1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
工业园区中边界污染气体的浓度不仅受工业园区无组织污染源的排放影响, 也受园区道路机动车尾气的扩散影响。 利用AG-FTIR-DA3000型开放光程傅里叶变换红外光谱（Open-FTIR）测量系统, 对厂区边界污染气体进行实时在线测量, 确定污染气体厂界实测浓度。 同时, 针对机动车尾气扩散影响厂区边界污染气体浓度的问题, 通过AG-FTIR-DX4000型便携式傅里叶变换红外光谱（FTIR）测量系统, 确定不同排放标准下机动车尾气污染源浓度。 利用便携式FTIR测量结果、 风速风向、 大气稳定度、 车流量等变量因素建立参考坐标, 给出了高斯扩散的数理模型。 并结合Open-FTIR, 对Open-FTIR的测量路径进行积分计算并构建点线源扩散模型, 从而建立各种排放标准的烟团线源扩散表。 将Open-FTIR实测浓度与构建的点线源扩散模型模拟浓度相结合, 分析工业园区边界污染气体的来源。 结果表明: 厂区边界污染气体主要包括一氧化碳、 甲烷、 乙烯、 乙醛、 丙烯、 甲醇、 丙醛、 异丁烯、 甲醛、 二氧化硫, 其中一氧化碳、 甲烷、 乙烯浓度受机动车尾气的扩散影响。 早晚高峰期时, 机动车尾气的扩散对边界污染气体浓度影响较大; 非高峰期, 在1:00时与4:00—6:00时浓度骤升, 出现高浓度点, 不符合机动车尾气模型排放规则, 主要受园区排放影响。 其最高浓度与集中浓度分别为: 5.50与4.00 mg·m-3; 1.85与1.60 mg·m-3; 78.00与40.00 μg·m-3。 对比扩散表, 符合尾气扩散浓度分布结果。 其他测量结果组分的最高值和平均值依次为: 1.65与1.40 mg·m-3; 2.60与1.27 mg·m-3; 43.53与11.40 mg·m-3; 310.23与839.05 μg·m-3; 76.32与38.96 μg·m-3; 47.70与25.20 μg·m-3; 1.33与1.16 mg·m-3。 该研究不仅实现了工业园区边界多组分污染气体的实时在线测量, 同时结合外场环境及便携式FTIR测量结果实现了边界污染气体浓度的混合测定。 为今后对工业园区边界污染气体的来源判断提供了一种分析思路。
厂区边界 机动车尾气 扩散模型 Factory boundary VOCs VOCs FTIR FTIR Motor vehicle exhaust Diffusion model 光谱学与光谱分析
2022, 42(12): 3762
1 1.常州大学 精细石油化工江苏省重点实验室, 常州 213164
2 2.常州大学 江苏省油气储运技术重点实验室, 常州 213016
3 3.上海海关 工业品与原材料检测技术中心, 上海 200135
介孔有机-无机复合氧化硅空心球(MOSs)在碱性条件下以反向胶束为模板经过正硅酸乙酯(TEOS)和1,2-双(三乙氧基甲硅烷基)乙烷(BTSE)共缩合被成功合成, 并通过不同手段对样品的结构和性能进行表征。MOSs用于去除挥发性有机物(VOCs), 研究其对水蒸气、正己烷、甲苯和92#汽油的静态吸附性能, 并以商业硅胶(SG)和活性炭(AC)为参考。实验结果发现, 初始BTSE/(BTSE+TEOS) 摩尔比为10%时, (MOS-10%)的样品具有均匀的中空介观结构和最大的VOCs吸附容量(1.28 g·g-1正己烷, 1.25 g·g-1甲苯和1.14 g·g-1 92#汽油), 静态水蒸气吸附量最小(0.630 g·g-1)。通过穿透曲线评估单一组分VOC(正己烷或甲苯)在MOS-10%上的动态吸附行为, 动态正己烷和甲苯吸附结果以及高湿度条件下的正己烷吸附性能表明, 与商业吸附剂相比, MOS-10%具有最佳的穿透时间、吸附能力和疏水性。对于二元组分同时吸附(正己烷和甲苯), MOS-10%的正己烷吸附性能优于甲苯。介孔有机-无机复合氧化硅空心球的动态VOCs吸附容量较大归因于有机基团、表面积和孔体积的共同作用。MOSs的VOCs去除能力强和可回收性优良, 显示出巨大的VOCs捕获潜力。
介孔有机-无机氧化硅空心球 VOCs吸附 稳定性 解吸 mesoporous organic-inorganic hybrid siliceous hollow sphere VOCs adsorption stability desorption
中国计量大学, 光学与电子科技学院 浙江 杭州 310018
为了实现在狭窄环境中对挥发性有机物进行有效探测, 本文提出了一种基于探针结构的光纤挥发性有机物传感器。该传感器是由一段单模光纤与一段长度约为130m的空芯光纤相连, 其中空芯光纤内嵌厚度约15m的聚二甲基硅氧烷薄膜, 通过组合最终得到的传感器的尺寸仅为150m。单模光纤、空芯光纤和聚二甲基硅氧烷薄膜一起组成法布里-珀罗腔干涉仪。聚二甲基硅氧烷薄膜吸收挥发性有机物气体时会引起其自身的体积膨胀使得法布里-珀罗的腔长发生变化从而导致干涉波长发生漂移。实验结果表明: 首先, 所提出基于探针结构的光纤挥发性有机物传感器在0～900?0ppm异丙醇浓度测量范围内的灵敏度为2.0pm/ppm, 当光谱仪的最小分辨率为0.02nm时, 传感器对挥发性有机物的检测下限为10ppm。其次, 该传感器还表现出较好的稳定性和重复性, 在30 min的稳定性测试实验中, 该传感器的实际测量误差范围为±30ppm, 说明具有较好的稳定性。三次重复性实验也验证了该传感器具有较好的重复性。最后, 该传感器的响应时间小于42s, 说明具有较快的响应速度。总体来说, 该传感器在检测挥发性有机物方面具有较高的灵敏度和较低的检测下限, 具有良好的稳定性和重复性, 响应速度快。而且传感器本身制作成本较低, 生产工艺简单, 可以实现大规模生产制造。在测量时, 该传感器不受空间环境的限制, 可以实现在狭窄的环境中挥发性有机物的探测。
光纤传感器 聚二甲基硅氧烷薄膜 法布里-珀罗腔干涉仪 挥发性有机物 fiber optic sensor polydimethylsiloxane film Fabry-Perot cavity interferometer VOCs
1 齐齐哈尔大学 化学与化学工程学院, 齐齐哈尔 161006
2 广东石油化工学院 化学学院, 茂名 525000
以有机化合物作为助剂合成纳米材料, 可调控材料的形貌和结构, 进而影响材料的催化和电化学性能。以乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA-2Na)为助剂, 乙酸钴为钴源, 利用水热法合成Co3O4纳米材料, 测定材料的结构和气敏性能, 研究其结构与气敏性能的关系, 并探讨EDTA-2Na在材料合成中的作用机制。结果表明, Co 2+与EDTA 2-形成的配合物调控Co3O4晶核的生长方向, 形成了边长约为50 nm的六边形介孔纳米片。在205 ℃下, 利用该材料构筑的气敏传感器对100×10 -6甲苯响应值约为104, 在225 ℃下对100×10 -6丙酮的响应值约为70。该传感器对甲苯和丙酮等挥发性有机化合物(VOCs)的高响应性能是由于EDTA-2Na辅助合成的Co3O4表面存在的大量缺陷, 提高了吸附氧含量。另外, 介孔结构和较大的比表面积有利于VOCs的吸附、表面反应和扩散。本研究提供了一种添加EDTA-2Na辅助合成Co3O4纳米材料并获得高响应VOCs气体传感器的有效方法。
Co3O4乙二胺四乙酸二钠 水热 VOCs传感器 Co3O4 EDTA-2Na hydrothermal VOCs gas sensing
1 中国科学院 上海硅酸盐研究所, 高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室, 上海 200050
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 上海科技大学 物理科学与技术学院, 上海 200050
4 北京大学 化学与分子工程学院, 稀土材料化学及应用国家重点实验室, 北京 100871
高活性催化剂是挥发性有机化合物(VOCs)催化氧化消除的关键因素。本研究通过简单的共沉淀法成功制备了具有高比表面积的非晶介孔磷掺杂氧化钛负载铂催化剂(Pt/ATO-P)。通过P掺杂, 既可获得非晶介孔结构, 又可获得高ATO-P比表面积(可达278.9 m2·g-1)。非晶介孔Pt/ATO-P催化剂显示出优异的VOCs催化氧化性能和良好的热稳定性。Pt/ATO-P样品在空速为36000 mL·h-1·g-1、甲苯浓度为10000 mL·m-3的反应条件下, 对甲苯催化氧化的T50和T90(实现50%和90%转化率所需的温度)分别为130 ℃和140 ℃, 明显优于无磷催化剂Pt/TiO2。这些发现可以为拓展非晶介孔磷化材料在环境净化和能源转化等领域的应用提供重要参考。
非晶介孔材料 磷掺杂非晶氧化钛 铂纳米颗粒 甲苯催化氧化 VOCs消除 amorphous mesoporous structure phosphated TiO2 Pt nanoparticle toluene oxidation VOCs removal
1 合肥工业大学化学与化工学院, 合肥 230009
2 合肥工业大学材料科学与工程学院, 合肥 230009
利用光化学还原法将Ag纳米粒子沉积到三维SiO2干凝胶中, 制备了三维SiO2-Ag多孔复合结构基底。该材料具有大的比表面积、高孔隙率、表面具有高浓度的硅羟基(Si-OH), 赋予了该材料优良的物理和化学吸附作用, 实现了对VOCs的高效吸附和捕获能力。Ag纳米粒子的SERS增强作用, 使得该基底高灵敏性地探测到了目标气体分子。该基底具有极佳的SERS信号均一性, 以甲苯气体作为分析模型, 随机20个点的主振动峰785 cm-1、1002 cm-1、1210 cm-1的相对标准偏差值(RSD)分别为1.59 %, 1.40 %和2.08 %; 基底稳定性测试表明, 40天后的基底仍能保留77.68%的SERS活性; 该基底对甲苯气体的检测浓度可低至187 ppm。此外, SiO2-Ag基底成功实现了对二种和三种混合气体的高灵敏探测。
多孔结构 拉曼光谱 挥发性有机物 SiO2-Ag SiO2-Ag porous structure Raman spectroscopy VOCs SERS SERS
合肥京东方显示技术有限公司，安徽 合肥 230012
为掌握和了解TFT-LCD行业生产过程中，各工艺环节挥发性有机物(VOCs)的排放特征，以国内某TFT-LCD制造公司为例，研究了各生产车间的VOCs浓度分布。结果表明：阵列生产车间VOCs均值浓度最高，波动范围为4.14~11.19×10-6(1~12月)； 彩膜(CF)生产车间光刻胶成分比较复杂，绿胶产线VOCs均值浓度最高，为4.6~14.50×10-6(1~12月)；阵列和CF车间VCD区域，VOCs浓度最高；降低TFT-LCD生产车间VOCs的浓度关键在于源头控制，投加沸石转轮吸附设备对生产车间VOCs浓度的降低具有很明显的作用，可以去除大约60.71%~71.33%的有机废气。
TFT-LCD生产 排放特征 光刻胶 TFT-LCD production VOCs VOCs emission characteristics photoresist
浙江工业大学 化学工程学院, 绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地, 杭州 310014
采用直接吸附法制备了Pd负载量为0.03% (质量分数)的Pd/γ-Al2O3和Pd/CeO2/γ-Al2O3催化剂, 并用于评价VOCs的催化氧化性能。通过X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附(BET)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、氢气程序升温还原(H2-TPR)等对催化剂的结构和表面性能进行了表征。结果表明, 在VOCs体积分数为0.1%, 空速(GHSV)为18000 mL/(g·h)条件下, Pd/CeO2/γ-Al2O3催化剂上甲苯、丙酮和乙酸乙酯实现98%转化率的温度分别为205、220和275 ℃, 比Pd/γ-Al2O3分别降低了15、15和20 ℃, 而且即使在较高的气体空速下, Pd/CeO2/ γ-Al2O3催化剂仍能展现出优异的催化氧化性能, 且具有很好的稳定性和选择性。氧化铈的加入对材料的物理化学性质和催化活性有一定的影响, 其中Pd/CeO2/γ-Al2O3含有Ce 3+和高含量的PdO, 活性物种主要以PdO形式均匀地分散在载体γ-Al2O3表面。另外, PdO与非化学计量的CeO2之间的金属-载体相互作用增强了Pd/CeO2/γ-Al2O3催化氧化性能。
Pd/CeO2/γ-Al2O3 铈 甲苯 挥发性有机物 催化氧化 Pd/CeO2/γ-Al2O3 cerium toluene Volatile organic compounds (VOCs) catalytic oxidation
School of Environmental Science and Technology, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
首先利用F127作为软模板, 采用蒸汽辅助晶化法合成出具有一定介孔结构的多级孔ZSM-5分子筛, 然后采用等体积浸渍法负载铂, 成功制备了载铂的多级孔ZSM-5分子筛催化剂。利用X射线衍射(XRD)、氮气吸附等温线(N2 isotherm)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对制备的催化剂进行了表征, 并将催化剂用于邻二甲苯的吸附和催化燃烧反应, 最后考察了催化剂“吸附-催化燃烧”循环脱除邻二甲苯的性能。结果表明, 与传统ZSM-5分子筛相比, 多级孔ZSM-5分子筛结晶度略有下降, 但是介孔度和孔体积明显提升。介孔结构与微孔结构并存, 极大提升了多级孔ZSM-5分子筛对邻二甲苯的吸附能力, 其饱和吸附量达到了传统ZSM-5分子筛的约8倍。此外, 介孔结构的存在提高了铂的分散度, 使得载铂多级孔ZSM-5分子筛具有最佳的催化燃烧邻二甲苯性能, 三次“吸附-催化燃烧”循环使用后的吸附容量依然基本保持不变, 并且在催化燃烧过程中无二次污染物生成, 具有较高的吸附容量和循环使用稳定性。
Pt-based catalysts hierarchical zeolites VOCs adsorption catalytic combustion 负载铂催化剂 多级孔分子筛 挥发性有机物 吸附 催化燃烧
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学,安徽 合肥,230026
为了研究机场排放对环境大气的影响,在2014年12月10日到16日,采用掩日通量遥测傅里叶红外技术(SOF-FTIR)对北京首都国际机场的乙烯(C2H4)、 己烷(C6H14)和一氧化碳(CO)排放进行了研究。分析了三种组份的特征浓度值及其变化趋势,结果表明三者的特征浓度值变化趋势上具有高度相关性；机场乙烯的平均柱浓度为13.18 ppm, 己烷的平均柱浓度为97.82 ppm, 一氧化碳的平均柱浓度为3065.56 ppm。通过结合国际民航组织发布的测量数据,得到该机场乙烯和己烷的排放量分别达到碳氢化合物排放总量的3.32%和66.96%。 文章结果表明,掩日通量遥测FTIR技术与ICAO的数据具有较好的一致性,为评估飞机排放提供数据支撑。
光谱学 飞机尾气 特征浓度 挥发性有机物 spectroscopy SOF-FTIR SOF-FTIR aircraft exhaust characteristic concentration VOCs
