污染物综合排放标准》也对VOCS排放内容做了大的修改。
从7月1日起强制执行的涂料国标《GB18582-2001室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》中VOC含量的定义是:“涂料中总挥发物含量扣减水分含量,即为涂料中挥发性有机化合物含量。”一般说来,材料中所含VOC越少,它对人体的危害就越轻微。涂料国标中对内墙涂料中VOC含量的要求是:不得高于每升200克。
国外发达国家对涂料中VOC含量的限制很严格。以欧盟而言,一类(亚光类)涂料不得高于每升30克,二类(有光类)不得高于每升200克;而在国内,国家环保总局最新发布的水性内墙涂料环境标志产品认证要求规定,VOC不得高于每升100克;北京市制定的《室内装饰装修涂料安全健康质量评价规则》,对VOC的要求是必须在每升125克以下。
二. VOCS定义
在我国,VOCS(volatile organic compounds)挥发性有机化合物,是指常温下饱和蒸汽压大于70 Pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物,或在20℃条件下蒸汽压大于或者等于10 Pa具有相应挥发性的全部有机化合物。
三.VOCS来源
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VOCS主要来源于自然源和人为源,自然源我们无法控制,人为源可以改善。人为源除了交通工具外,还包括工业企业和生活服务业工业企业有医药制造、石油炼制、石油化学、有机化工、炼焦、钢铁冶炼和压延加工、木材加工、家具制造、交通运输设备制造、表面涂装、印刷等11个重点行业;生活服务业有餐饮油烟、服装干洗、汽车维修等。
四.VOCS种类
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按照化学结构来讲,VOCS可分为八类:烷类、芳烃类、烯类、卤烃类、酯类、醛类、酮类和其他。它的主要成分有烃类、卤代烃、氧烃和氮烃,包括苯系物、有机氯化物、氟里昂系列、有机酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烃化合物等。
目前,已鉴别出300多种挥发性有机物,其中,美国环保署(EPA)所列的优先控制污染物名单中就有50多种是挥发性有机物。
五.VOCS危害
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VOCS多有臭味,表现出不同的毒性、刺激性,会引起机体免疫力水平失调,影响中枢神经系统功能,使人出现头晕、头痛、嗜睡、无力、胸闷等症状,严重时会损害消化系统、肝功能和造血系统等。VOCS不仅是一次污染源,还会引起光化学烟雾等二次污染。
环境中的VOCS是光化学反应的前驱体,在太阳光照下,VOCs与空气中的氮氧化物,及其他悬浮颗粒物发生光化学反应,会形成臭氧和光化学烟雾,对人类身体健康造成严重危害。在光照强、气温高、云量少、紫外线强时,更容易形成臭氧污染。
六.VOCS治理刻不容缓
环境保护部大气管理司司长刘炳江表示,当前我国以PM2.5和臭氧为特征污染物的大气复合污染形势严峻。VOCS是导致臭氧污染的重要前体物,同时,对PM2.5生成也具有重要影响。但目前VOCs的治理技术参差不齐, 还达不到二氧化硫、氮氧化物、烟尘治理水平,尚未形成具有带动能力的龙头企业,低质低价竞争问题突出,VOCS监测能力不足,在线监测设备、便携式监测设备等无法满足监管要求,这对于环保产业既是机遇也是考验。
据了解,环境保护部近期将出台《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》(以下简称《方案》),目前征求意见稿已对外发布,提出“十三五”期间VOCS污染防治工作总体要求。
其中,《方案》将强化重点地区VOCS减排,包括京津冀及周边、长三角、珠三角、成渝、湖北武汉及其周边,辽宁中部、陕西关中、湖南长株潭等大气复合污染较重的地区。同时,在全国深入推进石化、化工、包装印刷、工业涂装等重点行业及机动车,油品储运销等交通源VOCS的污染防治,实施一批重点减排工作,强化芳香烃、烯烃、炔烃、醛类、酮类等活性强的VOCS物质减排,建立精细化管控体系等。优化生产工艺方案,加强无组织废气排放控制,采用封闭收集措施,并采用回收利用的措施,难以利用的安装高效治理措施。
七.VOCS治理方法
根据大气中VOCS产生的原理和VOCS的理化性质,其控制技术可以分为两大类,过程控制和末端控制。过程控制是针对VOCS的生产过程,从VOCs的原理上减少VOCS的产生,一般通过工艺提升、技术改造和泄漏控制来实现。末端控制则是针对VOCS的化学特性,着力于VOCS废气的治理,利用燃烧、分解等方法来控制VOCS的排放。
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1.热破坏法
热破坏法是指直接和辅助燃烧有机气体,也就是VOC,或利用合适的催化剂加快VOC的化学反应,最终达到降低有机物浓度,使其不再具有危害性的一种处理方法。热破坏法对于浓度较低的有机废气处理效果比较好,因此,在处理低浓度废气中得到了广泛应用。
2.吸附法
有机废气中的吸附法主要适用于低浓度、高通量有机废气。现阶段,这种有机废气的处理方法已经相当成熟,能量消耗比较小,但是处理效率却非常高,而且可以彻底净化有害有机废气。实践证明,这种处理方法值得推广应用。但是这种方法也存在一定缺陷,它需要的设备体积比较庞大,而且工艺流程比较复杂;如果废气中有大量杂质,则容易导致工作人员中毒。
3.生物处理法
从处理的基本原理上讲,采用生物处理方法处理有机废气,是使用微生物的生理过程把有机废气中的有害物质转化为简单的无机物,比如CO2、H2O和其它简单无机物等。这是一种无害的有机废气处理方式。
4.变压吸附分离与净化技术
变压吸附分离与净化技术是利用气体组分可吸附在固体材料上的特性,在有机废气与分离净化装置中,气体的压力会出现一定的变化,通过这种压力变化来处理有机废气。
5.氧化法
氧化法对于有毒、有害,而且不需要回收的VOC,热氧化法是最适合的处理技术和方法。氧化法的基本原理:VOC与O2发生氧化反应,生成CO2和H2O,该氧化反应和化学上的燃烧过程相类似,但其由于VOC浓度比较低,在化学反应中不会产生肉眼可见的火焰。
6.液体吸收法
液体吸收法指的是通过吸收剂与有机废气接触,把有机废气中的有害分子转移到吸收剂中,从而实现分离有机废气的目的。这种处理方法是一种典型的物理化学作用过程。有机废气转移到吸收剂中后,采用解析方法把吸收剂中有害分子去除掉,然后回收,实现吸收剂的重复使用和利用。但是对于不溶于水的废气,比如苯,则只能通过化学方法清除,也就是通过有机废气与溶剂发生化学反应,然后予以去除。
7.冷凝回收法
在不同温度下,有机物质的饱和度不同,冷凝回收法便是利用有机物这一特点来发挥作用,通过降低或提高系统压力,把处于蒸汽环境中的有机物质通过冷凝方式提取出来。冷凝提取后,有机废气便可得到比较高的净化。其缺点是操作难度比较大,在常温下也不容易用冷却水来完成,需要给冷凝水降温,所以需要较多费用。这种处理方法主要适用于浓度高且温度比较低的有机废气处理。
天得一公司自主研发一套先进的“静电吸附+光子分解+微波净化+吸收法+互联网“的智能集成化组成产品线具有智能环保、安全节能、高效快速等特点,净化效率远超国家标准。已广泛应用于化工、印刷、涂装、电子、塑料、橡胶、涂料、制药、汽车、石油、汽车等行业产生的有机废气治理。
VOCs常规治理技术有数十种,但采用单一的治理技术往往难以达到理想的效果。要鼓励企业从源头进行控制,但完全不用含有VOCs的原料也不现实。所以企业要做的,就是根据实际,针对原料选择、生产过程、末端排放等环节,综合采用多种治理技术组合。
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