（环境工程专业论文）催化氧化法处理甲苯废气的实验研究.pdf

摘要 摘要 随着环境污染的日益突出，空气质量问题也越来越受到人们的关注。人们大量而 且大范围地使用挥发性有机化合物( v o l a t i l eo r g a n i cc o m p o u n d s ，v o c s ) ，使得水、土壤 和空气中都有v o c s 的存在，并且它们中的很多是有毒的，有些还能够诱发疾病、致癌 或致畸。目前，常用的v o c s 控制技术有吸附法、吸收法、冷凝法和燃烧法等，这些方 法控制和去除v o c s 的效果较好，但也仍存在许多不足。而光催化氧化法几乎可以分解 所有的有机化合物，并且反应条件温和，操作便利，最终产物通常只有c 0 2 和h 2 0 。因 此，光催化降解技术以其高效、深度降解和无二次污染等特点而广受重视，并成为处 理空气中v o c s 一种非常有效的方法。 本文拟采用溶胶凝胶法制备负载纳米t i 0 2 的泡沫镍网作为光催化剂，利用自制的 间歇式光催化反应装置对t i 0 2 光催化降解甲苯及另两种苯系物( 苯和二甲苯) 进行研 究，考察了光源、反应物初始浓度、催化剂面积、湿度、含氧量等环境因素对t i 0 2 光 催化降解甲苯效率的影响，并得至u t i 0 2 光催化降解甲苯的最佳条件；接着，对苯系物 中苯、甲苯和二甲苯的光降解和光催化降解效果进行比较，并测试了光催化剂的失活 与再生效果。 结果表明：苯、甲苯和二甲苯达到吸附平衡的时间分别为4 0m i l l 、4 0r a i n 和5 0m i l l ； 负载t i o - z 泡沫镍网对甲苯的光催化降解率初始阶段急剧上升，当反应到6 0 0r a i n 时， 光催化降解效率则缓慢增大到8 9 1 ，随后便趋于稳定；当甲苯初始浓度为5 2m g m 3 的光催化降解率达到最大，但当初始浓度升高到1 0 4m g m 3 时，其降解率反而下降到 8 1 2 ；在湿度为2 5 - 6 5 的范围内，随着湿度的增加，甲苯的降解率升高到最大为 8 9 7 ，则实验最佳湿度值为6 5 ；而当含氧量在5 - - , 2 1 的范围内，随着含氧量的 增加，甲苯的光催化降解效果也随之增大，因此实验最佳含氧量为2 1 ，即为标准空 气条件下；当开肩1 8 5n l n 和2 5 4n n 1 两支灯时，比开启其他两种结合形式的灯的光催 化降解效率要高；随着泡沫镍网面积的增大，其光催化降解率也随之升高，即催化剂 含量、光照面积与光催化降解效果成正对应关系；反应9 6 h 后的泡沫镍负载t i 0 2 光催 化剂样品较反应2 4 h 后的样品光催化降解率下降了近3 0 ；而经过紫外光照射再生3 h 广东工业大学硕士学位论文 后的样品其活性已恢复了7 0 左右，当紫外光照射再生1 2 h 后其活性能完全恢复。 关键词：光催化氧化；纳米t i 0 2 ：泡沫镍网；挥发性有机物；甲苯 a b s t r a c t a bs t r a c t a l o n gw i t ht h ee n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o ni sb e c o m i n gi n c r e a s i n g l ye x t r u d e ，p e o p l ep a y m o r ea n dm o r ea t t e n t i o nt ot h ea i rq u a l i t yp r o b l e m t h e nv o l a t i l eo r g a n i cc o m p o u n d s ( v o c s ) i su s e dn u m e r o u s l ya n de x t e n s i v e l yb yp e o p l e ，w h i c hm a k e si t sr e s i d u e se x i s t i n gi nt h ew a t e r , s o i la n da i r m o s to fv o c sa r ep o i s o n o u s ，s o m eo ft h e s ec a nb r m gi l l n e s sa n dc a r c i n o g e n i c o rt e r a t o g e n e s i s c u r r e n t l y ，t h ec o m m o nt e c h n i q u e so fd i s p o s i n gv o c sc o n t a i na d s o r p t i o n m e t h o d ，a b s o r p t i o nm e t h o d ，c o n d e n s a t i o nm e t h o da n dc o m b u s t i o nm e t h o da n de t c ，a l t h o u g h t h e s em e t h o d sc o u l d d i s p o s ev o c sv e r yw e l l b u tt h e r e a l s oe x i s tan u m b e ro f s h o r t a g e t h e n , p h o t o c a t a l y t i cd e g r a d a t i o nc a nd e c o m p o s ea l m o s ta l lt h eo r g a n i cc o m p o u n d s m o d e r a l ya n df a c i l i t i y , a n dt h e f i n a lp r o d u c tu s u s l l ya r ej u s tc 0 2a n dh 2 0 t h e e f o r e ， p h o t o c a t a l y s i st e c h n o l o g yc o m ei nf o ri m p o r t a n c ea l lc o u n t r yi nt h ew o r l db e c a u s eo fi t s c h a r a c t e ro fh i g h l ya c t i v e ，p r o f u n d i t yd e g r e d u a t i o na n dn os e c o n d a r yp o l l u t i o n , a n db e i n ga e f f i c i e n c ym e a s u r eo fd e a l i n gw i t hv o c s i nt h ea i r t h i st e x ti sa b o u tt oa d o p tt h ef o a mn i c k e lb o a r do fl o a d i n gt h en a n o - t i 0 2p r e p a r e db y s o l - g e lm e t h o da sp h o t o c a t a l y s tu s e i n gs e l f - m a d eb a t c h - p h o t o c a t a l y t i cr e a c t o r , a n ds t u d yo n t i 0 2p h o t o c a t a l y t i cd e g r a d a t i o nt o l u e n e ，b e n z e n ea n dx y l e n e ，m e a n t i m er e v i e wt h ee f f e c t so f v e l o c i t yo ft i 0 2p h o t o c a t a l y t i cd e g r a d a t i o nt o l u e n eb yt h e s ee n v i r o n m e n t a le l e m e n t s ，s u c h a sl i g h e s o u r ，i n i t i a lc o n c e n t r a t i o n , c a t a l y z e ra r e a , h u m i d i t ya n do x y g e nc o n t e n t ，i no r d e rt o f i n do u ti t so p t i m u mc o n d i t i o n ；t h e n , i ta l s oc o m p a r ep h o t o d e g r a d a t i o nw i t hp h o t o c a t a l y t i c d e g r a d a t i o ne f f e c to ft o l u e n e ，b e n z e n ea n dx y l e n e ，a n dt a k eat e s to nt h ei n a c t i v a t i o na n d r e g e n e r a t i o no f p h o t o c a t a l y s t t h er e s u l t so ft h e s et e s ti n d i c a t et h a tt h ee a c ha d s o r p t i o ne q u i l i b r i u mt i m eo fb e n z e n e a n dt o l u e n ea n dx y l e n ei s4 0 m i n , 4 0 m i na n d5 0 m i n ；p h o t o e a t a l y t i cd e g r a d a t i o ne f f i c i e n c eo f t o l u e n eb yf o a m e dn i c k e lb o a r dc o a t e dw i t hn a n o - t i 0 2r a p i d l yr i s ei nt h eb e g i n n i n g ，a n d s i n c et h er e a t i o nh a p p e n e d6 0 0 m i n , t h ep h o t o e a t a l y t i cd e g r a d a t i o ne f f i c i e n c yw a su pt o 8 9 1 s l o w n e s s l y ，t h e ng o n et oi n v a r i a n t ；w h i l et h ei n i t i a lc o n c e n t r a t i o no ft o l u e n ei s5 2 m g m 3 ，i t sd e g r a d a t i o ne f f i c i e n c yr e a c ht ot h em a x i m u m ；o nt h ec o n t r a r y ，t h ep h o t o e a t a l y t i c i i i 广东工业大学硕士学位论文 d e g r a d a t i o ne f f i c i e n c yw i l ld r o pd o w n81 2 ，w h e ni n i t i a lc o n c e n t r a t i o no ft o h e n er i s et o 10 4m g m 3 ；w h e nt h eh u m i d i t yi sa tt h er a n g eo f2 5 - 4 i 5 ，a l o n gw i t ht h ei n c r e a s eo ft h e h u m i d i t y , p h o t o e a t a l y t i cd e g r a d a t i o ne f f i c i e n c eo ft o l u e n ea l s or e a c ht ot h em a x i m u mb e i n g 8 9 7 ，s oo p t i m u mh u m i d r yo ft h et e s ti s6 5 ；i nas i m i l a rw a y , w h e no x y g e nc o n t e n ti s a t t h er a n g eo f 5 - 2 1 ，a l o n gw i t ht h ei n c r e a s eo f o x y g e nc o n t e n tp h o t o e a t a l y t i cd e g r a d a t i o n e f f i c i e n c eo ft o l u e n ea l s or e a c ht ot h em a x i m u m , s oo p t i m u mo x y g e nc o n t e n to ft h et e s ti s 2 1 ，n a m e l yb e i n ga ts t a n d a r da i rc o n d i t i o n ；w h e nt u m n i n go nt h eb o t ho fl i g h ti n18 5 r i m a n d2 5 4 n m , p h o t o e a t a l y t i cd e g r a d a t i o ne f f i c i e n c eo f t o h e n ei sb e t t e rt h a nt h eo t h e rc o m b i n e f o r m a l ；a l o n gw i t ht h ei n c r e a s eo ft h ea r e ao ft h ef o a mn i c k e ln e t ，p h o t o e a t a l y t i c d e g r a d a t i o ne f f i c i e n c eo ft o l u e n e a l s or i s e u p ，i t m e a n st h a tt h ec a t a l y z e rc o n t e n ta n d i l l u m i n a t i o na r e aw i t h p h o t o e a t a l y t i cd e g r a d a t i o n e f f i c i e n c ei s p r o r a t a c h a n g e d ； p h o t o e a t a l y t i cd e g r a d a t i o ne f f i c i e n c eo ff o a m e dn i c k e lb o a r dc o a t e dw i t hl l a n o - t i 0 2 c a t a l y z e rw i t hr e a c t i n g9 6 hi sl o w e r e da l m o s t3 0 t h a nt h es a m p l ew i t hr e a c t i n g 2 4 h ；m e a n w h i l e ，a f t e ru l t r a v i o l e ti r r a d i a t i o no f3 h , t h es a m p l e sa c t i v i t yr e c o v e r e d7 0 ，a n d i t sa c t i v i t yw i l lr e c o v e rc o m p l e t e l yw h e nt h et i m ee x t e n dt o12 h k e yw o r d s ：p h o t o c a t a l y t i co x i d a t i o n ；n a n o - t i 0 2 ；f o a m e dn i c k e lb o a r d ；v o l a t i l eo r g a n i c c o m p o u n d s ；t o l u e n e c o n t e n t s c o n t e n t s a b s t r a c ti nc h i n e s e i a b s t r a c ti ne n g f i s h i i i c o n t e n t si nc h i n e s e v c o n t e n t si ne n g l i s h v i i c h a p t e r1i n t r o d u c t i o n 1 1 1p r e f a c e 1 1 2t h es o u r c ea n d h a r mo f v o l a t i l eo r g a n i cg a si nt h ea i r 1 1 2 1t h es o u r c eo f v o l a t i l eo r g a n i cg a si nt h ea i r 1 1 2 2t h eh a r mo f v o l a t i l eo r g a n i cg a si nt h ea i r 3 1 3c o m m o n l yd i s p o s a lm e t h o do f v o c s 6 1 4c u r r e n ts i t u a t i o no f r e s e a c ho nh a n g d i n gv o c sw i t hp h o t o c a t a l y t i co x i d a t i o n 1 1 1 4 1t h e o r yo f t h ep h o t o c a t a l y t i co m d m i o n i1 1 4 2p r e p a r a t i o n a lm e t h o d o f t i 0 2p h o t o c a t a l y s t 1 2 1 4 3p a t ho f i m p r o v i n gt h ea c t i v i t yo f p h o t o c a t a l y s t 1 3 1 4 4t h ef a c t o ro f p h o t o c a t a l y t i co x i d a t i o nr e a c t i o n 16 1 4 5i n t e r m e d i a t ep r o d u c to f t h er e a c t i o n 18 。4 1 4 6t h ei n a c t i v a t i o na n dr e g e n e r a t i o no f p h o t o c a t a l y s t 2 0 1 5t h ec o n t e n ta n ds i g n i 矗c a n c eo f t h i st e x t 2 1 1 5 1t h es i g n i f i c a n c eo f t h i st e x t 2 1 1 5 2t h ec o n t e n to f t h i st e x t 2 2 c h a p t e r2e x p e r i m e n tp r o c e d u r ea n da p p r o a c h 2 4 2 1 t h ee q u i p m e n ta n de x p e r i m e n tp r o c e d u r e 2 4 2 2e x p e r i m e n t a la p p a r a t u sa n dr e a g e n t s 2 4 2 3p r e p a r a t i o no ff o a m e dn i c k e lb o a r dc o a t e dw i t hn a n o t i 0 2p h o t o c a t a l y s t 2 5 2 4e x p e r i m e n ta n a l y s i sa p p r o a c h 2 5 2 4 1w o r kc o n d i t i o no f g a sc h r o m a t o g r a m 2 5 2 4 2p r o t r a c t i n gt h es t a n d a r dc u r v e s 2 6 c h a p t e r3p r e l i m i n a r ys t u d yo fp h o t o e a t a l y t i cd e g r a d a t i o ne f f i c i e n e eo ft o l u e n e 2 9 一v t t 广东工业大学硕士学位论文 3 1e x p e r i m e n t a lc o n t e n t 2 9 3 1 1b l a n ke x p e r i m e n t 2 9 3 1 2a d s o r p t i o ne q u i l i b r i u me x p e r i m e n t 2 9 3 1 3p h o t o e a t a l y t i cd e g r a d a t i o ne f f i c i e n c eo ft o l u e n ew i t h f o a m e dn i c k e lb o a r d c o a t e dw i t hb r i i o t i 0 2p h o t o c a t a l y s t 3 0 3 2r e s u l ta n dd i s c u s s i o no f t h ei m p a c tf a c t o r 3 1 3 2 1e f f e c to f t h ei n i t i a lc o n c e n t r a t i o n 3 1 3 2 2e f f e c to f t h eh u m i d i t y 3 3 3 2 3e f f e c to f t h eo x y g e nc o n t e n t 3 4 3 2 4e f f e c to f t h ei l l u m i n a n t 3 6 3 2 5e f f e c to f t h ea r e ao f p h o t o c a t a l y s t 3 7 3 3t h ei n a c t i v a t i o na n dr e g e n e r a t i o ne x p e r i m e n to f p h o t o c a t a l y s t 3 8 3 4c o n c h s i o n ：j 3 9 c h a p t e r4r e s e a r c ho np h o t o d e g r a d a t i o na n dp h o t o c a t a l y t i cd e g r a d a t i o n o fb e n z e n e 4 0 4 1r e s e a r c ho np h o t o d e g r a d a t i o no f b e n z e n e ，t o l u e n ea n dx y l e n e 。4 0 4 2r e s e a r c ho np h o t o c a t a l y t i cd e g r a d a t i o no f b e n z e n e ，t o l u e n ea n dx y l e n e 4 1 4 2 1p h o t o c a l a l y t i cd e g r a d a t i o nc a p a b i l i t yo f f o a m e dn i c k e lb o a r dc o a t e dw i t h l l a n o - t i 0 2p h o t o c a t a l y s t 。4 1 4 2 2p h o t o c a l a l y t i cd e g r a d a t i o nc a p a b i l i t yo f t i t a n i u mn e t 4 1 4 2 3 c o m p r i n gt h ep h o t o c a t a l y t i cd e g r a d a t i o no f b e n z e n e ，t o l u e n ea n dx y l e n eb y d i f f e r e n tp h o t o c a t a l y s t 4 2 4 3 c o m p r i n gw i t ht h ee f f e c to fp h o t o d e g r a d a t i o na n dp h o t o c a t a l y t i cd e g r a d a t i o no f b e n z e n e ，t o l u e n ea n dx y l e n e 4 4 4 4c o n c l u s i o n 4 4 c o n c l u s i o n sa n dp r o s p e c t 4 6 r e f e r e n c e s 4 8 p u b f i c a f i o n sd u n n gm a s t e r p e r i o d 5 6 l n n o v a t i v e n e s sa n n o u n c e m e n t 5 7 a c k n o w l e d g e m e n t s 5 8 v i i i 第一幸绪论 第一章绪论 1 1 引言 近年来，随着经济的发展和城市化进程的不断加快，城市空气中挥发性有机物 ( v o l a t i l eo r g a n i cc o m p o u n d s ，v o c s ) 的污染问题越来越严重，并已成为影响城市可持 续发展中最突出和急待解决的问题之一。世界卫生组织( w h o ，1 9 8 9 ) 将v o c s 定义 为：熔点低于室温、沸点范围在5 0 - 2 6 0 c 之间的挥发性有机化合物。按化学结构一般 可分为八大类：烷类、芳烃类、烯类、卤烃类、醛类、酮类和其他化合物，它们中很 多具有致癌、致畸、致突变作用，其中至少有十几种被列入美国国家环境保护局( e p a ) 和我国国家环境保护总局确定的优先监测物质名录。城市空气中v o c s 的存在对人体健 康具有较大的危害性【1 1 ，并衍生出光化学污染以及臭味等问题，是近年来国内外颇受关 注的“有害空气污染物”( h a z a r d o u sa i rp o u u t a n t s ；h a p s ) 之一。因此，v o c s 的处理 越来越受到各国的重视，许多发达国家对此也颁布了相应的法令来限$ 0 v o c s 的排放， 并已成为大气污染控制中的一个热点问题。 目前，在已开发应用和研究的v o c s 处理技术中，吸收和吸附技术虽然较为成熟和 成型，但由于其处理设备容量有限，而吸附剂还存在需要再生等问题使得其应用受到 限制，而催化氧化技术不仅能够有效地解决传统技术对处理低浓度、大气量有机废气 不适用的难题，而且具有投资少、运行费用低，废气停留时间短，以及高效、稳定、 反应彻底且无二次污染的特点，同时还克服了传统方法运行费用高、反应器庞大等缺 陷，使得其在v o c s 污染治理领域具有更好的发展前途。 1 2 空气中v o c s 的来源及危害 1 2 1 空气中v o c s 的主要来源 挥发性有机物( v o c s ) 是一类有机化合物的统称。依据1 9 9 0 年美国联邦环保署空 气清净法修正案( u s a e p ac l e a na i ra c ta m e n d m e n t s ：c a a a ) 公告1 8 9 种有害空气污 染物中，v o c s 且p 占7 0 左右。目前在室内已鉴定出t 5 0 0 多种，多数室内v o c s 的单种 化合物浓度很低【2 1 ，一般不超过5 0 p 耐，但有些化合物，如甲醛和苯系物等具有普遍 性，在多数住宅和办公楼室内环境中基本都能检测出，并且其浓度也较高。表1 1 列举 广东工业大学硕士学位论文 出室内空气中常见的v o c s 污染物种类【3 叫。 表1 1 室内空气中常见v o c s 污染物 t a b l e1 1c o m m o n l yv o c sc o n t a m i n a n t si nt h ei n d o o ra i r v o c s 常见的检出物 脂肪烃慌矗烷、丙烷、环罂毒警鬻2 多鋈、壬烷、癸烷、十哺、 卤代烃_ - - 氯氟甲烷、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、三氯乙烯、氯苯、1 ，4 二氯苯 含氧烃 甲醛、乙醛、己醛甲醇、乙醇、丁艺乏嚣、2 。丙酮、乙酸乙酯、正醐丁酯、 芳香烃 苯、甲苯、乙苯、二甲苯、正丙基苯、苯乙烯、1 , 2 ，4 三甲基苯 多环芳烃萘、菲、苯并花 典型的挥发性有机污染物排放源可分为：人为排放源( 含固定源与移动源) 和自 然排放源( 含生物源与非生物源) 两大类，其中人为排放源大多为石化相关产业的生 产过程、产品消费行为及机动车尾气等。一般而言，石化类忉、表面涂装业、固定燃烧 源、电子业等相关产业是挥发性有机化合物的主要污染来源。然而，室内空气中v o c s 的污染来源还可从以下三个方面来分类【8 】： 第一，由室内环境背景材料所引发的污染源。据研究表明，新装修的房间、办公 室或其他公共场所，室g 马v o c s 污染均较为严重，这说明了现代化学合成的建筑和装饰 材料，以及装饰品的大量使用是首要的v o c s 污染源。并且，其中化纤地毯、地毯胶垫、 装饰或家具用人造板、胶合板、复合地板、家具涂层的树脂油漆、防锈涂料、隔热层 等都会散发出v o c s ，其主要包括乙醛、甲醛、噻唑苯、脂肪酸、丙烯酸盐、异氰酸盐、 萜烯等脂肪烃和芳香烃化合物【9 】。 第二，人员活动所产生的污染源。室内烹饪、使用清洁剂、杀虫剂及其它化学日 用品等，也是导致室内v o c s 浓度增加的重要原因。朱利中等f 1 0 】认为居民使用的樟脑丸、 杀虫剂挥发出的萘、菲和苯并芘等化合物是室内空气中多环芳烃的主要污染源；此外， 吸烟和人体自身新陈代谢也会散发出几十种v o c s ，主要为烷烃、醛类、苯类和卤代烃 等【1 。厨房燃料废气则含有甲醛和多环芳烃等，烹饪油烟也含有醛、酮、酯等十余种 v o c s 有害气体。 另外，其他的污染源还包括生活用品，如香水、染发剂、织物、衣服、清洁剂、 喷雾剂、杀虫剂、干洗剂；办公用具，如打印机、复写纸、修正液、胶水、橡皮；与 设备有关的来源，如空调设备中制冷剂泄漏，排烟口设计不合理和密封剂、清洁剂使 2 第一章绪论 用不当都会产生v o c s ；某些特定建筑中的某些特定场所，如石油制品加工厂、吸烟室、 实验室、印刷厂、健身房、美容院、地下室、工艺美术作品展览室等等。 同时，人类自身代谢物也是v o c s 的一个重要污染源。何正杰等【1 2 l 用气相色谱质谱 技术检测出密闭环境下人体呼出气中的挥发性成分有4 8 种，其中一氧化碳、氨、硫化 氢、苯乙烯、丙烯酸甲酯和萘的检出率为1 0 0 。人体汗液中也检测到9 种挥发性成分， 其中丙烯酸甲酯、氨基甲酸甲酯、茚、2 乙基四戊醛、甲基庚醇、吡咯、苯基氰等7 种 物质检出率为1 0 0 。人体尿液中检测出1 8 种挥发性成分，其中邻甲基异脲、1 乙基硫 2 一丙酮、2 丙基1 ，3 丁二烷、3 二甲基胺苯甲醇、吡咯、硫代苯甲酸、苯基氰检出率 为1 0 0 。粪便中检测到2 0 种挥发成分，其中乙醇、二甲基二硫、二甲基三硫、氧代苯 乙酸甲酯、苯基氰、二甲氧基甲酸甲酯检出率为1 0 0 1 1 3 】。 第三，室外空气引发的污染源。室外空气主要受机动车尾气、饮食业废气、工业 废气等影响。在城市区域内，机动车尾气成为室外最主要的v o c s 污染源。对机动车尾 气的分析结果表明【1 4 i ，汽车尾气中的v o c s 主要是单环芳烃和低碳数脂肪烃，如苯、甲， 苯、二甲苯和碳数为6 l l 的正烷烃、支链烷烃、环烷烃等，多环芳烃则是以菲和苯并 芘为主。， 1 2 2 空气中v o c s 的危害 挥发性有机物是常见的污染物，它与颗粒物一样，是另外一类大气污染物，对环 境、动植物的生长及人类健康会造成极大的危害。v o c s 大多数都具有光化学反应性【1 5 l ， 在紫外光的照射下，v o c s 会与大气中其他化学物质( 如n o x 等) 反应，形成二次污染 物( 如臭氧、高氧化物等) ，或者化学活性强的中间产物，造成对生态环境的危害。 而由光化学反应所产生的烟雾，除了降低能见度外，其产生的臭氧、过氧乙酰硝酸酯 ( p a n ) 和过氧苯酰硝酸酯( p b n ) 等物质还可能会引发呼吸系统疾病【1 6 1 7 l 。 由于v o c s 还具有渗透、脂溶以及挥发等特性，因此，人体若长期在无保护设施下 与其接触，或经由呼吸而大量吸入，会导致呼吸道、肺、肾、肝、神经系统、造血系 统及消化系统的病变。城市空气中某些v o c s 对人体健康具有致癌性、致畸胎性、致突 变性，以及可能造成皮肤、中枢神经系统、肝脏、肾脏等的慢性危害，其中苯、氯乙 烯、p a h s 已被证实为致癌物质【1 8 。1 9 】。m o l h a v e 考察- f t 2 0 l 多种不同浓度的t v o c 对人体健 康的影响，研究结果见表1 2 。 3 广东工业大学硕士学位论文 表1 2 挥发性有机物对人体健康的影响 t a b l e l - 2e f f e c t0 1 1h u m a nh e a l t hb yv o c s 注：a 表不曝露于低浓度所造成的健康危害： 表示露于低高度所造成的健康危害； 口表示疑似致癌物质。 同时，v o c s 的毒性还表现在可能会引起机体免疫水平失调，影响中枢神经系统功 能，出现头晕、头痛、嗜睡、无力、胸闷等症状，还影响消化系统，并出现食欲不振， 恶心等现象，严重时可能损伤肝脏和造血系统。v o c s 也是造成不良建筑物综合症的主 要原因之一。v o c s 还可能具有胚胎毒性。据调查【2 1 1 ，在怀孕期间接触v o c s 的职业妇 女，其胎儿畸形的发生率是非暴露组的8 1 3 倍，胎儿流产率增加2 5 ，低出生体重儿 的发生率是控制人群的5 倍还多。更严重的是目前经过专家研究论证确认，室内v o c s 中有2 0 多种为致癌物或致突变物质f 2 2 】。 另一方面，虽然v o c s 是许多气体的混合物，但其中每种化合物对人体的影响都具 有其特征性效应。其中危害严重的5 种化合物如下： 一，苯和苯系物主要来自于室内装修和家具中的涂料、油漆和黏合剂，由于材料 选择不当或者旌工工艺不合理，使新房内的苯和苯系物严重超标。而室内空气中的苯 4 第一章绪论 和苯系物污染对人体的造血机能危害极大，是诱发新生儿再生障碍性贫血和白血病的 主要原因。 二，甲醛是制造合成树脂、油漆、塑料以及人造纤维的原料，也是人造板工业中 制造三聚氰氨树脂胶、聚缩醛树脂、戊四醇醛树脂等的重要原料。室内装修或家具中 使用的材料，诸如胶合板、中密度纤维板、贴墙布、壁纸、化纤地毯、油漆、涂料、 粘合剂等等均不同程度地含有甲醛或可水解为甲醛的化学物质，这些残留的或分解出 来的甲醛会逐渐向周围环境中释放，最长释放期可达十几年。 甲醛是无色刺激性气体，对眼、鼻、喉、上呼吸道和皮肤均可产生明显的刺激作 用。空气中的甲醛低于1 3 r n g m 3 时，刺激作用较微小，但随着浓度的增加，刺激作 用增强。当高于6 5m g i n 3 时，会引起肺炎、肺水肿等损害，甚至造成死亡。动物实 验已经证实了甲醛的致癌性。流行病学也发现长期接触高浓度甲醛的人，可引起鼻腔、 口、咽、喉部癌，以及消化系统癌、肺癌、皮肤癌和白血病。国际癌症研究中心已建 议将甲醛作为人类可疑致癌物对待。 三，苯乙烯主要来源于溶剂，传真机，电脑，防水胶，木嵌板，洗涤剂等。它是 重要的工业生产原料和溶剂。其主要是经呼吸道吸入而引起中毒，也可经皮肤和消化 道吸收。其在体内经过微粒体混合功能氧化酶的转化，产生的中间氧化产物许多具有 生物毒性。苯乙烯的化学结构与致突变剂和致癌剂氯乙烯相似，经代谢活化也是一种 潜在的突变剂。长期接触苯乙烯可造成神经系统、视觉、消化系统、心血管系统等的 损害。 四，四氯乙烯来源于干洗织品，装饰家具覆盖物，污渍纺织洗涤剂，打印机等。 它又名全氯乙烯( p c e ) ，是无色易挥发液体，广泛用于干洗业和工业去污剂等，因 此也是室内v o c s 的重要污染物。它主要经呼吸道和皮肤吸收，在肝脏经细胞色素酶系 统氧化代谢生成二氯乙酸( t c a ) ，同时还可经谷胱甘肽s 转移酶系统，与谷胱甘肽 结合生成硫醇尿酸等，可引起接触者神经、肾脏和肝脏等多器官系统损伤，并导致肝 癌、肾癌的发生。 五，二甲苯主要来自于合成纤维、燃料、橡胶等，或隐藏在油漆、各种涂料的添 加剂以及各种胶粘剂、防水材料中，还可来自燃料和烟叶的燃烧。它可经呼吸道、皮 肤及消化道吸收，吸收的二甲苯在体内分布以脂肪组织和肾上腺中最多，后依次为骨 髓、脑、血液、肾和肝。人在短时间内吸入高浓度的甲苯或二甲苯，会出现中枢神经 5 广东工业大学项士学位论文 麻醉的症状，轻者头晕、恶心、胸闷、乏力，严重的会出现昏迷甚至因呼吸循环衰竭 而死亡。 1 3 常见的v o c s 处理方法 一一近年来，人们对有机废气治理控制技术的研究已取得了较大进展，也开发出了一 些卓有成效的技术方法，包括有吸收法【2 3 1 、吸附法鲫、生物法【2 5 l 、等离子技术 2 6 - 2 7 1 、 催化燃烧法【2 8 】及光催化氧化法等等。 ( 1 ) 吸收法 吸收法处理有机废气主要是利用液体吸收剂与废气直接接触，而将v o c s 转移到吸 收剂中。吸收按其机理可分为物理吸收和化学吸收，