挥发性有机物

VOCs 的浓度和组分、NOx的浓度变化会使 O3的浓度发生 改变，因此，可通过控制前体物来消减 O3 。研究表明， 在光化学反应中浓度小的前体物控制 O3的浓度，市 区 O3浓 度 由VOCs 浓度控制，VOCs 组分中贡献最大的是芳 香烃类化合物，而乡村地区 O3浓度由 NOx浓度控制。
所以只控制人为源排放的 VOCs 浓度并不能有效地控制 O3浓 度，要 根 据 当 地 的 实 际 情 况 来 制 定 控 制对 策。
光化学烟雾示意图
VOCs与PM2.5
VOCs 在特定的条件下和 大 气 中 的 颗 粒 物 形 成 二 次 有 机 气 溶 胶( secondary organic aerosols，SOA) 。二次有机气溶胶粒子多存在于粒径小于2um的细颗粒物中， 主要以积聚模态存在，SOA的生成直接导致空气中PM2.5的增加。
SOA的形成过程包含两个步骤， 一是VOCs的氧化和低挥发性 有机物的生成，二是气-粒转 化过程。
VOCs通过大气氧化过程生成 低挥发性有机物，并通过均相 成核过程生成新的颗粒相；
VOCs在大气中氧化生成SOA过程
VOC和低挥发性有机物在环境 气溶胶存在条件下通过气-固
相之间的分配进入颗粒相部分 VOCs在云雾过程中通过液相
反应生成低挥发性有机物并进 入颗粒相。
通常将现有大气氧化剂浓度下，气溶胶转化率大于 10%的 VOCs 称为活性有机气体 (Reactive Organic Gases, ROGs)。人为源ROGs 大多来自机动车尾气如苯系物、酚 和二烯烃等，这些化学活性强的VOCs是SOA和O3的重要前体物。
目前对于VOCs的研究主要集中在两个层面，即排放清单的建立和VOCs的控制技术 研究。
机气溶胶形成的重要原因。二次有机气溶胶形成的化学机理主要涉及到挥发性有机化
合物的光氧化过程及其一系列的后续反应, 它们导致了对流层中臭氧浓度的增加和二
次有机气溶胶的形成。
VOCs与O3
问题3：气溶胶有哪些特性？
在城市和工业企业密集区域，由于紫外线的照射可以让
VOCs 和氮氧化物与大气中游离的原子 O，O3，OH 和 HO2等( 尤其是 OH) 发生光化学反应，产生光化学烟雾。 光化学烟雾的主要成分为 O3 ，还包含过氧乙酰硝酸酯 ( PAN) 、醛、酮等。
工业VOCs源头排放示意图
杭州典型VOCs排放源
汽车尾气
垃圾焚烧
家具涂料
百度文库自然植被
包装印刷
有机溶剂
制鞋
造纸
人为源VOCs的排放情况
室外大气中VOCs的排放情况：
共存在334种挥发性有机物，平均质量浓度为233.6ug/m3； 主要组成是芳烃、烷烃、烯烃、环烷烃，分别占总有机物的19.5%、
24.8%、13.7%、13.4%； 醇类、醛类、酮类等含氧有机物也占有较大比例。
挥发性有机物（VOCs）的排放及控 制技术
问题1：列举几种挥发性有机物
VOCs的定义
定义
VOCs是在101.3kPa标准大气压下，熔点低于室温，沸 点低于200 ～ 260 ℃ ，常温下以蒸汽形式存在于空气中 的有机化合物。
含有大量的 VOCs
VOCs的种类
分类方式
名称
典型物质
根据化学结构 分类
室内空气中VOCs的排放情况：
共存在256种挥发性有机物，平均质量浓度为285.5ug/m3； 芳烃、烷烃、卤代烃、萜烯、酮等化合物占比例最高； 烯烃、二烯烃、卤代烃、萘、非苯芳香族化合物等的浓度与时间的相
关性不大，其他VOCs的浓度随着时间的增加而降低
VOCs与其它空气污染物的关联
挥发性有机化合物(VOCs)的光氧化过程和光氧化产物的气态/粒子态均分过程是二次有
室内VOCS的危害
VOCs对人的毒害
VOCs的来源
目前，人为排放的VOCs源 包括三部分：
石油、煤炭的燃烧源 石油炼制、石油化工、涂
料、胶黏剂、包装印刷、 表面涂装等涉及生产、使 用和排放有机化学物质的 工业源 建筑装饰、干洗、餐饮油 烟等居民日常生活源
2009年主要VOCs排放源的情况
VOCs的来源
含硫烃、硫化氢等 甲苯、异戊二烯、柠檬烯等 二甲基丁烷、庚烷、三甲基戊烷等
问题2：VOCs可能的来源
环境危害性
导致复合型污染 诱发灰霾 产生光化学烟雾 污染室内空气 影响动植物生长
对人体的危害作用
•刺激性 •致癌、致畸、致突变 •身体器官功能衰竭 •影响呼吸系统
VOCs的危害
灰霾天气
光化学烟雾
我国工业源VOCs排放量研究技术路线
VOCs主要控制技术
VVOOCsC污s染污末染端控末制端技术控制技术
目前国内外 VOCs 的控制技术有传统的燃烧法、吸附法、吸收法、冷凝法和生物 膜法等，还有新兴的等离子体技术和光催化氧化法等。
VOCs治理技术
回收利用技术
销毁技术
冷凝法 吸收法 吸附法 膜分离法
C2～C12非甲烷碳氢化合 物（NMHCs）
C1～C10含氧有机物 （OVOCs）
卤代烃
正己烷、乙烯、丙酮、乙烷、丙烷、 庚烷、十二烷等
甲醛、乙醇、乙酸乙酯、甲硫醚、丙 酮、甲基硫醇、甲苯、二甲苯等
二氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯等
含氮化合物
三甲胺、硝基苯、苯胺类化合物等
根据大气反应 活性分类
含硫化合物 强光化学化合物 弱光化学化合物
– 对酸性气体也有高处理效率 – 有后续废水处理问题
缺 – 颗粒物浓度高，导致塔堵塞 点 – 维护费用高
燃烧法 催化燃烧法 生物降解法 光催化降解法 等离子体技术
传统技术
组合式工艺
冷凝法
将废气降温至VOCs成份露点以 下，凝结为液态后加以回收
适用于高浓度、成份单纯且回收 价值高的VOCs；
冷凝法处理成本较高； 适用浓度≥ 5000 ppm ，效率介于
50 ～ 85 %之间；浓度≥ 1 %时， 回收效率90 %以上； 常搭配其他控制技术，如焚化、 吸附、洗涤等作为前处理步骤。
李从堂等 开发的加油站用吸附冷凝法 油气回收装置，采用在低温冷凝机组 前增加活性炭吸附单元的联合处理方 式回收油气，大部分液态烃在约零下 40 ℃ 分离出来，处理效率 98%以上。
吸收（洗涤）法
适用于高水溶性VOCs 用化学药剂将VOCs中和、
氧化或其他化学反应破坏
– 同時去除气态污染物
优 – 投资成本低 点 – 传质效率高