【吸附法去除室內(nèi)揮發(fā)性有機污染物探究6200字（論文）】

VII吸附法去除室內(nèi)揮發(fā)性有機污染物研究目錄TOC\o"1-2"\h\u9520吸附法去除室內(nèi)揮發(fā)性有機污染物研究 15457一、引言 114498二、室內(nèi)揮發(fā)性有機物研究現(xiàn)狀 232003三、室內(nèi)揮發(fā)有機物及危害 218576（一）苯和苯系物 228871（二）甲醛 36327（三）苯乙烯 315260（四）四氯乙烯 319844（五）二甲苯 42037四、常見吸附劑 410324（一）普通吸附劑 414227（二）金屬－有機骨架材料 523152五、室內(nèi)有機污染物去除方法 523291（一）常用去除法 519747（二）工業(yè)消除法與回收法 619902六、結(jié)論 728519參考文獻： 7摘要：室內(nèi)環(huán)境中的揮發(fā)性有機化合物對環(huán)境和人體健康均具有嚴(yán)重危害，不同程度地影響著人類的生活。目前，中國的室內(nèi)環(huán)境污染狀況形勢依舊十分嚴(yán)峻。對此應(yīng)提高人們對室內(nèi)空間的環(huán)境污染問題的重視，對其進行預(yù)防與控制，從而改善與優(yōu)化人民的居住環(huán)境，是我國實現(xiàn)現(xiàn)代化強國與民族復(fù)興夢歷程中的重要問題。以室內(nèi)空間環(huán)境中的揮發(fā)性有機化合物（揮發(fā)性有機化合物）為目標(biāo)污染物，選擇合適的吸附劑，并研究其對目標(biāo)污染物的選擇性和吸附性，以期為凈化室內(nèi)空氣提供新思路。關(guān)鍵詞：揮發(fā)性有機化合物；吸附；活性炭一、引言一直以來，人們認為空氣污染最嚴(yán)重的是室外；而室內(nèi)同樣存在著許多揮發(fā)性有機污染物，其對人們健康的影響遠比室外嚴(yán)重。室內(nèi)空氣污染的空氣污染通常是室外空氣污染的兩到三倍，在某些情況下，甚至可能超過一百倍。所處的空氣質(zhì)量下降會使得人們的注意力分散，工作效率低下。在嚴(yán)重情況下，它還會引起頭痛、惡心、疲勞、皮膚發(fā)紅和腫脹等癥狀。室內(nèi)可檢測到三百多種污染物，百分之六十八的人類疾病與室內(nèi)空氣污染有關(guān)。人們渴望改善日益惡劣的生活和辦公環(huán)境，提高生活質(zhì)量。二、室內(nèi)揮發(fā)性有機物研究現(xiàn)狀在定義上，揮發(fā)性有機化合物（揮發(fā)性有機化合物）沸點在攝氏50?250度之間.室溫下作為蒸汽存在于空氣中的有機物。揮發(fā)性有機化合物的主要成分是鹵代烴、氮烴、氫化合物和含氧碳氫化合物。致畸形多環(huán)芳烴和致癌芳烴是危害人類健康的主要物質(zhì)之一。此外，如果人體長期暴露或吸入，會對神經(jīng)系統(tǒng)和造血功能造成損害，甚至導(dǎo)致癌癥或死亡。還有部分認為揮發(fā)性有機化合物是PM2.5的罪魁禍?zhǔn)?。?dāng)下，揮發(fā)性有機化合物的消除法和回收法是工業(yè)上常用的兩種去除方式。其中，回收吸附法以其設(shè)備簡單、運行成本低、可回收等優(yōu)點成為回收法中的有效技術(shù)之一。吸附法處理揮發(fā)性有機化合物的關(guān)鍵是選擇吸附劑。吸附劑種類繁多，開發(fā)高效新型吸附劑是該技術(shù)的研究熱點：此外，分析了吸附法對去除效果的影響，總結(jié)了揮發(fā)性有機化合物在吸附方面的研究進展，展望了吸附法去除揮發(fā)性有機化合物的研究方向。三、室內(nèi)揮發(fā)有機物及危害揮發(fā)性有機化合物（VolatileOrganicCompounds）可分為八類，包括烷烴類、烯烴類、芳香烴類、增高等REF_Ref17940\n\h[1]。揮發(fā)性有機化合物中的苯系物，是指苯，甲苯、乙苯、二甲基苯一類的總稱，其苯系物的揮發(fā)性和溶解性強，很容易污染大氣和水環(huán)境；進而危害人類的健康。許多國家已將苯系物列為需要重點監(jiān)測、優(yōu)先控制的污染物，美國的40多種常見有機污染物中，苯系物列為前9位，我國也將甲苯、乙苯、對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯列入水環(huán)境中優(yōu)先控制的污染物黑名單中REF_Ref17979\n\h[2]。揮發(fā)性有機化合物的毒性發(fā)作會引起人體免疫水平失衡，影響人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能，出現(xiàn)頭暈、頭痛、嗜睡、虛弱、胸悶等癥狀，以及會影響消化系統(tǒng)，食欲不振和惡心。在更嚴(yán)重情況下，它會可能會害肝臟和造血系統(tǒng)，并出現(xiàn)過敏反應(yīng)。揮發(fā)性有機化合物的毒性發(fā)作也可能誘發(fā)胚胎毒性。根據(jù)調(diào)查，在懷孕期間進行與揮發(fā)性有機化合物相關(guān)的職業(yè)女性。胎中嬰兒畸形的發(fā)生率是未暴露組的8-13倍。胎中嬰兒的流產(chǎn)率增加了百分之二十五。剛出生嬰兒的病發(fā)率是對照人群的五倍以上。據(jù)專家研究論證，揮發(fā)性有機化合物類室內(nèi)氣體還存在著有二十多種致癌物或致突變物質(zhì)。（一）苯和苯系物苯是一種無色液體，具有特殊的芳香氣味、揮發(fā)性和易燃性。但由于脫脂，頻繁接觸苯會使皮膚干燥剝皮，甚至有些還會出現(xiàn)過敏性濕疹；人體長時間處于吸入苯的狀態(tài)很可能會出現(xiàn)再生障礙性貧血。建筑裝飾中廣泛使用的化工原料是苯的主要來源，例如裝修涂料。在裝修涂料成膜和固化過程中，涂料中含有的甲醛、苯等揮發(fā)性成分會從涂料中釋放出來，造成污染。室內(nèi)空間裝修與家具中的所用的涂料、油漆和粘黏合劑也是苯和苯系物主要來源。當(dāng)室內(nèi)裝修設(shè)計的材料選擇不當(dāng)或因施工過程中的不合理行為，都會使該室內(nèi)空間中的苯和苯系物嚴(yán)重超標(biāo)。室內(nèi)環(huán)境空間中苯和苯系物的污染會對人體造血功能構(gòu)成嚴(yán)重的危害，并且是剛出生嬰兒出現(xiàn)再生障礙性貧血病和白血病的主要原因。（二）甲醛目前甲醛是合成樹脂、涂層、塑料、人造纖維的生產(chǎn)原料。另外，在木質(zhì)面板產(chǎn)業(yè)鏈上，尿素甲醛樹脂膠粘劑、三聚氰胺樹脂膠粘劑、聚縮醛樹脂、季戊四醇醛樹脂和酚醛樹脂膠粘劑是膠粘劑制造的主要原料。用于室內(nèi)空間裝飾或家具的材料，如膠合板、塊板、中密度纖維板、粒子板、墻體材料、壁紙、化學(xué)纖維墊、涂料、涂層、黏合劑等，均含有甲醛或化學(xué)物質(zhì)，可水解成各種角度制劑這種殘留或降解的甲醛逐漸釋放到周邊地區(qū)，最大釋放時間超過10年。當(dāng)空氣中甲醛濃度低于1.3μM-3時，刺激作用很小。隨著濃度的增加，刺激作用增強，超過百分之六十五會造成肺炎、肺水腫等身體損害，甚至可能造成死亡。理論研究作用的動物實驗確實了甲醛所含的致癌性。流行病學(xué)研究表明，人體長期暴露于高水平甲醛可能導(dǎo)致鼻腔、口腔、喉嚨、喉嚨、消化道、肺癌、皮膚癌及白血病癌癥。癌癥研究中心提示，甲醛應(yīng)被提為疑似人的可致癌物質(zhì)。人們普遍暴露在低水平的甲醛中，所以更擔(dān)心低水平的甲醛對健康的影響。長期暴露于低濃度甲醛（0.0017~0.068mg·m－3）癥狀的強度雖然是輕度，但其癥狀與甲醛急性效應(yīng)一致。（三）苯乙烯溶劑、涂料、污垢、清漆、傳真機、計算機工作站、打印機、混合物、不易泄漏橡膠、防水粘接劑、木面板、地毯、地板粘接劑、污垢、纖維洗滌劑、發(fā)泡塑料等都是苯乙烯的主要來源。苯乙烯是工業(yè)生產(chǎn)的重要原料和溶劑。人體會因通過呼吸道吸入蒸汽而中毒。但它也可經(jīng)過人體的皮膚和消化道吸收進入體內(nèi)后，微粒體轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的中間氧化產(chǎn)物具有多種生物毒性。苯乙烯的化學(xué)組成類似于引起突變和致癌物質(zhì)的乙烯基中氯化物的化學(xué)組成。它也是代謝活化后的潛在誘變劑。其中間代謝物－7-8－環(huán)氧化物是一種強直接誘變劑。長期暴露于苯乙烯中會損傷神經(jīng)系統(tǒng)、視力、消化系統(tǒng)及心血管系統(tǒng)。（四）四氯乙烯四氯乙烯主要源自于干洗織物、裝飾性家具覆蓋物、污水、紡織洗滌劑、傳真機、計算機終端和打印機。被稱為全氯乙烯（PCE）的氯乙烯是一種無色揮發(fā)性液體，廣泛用于化學(xué)清洗工業(yè)和工業(yè)洗滌劑中。四氯乙烯主要通過呼吸道及皮膚吸收，它被肝臟中的細胞色素P450酶系統(tǒng)氧化和代謝，產(chǎn)生二氯乙酸（1a）。同時，它與谷胱甘肽結(jié)合，通過谷胱甘肽－S－轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)產(chǎn)生硫氨酸，可能損傷神經(jīng)、腎臟和肝臟等幾個器官系統(tǒng)，導(dǎo)致肝臟和腎癌。（五）二甲苯二甲苯屬于芳香烴類。在短時間內(nèi)吸入高濃度的甲苯和二甲苯，會引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)麻醉、輕度頭暈、惡心、胸部壓迫感和疲勞、嚴(yán)重昏迷，甚至因呼吸道和循環(huán)系統(tǒng)障礙而死亡等癥狀。它主要來自合成纖維、塑料、燃料、橡膠等。它隱藏在涂料、各種涂層的添加劑、黏合劑和防水材料中，還可以來自煙葉的燃料和燃燒。二甲苯來自溶劑、殺蟲劑、聚酯纖維、膠帶、黏合劑、壁紙、油漆、濕處理復(fù)印機、紙板產(chǎn)品和地毯。二甲苯可通過呼吸道、皮膚和消化道被吸收。蒸汽通過呼吸道進入人體，一些蒸汽通過呼吸道釋放。攝入的脂肪主要分布在脂肪組織及腎上腺。接下來是骨髓、大腦、血液、腎臟、肝臟。四、常見吸附劑（一）普通吸附劑工業(yè)吸附劑的需要滿足是：具有巨大內(nèi)正方體表面積和大吸附容量的多孔輔助材料。本身它對氣體分子有很強的吸附性地。吸附速度比快，再生高性能好。具有足夠的機械強度很高和對酸、堿、水、高溫的適應(yīng)性。當(dāng)用于物理吸附時，它應(yīng)該具有化學(xué)穩(wěn)定性和低價格。結(jié)合以上特性，工業(yè)所常用的吸附劑有活性炭、硅膠、活性氧化鋁、分子篩、沸石等。1.活性炭活性炭是一種常用的吸附劑。由于其疏水性，主要用于吸附濕空氣中的有機溶劑、惡臭物質(zhì)、S02、NO或煙氣中的其他有害氣體?；钚蕴坑擅?、石油焦、木材和果殼等多種含碳物質(zhì)制成，這些物質(zhì)在低于773k的溫度下碳化，然后用蒸汽活化。活性炭的顆粒形狀為柱狀、球形和粉末狀，它具有表面積大、吸附解吸快、性能強大穩(wěn)定、耐滲入等優(yōu)點。但是，它是可燃的，使用溫度一般不超過200℃。2.硅膠硅膠是一種強親水性的吸附材料。其吸附容量可達自身質(zhì)量的50%，吸濕后吸附容量降低。因此，它通常用于高含水量氣體的干燥和脫水，碳氫化合物氣體的回收，以及干燥后有害廢氣的吸附。硅膠由硅酸制成，經(jīng)過脫水，脫水后得到結(jié)晶硅膠，然后用硅酸鈉洗滌。3.活性氧化鋁活性氧化鋁可用于其他氣體和液體的干燥、石油氣的精粹、脫硫和脫氫，以及含氟廢氣的處理。在嚴(yán)格控制升溫的條件下，將含水氧化鋁加熱電解質(zhì)失衡，制備出具有良好機械足夠的強度的多孔活性氧化鋁。4.分子篩分子篩廣泛應(yīng)用于脫硫、脫硝、汞蒸氣凈化等有害氣體的吸附廢氣處理。沸石是一種含有立方離子的合成沸石。由于其孔徑整齊、均勻，可以選擇性吸附直徑小于一定尺寸的分子，因此具有很強的吸附選擇性。由于分子篩的內(nèi)表面積大，吸附能力強。一般來說，小分子污染物應(yīng)使用分子篩，大分子污染物應(yīng)使用活性炭或硅膠。無機污染物應(yīng)使用活性氧化鋁或硅膠，有機蒸汽或非極性分子應(yīng)使用活性炭。（二）金屬－有機骨架材料金屬－有機骨架化合物（簡稱MOFs）是由過渡金屬與有機配體通過配位鍵連接而成的一類有機－無機雜化晶態(tài)多孔材料，是一種具有二維或三維的開放框架、包含潛在空隙的配位聚合物，可認為是對氣體有吸附性能的配位聚合物。與傳統(tǒng)材料相比，金屬－有機骨架材料具有拓撲結(jié)構(gòu)多樣、比表面積大（可達6000m2·g-1）REF_Ref18051\n\h[6]、孔隙率及易化學(xué)性修飾等特點，因此，在物理、化學(xué)、材料等學(xué)科領(lǐng)域被廣泛研究。近年來，MOFs材料由于擁有巨大的自由體積、可調(diào)控的規(guī)則孔道結(jié)構(gòu)以及優(yōu)秀的穩(wěn)定性，在氣體吸附與儲存領(lǐng)域備受關(guān)注，被廣泛研究于氫氣、甲烷儲存，二氧化碳、有害氣體捕獲等REF_Ref18077\n\h[7]。MOFs材料在揮發(fā)性有機化合物吸附領(lǐng)域也擁有應(yīng)用與研究，如，MC-500-6REF_Ref18116\n\h[8]在T=298K條件下苯吸附量為999.8m3/g；Uio-66-NH2REF_Ref18139\n\h[9]在T=298K條件下甲苯吸附量可達147m3/gREF_Ref29969\n\h[10]；H-MOZsREF_Ref29998\n\h[11]在T=298K條件下甲苯吸附量為296.7m3/g，二甲苯吸附量為148.2m3/g；CNT@MOF-68(AlREF_Ref18250\n\h[12]在CO=2000ppm、CNT含量=0.75%條件下苯酚吸附量可達341.1m3/g。其吸附機理可分為靜電相互作用、孔道填充吸附作用、疏水鍵作用、氫鍵作用、π_π鍵作用、范德華力、庫侖作用等REF_Ref29969\n\h[10]。除氣體領(lǐng)域外，金屬－有機骨架材料作為除沸石外的又一種新型多孔材料，其孔徑結(jié)構(gòu)與沸石相似，且骨架具有柔韌性，這使得其在藥物輸送熒光探針等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用。五、室內(nèi)有機污染物去除方法（一）常用去除法1.優(yōu)化通風(fēng)環(huán)境在室內(nèi)污染防治中，通過一次又一次優(yōu)化升級室內(nèi)通風(fēng)設(shè)施設(shè)備，實現(xiàn)室內(nèi)外空氣的循環(huán)系統(tǒng)，第一時間排放室內(nèi)氣態(tài)污染物。該方法應(yīng)用疊加改善效果好，經(jīng)濟實用。在具體應(yīng)用過程中，如果以此選擇門窗的位置的選擇和尺寸來顯示通風(fēng)綜合效果。例如，加強室內(nèi)門窗間的熱量交換曲線設(shè)計你可以更棒地改善效果家居室內(nèi)。不僅如此，通過對整個建筑的通風(fēng)大膽設(shè)計，也能起到實用后期效果。采取對通風(fēng)口的有效設(shè)計，它能更大地保證整個建筑內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)的使用便利性。能夠滿足其室內(nèi)空間環(huán)境的通風(fēng)明確要求，從而達到環(huán)保入住的效果。2.加強物理吸附物理吸附方法也可以有效地預(yù)防和控制室內(nèi)污染。因此，在正式進行入住前，就可在室內(nèi)角落放置一些較強的吸附能力增強的重要材料，以吸附室內(nèi)污染氣體。一般來說，更多的材料，如活性炭或竹炭，將用于物理吸附，不僅直接去除室內(nèi)污染物，而且方便實用，不會產(chǎn)生這一類的污染。3.結(jié)合植物凈化時間的推移人們生活質(zhì)量的也在不斷地提高，在室內(nèi)污染防治的過程中，也既能最大限度地結(jié)合植物類型的凈化更好的效果，不停優(yōu)化室內(nèi)空氣污染物。包括，在室內(nèi)放置琴葉榕和菊花可以更好地吸收室內(nèi)空間氣體中的苯類化合物。室內(nèi)放養(yǎng)蘆薈也能更好地吸收室內(nèi)中的二氧化碳并釋放大量空氣中的氧氣。在室內(nèi)放置綠蘿吊蘭也可以吸收室內(nèi)空間環(huán)境中的甲醛氣體、一氧化碳和其他有害物質(zhì)。各種方式種植花草植物，除了凈化了室內(nèi)通風(fēng)換氣，因此周邊的環(huán)境也得到了更好的美化。（二）工業(yè)消除法與回收法目前針對工業(yè)揮發(fā)性有機化合物處理技術(shù)主要為消除法和回收法。1.消除法通過化學(xué)或生物反應(yīng)，利用光、熱、催化劑和微生物等將有機物轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳，如熱氧化燃燒、生物氧化、電暈法、等離子體分解法、光分解法等。如燃燒法，適用于可燃組分濃度較高、熱值較高的情況，但易產(chǎn)生二次污染物，生物降解法REF_Ref18319\n\h[8]，雖無二次污染，但處理能力小，微生物種類少，適用范圍有限。2.回收法通過物理方法，在一定溫度壓力下，用選擇性吸附劑或選擇性滲透膜等分離揮發(fā)性有機化合物，當(dāng)前冷凝回收法REF_Ref18338\n\h[5]，雖可實現(xiàn)循環(huán)利用，但能耗大，操作費高；膜處理法，能耗低，回收率高，無二次污染，但材料費用高，處理量小。其中，吸附法是處理中、低濃度揮發(fā)性有機化合物的有效技術(shù)之一，具有高效、設(shè)備簡單、可循環(huán)使用、工藝成熟等優(yōu)點。吸收劑的選擇雖是決定性因素，但吸附材料的強大性能是整個吸附技術(shù)的核心。當(dāng)吸附劑達到吸附飽和時，需要對其進行再生，即去除被吸附的物質(zhì)，恢復(fù)吸附劑的吸附能力，以便再次使用。再生方法通常包括：（1）加熱解吸再生（變溫吸附）在恒壓下，總吸附量隨著溫度的升高而降低，因此它可以在低溫下被吸附，然后在高溫加熱下被吹掃和解吸（2）減壓或真空解吸（變壓吸附）在恒溫條件下，吸附容量隨壓力的降低而降低，因此可以采用壓力吸附、減壓或真空解吸（3）溶劑置換再生（變濃度吸附）對于熱敏性吸附質(zhì)，如不飽和烯烴類，可使用親和力強的解吸溶劑進行置換，解吸附質(zhì)，然后加熱床解吸解吸塔，使吸附劑再生。利用微小顆粒物質(zhì)和解吸塔之間的火焰溫度差，采用分餾進行分離。六、結(jié)論在現(xiàn)代家庭生活中，花在室內(nèi)的時間占了百分之八十以上。然而，室內(nèi)環(huán)境污染問題越漸嚴(yán)重，不同程度地影響著人們的日常生活方式。室內(nèi)空間環(huán)境污染會引發(fā)多種疾病，嚴(yán)重情況下則可能危及生命安全。因此，應(yīng)有效防治城市室內(nèi)環(huán)境污染。本文重點關(guān)注室內(nèi)揮發(fā)性有機化合物，在實際研究與應(yīng)用中，活性炭和MOFs材料均可用于吸附污染物?；钚蕴恳蚓哂袃r格低廉，吸附能力較好等優(yōu)點，受廣泛使用，但活性炭結(jié)構(gòu)可調(diào)性差，限制了其在吸附揮發(fā)性有機化合物領(lǐng)域進一步的發(fā)展和應(yīng)用。MOFs材料作為新型吸附多孔材料由于比表面積大、可調(diào)控性高等特點，在研究揮發(fā)性有機化合物吸附方面獲得較大關(guān)注，但MOFs吸附揮發(fā)性有機化合物也存在弊端，如循環(huán)利用率低、造價高等問題，要想使MOFs材料在吸附揮發(fā)性有機化合物領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，突破這些不足之處是必不可少的。參考文獻：Xu,Z.,Mulchandani,A.Chen,W.DetectionofBenzene,Toluene,EthylBenzene,andXylenes(BTEX)UsingTolueneDioxygenase-PeroxidaseCouplingReactions[J].BiotechnologyProgress,2003,19(6):1812-1815.LUYSSENPM，deOLIVERIA-FEMANDESE，F(xiàn)ANGEREPO，etal.EuropeanAuditProjecttoOptimizeIndoorAirQualityandEnergyConsumptioninOficeBuildings[R].Delft:TNOBuildingConstructionResearch，1995.BRIKUSLSR，CARDOSOJN，deAQUINO-NETOFR.DistributionsofindoorandoutdoorairpolutantsinRiodeJaneiro，Brazil:ImplicationstoindoorairqualityinBaysideofices[J].EnvironmentalScience&Technology，1998，32(22):3485-3490.薛璐，馬俊杰.室內(nèi)空氣揮發(fā)性有機物研究進展[J].河北工業(yè)科技，2013,30(05):371-376.侯丹丹.金屬—有機骨架材料吸附分離水中有機物分子的實驗研究[D].北京化工大學(xué)，2016.張銳鈞.金屬有機骨架氣體吸附與分子識別理論研究[D].大連理工大學(xué)，2014.WANGCP,YINH,TIANP