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煙氣中VOCs在線監測及分析技術
點擊次數:166 發布時間:2019-06-27

VOCs(VolatileOrganicCompounds,揮發性有機化合物)廣泛存在于生活和工業生産環境中,其在大氣中形成的光化學煙霧,大多具有緻癌、緻畸、緻突變性,對環境和人體健康危害很大[1]。許多發達國家都頒布了相應的法令限制VOCs排放,在監測項目中增加了VOCs。美國的光化學自動監測系統中有56種VOCs,歐洲也有30多種VOCs被列入。我國《大氣污染物綜合排放标準》(GB16297-2004)嚴格規定了33種大氣污染物的排放阈值,對苯、甲苯、二甲苯、酚類、苯胺類、硝基苯類物質的排放上限做出明确規定[2]。浙江省印發的《“十三五”節能減排綜合工作方案》和《大氣污染防治“十三五”規劃》要求大力推進VOCs重點減排工程實施,對重點企業開展VOCs監督性監測,加大監測頻次,嚴格VOCs有組織和無組織達标排放管理。

随着社會的發展,人們對環境污染問題越來越重視,逐漸改變了之前的“先污染,後治理”的意識。特别是在當今的“互聯網+環保”大環境,環境監測的大數據為廢氣監測和治理提供了有力支持。然而,目前國内使用的VOCs廢氣在線監測設備和技術多種多樣,在實際操作中,不同行業的監測和分析系統也有較大差别,進而直接影響監測數據的準确性,導緻監測效果不理想。認清我國不同行業主要監測的VOCs組分,了解在線監測和分析設備的精度與原理,對提高檢測數據質量提供了理論基礎和技術保障,對改善生态環境,促進中國環境友好的可持續發展具有重要的社會意義。

1不同行業主要VOCs檢測因子

固定污染源VOCs主要來源于噴塗行業、皮革行業、石油化工廠、印刷行業、污水/垃圾處理廠、加油站洩露、生物質、燃煤、半導體工業、冶金工業等[2],主要檢測指标為苯系物,非甲烷總烴以及部分揮發性有機溶劑。我國目前廢氣VOCS排放監測要求标準,詳見表1。經文獻調研[3-5]可知,集中工業園區工業有機廢氣的在線監控,監測因子主要是TVOC與硫化氫;餐飲業産生的油煙主要包含苯,甲苯,二甲苯和多環芳烴等有害物質,運營期廢氣污染物主要包括可沉降顆粒物、細顆粒物及烴類物質等;汽車尾氣中含有大量的烯烴和多環芳烴如丁烯、甲苯和二甲苯等,其中含量最高的是C8H10,可能是二甲苯或乙基苯。

2VOCs監測及分析方法

應用在污染源現場的固定污染源廢氣VOCs在線監測系統(VOCs-CEMS),按照采樣和測量方式劃分一般可分為:直接抽取測量方式、稀釋抽取測量方式和直接測量方式3種結構[4]。稀釋抽取法CEMS占據了主要地位,主要分布在美國,微量取樣,靈敏度高,系統較複雜,價格高,連續時間長;直接抽取CEMS市場占有率中等,主要在德國和日本,對分析儀器要求低,可實現多組分同時測量,維護量大;直測式CEMS市場份額小,主要分布在英國和德國,系統簡單,可實現多組分同時測量,然而在線校準難,維護量大。生産固定污染源廢氣VOCs在線監測系統的廠家有美國Durag、CICP、Phoenix,德國的SICKMAIHAK(西克麥哈克),法國OLDHAM,英國PROCAL,中國的天津藍宇、安徽銅陵藍盾、杭州聚光等。

根據煙氣組分濃度測定原理,VOCs的分析方法可分氫火焰離子化檢測、光離子化監測、催化氧(下轉第106頁)(上接第138頁)化-非分散紅外吸收、氣相色譜/質譜、傅立葉變換紅外光譜、差分吸收光譜、離子遷移譜、調諧吸收光譜等[5]。其中,氣相色譜/質譜分析監測靈敏度高,選擇性強,可檢測TVOC和VOCs單個組分,也可同時分析多個組分。這一在線監測技術在歐美日韓等已有廣泛應用,并在我國部分經濟發達城市得到引進,取得了良好的效果;傅立葉變換紅外光譜,檢測技術成熟,監測VOCs種類較多,可同時分析多個組分。現場測量周期短,相應時間快;差分吸收光譜主要是對苯、甲苯、鄰(間、對)—二甲苯等苯系物進行檢測,可更好的對苯系物成分進行定量分析。同時,采用自動切換—連續監測技術可以實現多排口同時在線監測。一般現場采取非接觸式直接連續測量,無需預處理,保證氣體不失真,響應時間很快,可實現測量光路區域内的在線監測;離子遷移譜在應急監測、食品安全監測等領域有所應用。監測靈敏度高、相比質譜技術不需要真空系統,儀器結構簡單,成本較低。可測量濃度低、腐蝕性強的氣體。

3我國VOCS在線監測技術的發展需求

随着我國VOCs監測、分析、去除等研究的深入,盡快建立并完善VOCs的監測技術标準及指南,優化和統一VOCs監測系統,加強監測過程中監測頻次和數據質量誤差控制,勢在必行;其次,目前應用最廣泛的測量技術存在分辨率低、時間長、化合物共溢等現象,而高質量的分析儀、專用監測儀器和自動監測系統多是國外引進。努力加強污染源在線監測技術的創新,實現高靈敏度、高時間分辨率以及連續在線自動化儀器國産化和市場化,迫在眉睫。


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