捕蝇器王继钦;熊超;陈军辉;韩丽;徐晨曦
【摘 要】为研究人造板制造企业VOCs排放特征及源成分谱,通过现场采样的方法,对A和B两家典型人造板制造企业VOCs各排放环节进行了采样和分析.结果 表明:调胶、施胶排放口VOCs和甲醛排放浓度均最高,分别为13.06 mg/m3和33.23mg/m3.对于无组织排放,调胶工段的VOCs和甲醛排放浓度相对较高.A企业和B企业的VOCs排放系数分别为13.4g/m3和208.3g/m3,排放系数差异较大与企业原辅料的种类及使用量有关.人造板制造业有组织排放VOCs以含氧VOC和烷烃为主,浓度占比排名前三的物种为乙醇、丙酮和癸烷,占比分别为57.38％、13.04％和7.64％.无组织排放VOCs则以含氧VOC和芳香烃为主,浓度占比排名前三的物种为乙醇、苯乙烯和丙酮,占比分别为22.33％,8.51％和8.47％. 【期刊名称】《四川环境》
【年(卷),期】2019(038)004
【总页数】8页(P1-8)
【关键词】挥发性有机物;人造板;排放特征;成分谱
【作 者】王继钦;熊超;陈军辉;韩丽;徐晨曦
【作者单位】四川省生态环境科学研究院,成都610041;四川省环保科技工程有限责任公司,成都610041;西南科技大学,四川绵阳621010;四川大学建筑与环境学院,成都610065;四川省生态环境科学研究院,成都610041;四川省生态环境科学研究院,成都610041;四川省生态环境科学研究院,成都610041;四川省环保科技工程有限责任公司,成都610041
切割木块【正文语种】中 文
【中图分类】X51
挥发性有机物(VOCs)是指除一氧化碳、二氧化碳、碳酸、金属碳化物、碳酸盐和碳酸铵之外，任何能够参加大气光化学反应的碳化合物。挥发性有机物种类繁多，主要分为烃类、醛、酮、酯、醚及炭基化合物，在室温下易挥发[1～3]。很多VOCs是有毒物质，甚至具有致癌性，严重危害人体健康。同时，VOCs作为大气的主要污染物之一，也是臭氧污染和光化学烟雾的重要前体物，对生态有一定的毒害作用[4～7]，可造成一系列的气候和环境
污染问题[8-9]。
我国制造业发达，制造行业作为VOCs的一个重要排放源头，带来的环境污染问题不容忽视，逐渐引起了研究者的关注。当前对制造行业VOCs排放特征的分析主要集中在建筑涂料制造、家具生产、汽车制造等行业。而人造板制造行业作为我国林业支柱的主要产业之一，生产过程使用的胶黏剂、固化剂等在生产加工过程中带来的 VOCs 污染是人造板企业亟待解决的重要问题[10～13]。而且人造板制造过程中会产生和排放一定浓度的甲醛，人造板中释放的甲醛的控制技术也是目前研究的热点[14～17]。然而，目前对该行业VOCs及甲醛的排放特征研究却鲜有报道。
本研究以人造板行业为例，基于该行业典型企业VOCs浓度监测数据，对人造板生产过程挥发性有机物(VOCs)的排放浓度水平和排放因子进行分析，阐明其生产过程中的主要VOCs化学组成及源成分谱。以期通过对人造板行业VOCs排放现状、排放特征的分析，为人造板企业VOCs的治理、减排提供部分理论依据。建立人造板行业本地化VOCs源成分谱数据，对我国大气复合污染研究及制定污染控制策略也具有重要意义[18-19]。
1 材料与方法
1.1 材料
气相谱-质谱联用仪(GC-MS)，美国Agilent；高纯氮气：纯度=99.99%，四川省中测标物科技有限公司。US EPA TO15/17标气：浓度=1PPM，LINDE。PAMS标气：浓度=1PPM，LINDE。苏码罐(美国ENTECH，3.2L)及真空采样瓶(1L)若干。紫外/可见分光光度计(美谱达，UV-1600PC)。
本项目VOCs样品采集设备为ENTECH公司的1L玻璃真空采样瓶和 3.2L不锈钢真空SUMMA罐，采样前对罐体进行清洗：首先对罐进行抽真空，使其内部压力不小于6Pa，然后注入高纯氮气(99.99%)，加压至约0.4MPa，重复上述步骤4次，最后对罐进行抽真空，使其内部压力不小于10Pa，作为备用采样罐。清洗完毕后，每清洗20只采样设备即抽取一只注入高纯氮气分析，确定清洗过程是否清洁，每个被测高浓度样品的真空罐在清洗后，在下一次使用前均进行本地污染的分析。
在进行样品采集时，主要分为有组织和无组织采集：有组织排放在排气筒处采样，采样时
将不锈钢管伸入排气筒采样口进行样品采集，采样设备为1L玻璃真空采样瓶，采样时间约20min。同时，使用烟尘烟气分析仪测定排气筒内气体流量、温度和湿度等参数；无组织排放在排放源附近进行采样，由采样人员手持采样设备于呼吸带高度处，沿VOCs逸散工艺装置临近区域，按一定路径匀速走动均匀采集样品，采样设备为3.2L不锈钢真空SUMMA罐，采样时间约45min，在采集无组织样品时，尽量避开了工厂车间排气扇和可能产生涡流的区域。样品采集完成后当天送至实验室，常温保存并尽快完成了样品分析。
甲醛的采样参考GB15516-1995 《空气质量 甲醛的测定 乙酰丙酮分光光度法》执行。采样系统由采样引气管、采样吸收管和空气采样器组成，采样时吸收管体积50 mL，吸收液装液量20 mL，以0.8 L/min的流量采气10 min。
经过现场调研，两家人造板制造企业的工艺流程如图1，调研选定A企业和B企业采样点位见表1。
图1 人造板制造工艺流程图Fig.1 Flow chart of wood-based panel manufacturing
表1 A和B人造板企业VOCs采样点Tab.1 VOCs sampling locations of wood-based panel e
nterprises A and B企业采样点监测项目样品数量备注A热压废气出口排气参数、甲醛、VOCs组分3旋风除尘、水幕除尘后排放热压车间甲醛、VOCs组分2热压机旁采集无组织排放源成分谱调胶车间甲醛、VOCs组分2该车间未安装末端处理装置,在车间内采集无组织排放源成分谱B调胶、施胶排放口排气参数、甲醛、VOCs组分3旋风除尘+水幕除尘后排放热压废气口排气参数、甲醛、VOCs组分3水喷淋除尘后排放制胶车间出口排气参数、甲醛、VOCs组分3废气活性炭处理后排放热压车间甲醛、VOCs组分2热压机旁采集无组织排放源成分谱调胶车间甲醛、VOCs组分2车间内采集无组织排放源成分谱制胶车间甲醛、VOCs组分2车间内采集无组织排放源成分谱
1.3 样品分析方法
样品中VOCs组分分析方法参照环境保护部标准《环境空气 挥发性有机物的测定：罐采样/气相谱-质谱法》(HJ759-2015)执行。在分析样品前对GC/MS仪器性能进行检查，4-溴氟苯离子丰度满足上述标准要求，通过动态稀释仪分别配置2 500mL标气(PAMS标准气体和TO-15标准气体)和内标气，通过GC/MS建立标准曲线。然后将采样设备连接自动进样器和气体预浓缩仪准备分析样品。样品分析时，首先设置进样量为0，分析仪器空白，同时去
除冷阱中可能的残留部分，随后设置标样进样量为400mL，确定检出组分与标准曲线的相对标准偏差小于30%，最后设置样品进样量为400mL，通过相对保留时间、离子丰度等信息定性定量分析各组分浓度。
健身茶样品中的甲醛分析方法参照GB15516-1995执行。首先配制6个不同浓度梯度的甲醛标准溶液，由吸光度和浓度之间的线性关系建立校准曲线。对试样进行分析后，将测定的吸光度值代入校准曲线计算样品中甲醛的浓度。
1.4 排放水平及排放因子计算方法
基于排气筒和无组织VOCs监测结果，结合排气风量和企业生产时间，计算VOCs排放量，计算公式见式(1)。根据排污量和企业年产量计算排放因子，计算公式见式(2)。
E=C×Q×T×10-3×(1-η)
(1)
λ=E/W
(2)篮子鱼
式中，E为VOCs年排放量，g；C为实测VOCs排放浓度，mg/m3；Q为实测排气风量，m3/h；T为年生产时长，h/a；W为企业产品年产量，m3/a；η为净化设备去除效率，%；λ为排放因子，g/(m3人造板)。
1.5 成分谱计算方法
为消除由样品浓度差异对平均值的影响，建立能够反映源排放特征的源成分谱，需要对各样品质量浓度数据进行归一化处理，取来自同一排放源的气体样品平均值作为该排放源成分谱取值，以质量百分比的形式表示。无水炮泥
本研究对各有组织和无组织排放的VOCs成分谱分别进行计算。对同一工艺环节的数据取平均值后进行归一化处理，以计算各环节成分谱。将各个工艺环节中的每种VOCs物种排放量(浓度×风量)分别进行加和，然后对各物种浓度做归一化处理，从而得到有组织、无组织和人造板行业的VOCs成分谱。VOCs成分谱中的组分选取依据PAMs和TO15中的104种组分(甲醛未参与成分谱计算)。VOCs成分谱计算方法见(3)和(4)。
(3)
(4)
式中：Cik为第k个工艺单元中物种i的浓度，μg/m3；Qik为第k个工艺单元的风量，m3/h；Ci为某种VOCs组分的排放浓度，μg/m3； C0为各VOCs的加和浓度，μg/m3；η为VOCs的浓度占比，%。
发光材料2 结果与讨论
2.1 人造板企业VOCs及甲醛排放浓度特征
人造板企业各采样点的VOCs总浓度及甲醛浓度见表2，就VOCs的排放水平来看，A和B企业有组织排放的浓度普遍高于车间无组织浓度。有组织排放口中调胶、施胶排放口VOCs浓度高于其他工艺单元，车间无组织排放中调胶车间VOCs排放浓度高于热压及制胶车间。如B企业调胶、施胶有组织排放口VOCs浓度为13.06 mg /m3，高于热压(4.62 mg/m3)和制胶排放口(3.15 mg/m3)。A和B企业甲醛排放水平有一定的差异，A企业调胶车间甲醛无组织排放浓度为27.03 mg/m3，远高于热压车间，B企业调胶、施胶排放口甲醛的浓度为
33.23 mg/m3，高于其他车间。
表2 人造板企业排放源样品VOCs及甲醛排放浓度Tab.2 Emission concentrations of VOCs and formaldehyde (mg/m3)企业名称工艺单元排放形式VOCs浓度均值甲醛A人造板热压废气排放口有组织8.911.53热压生产车间无组织0.660.37调胶车间无组织0.7227.03B人造板热压废气排放口有组织4.622.66调胶、施胶排放口有组织13.0633.23制胶车间排放口有组织3.1517.20制胶车间无组织0.100.27热压车间无组织0.140.79调胶车间无组织0.420.21
2.2 人造板企业VOCs和甲醛排放水平分析
通过调研，企业A的年产量为43.3万m3人造板/年，企业B的产量为16.9万m3人造板/年，两家企业的年生产时间均为7 200h。各企业的原辅料年使用情况见表3，两家企业的有机溶剂的使用类别及年使用量差异较大。
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