EcoProverka.ru
Назад

Летучие органические соединения (ЛОС)

Опубликовано: 31.10.2021
Время на чтение: 13 мин
0
15
Летучие органические соединения

Содержание:

Что такое летучие органические соединения (ЛОС)?

Летучие органические соединения или ЛОС - это органические химические вещества, которые испаряются в атмосферу при комнатной температуре.

Некоторые ЛОС также могут растворяться в грунтовых водах. Их называют органическими соединениями, потому что они содержат углерод.

Есть много типов ЛОС:

Например, углеводородные ЛОС содержат атомы водорода и углерода и включают бензол и толуол.

Оксигенатные летучие органические соединения содержат углерод, водород и кислород и являются результатом выхлопных газов автомобилей и химических реакций в атмосфере.

Растения выделяют безвредные ЛОС, чаще всего терпены или масла, которые придают некоторым растениям характерный запах.

Лесные пожары также выделяют ЛОС.

Некоторые летучие органические соединения токсичны и отрицательно влияют на атмосферу. ЛОС могут оказывать как краткосрочное, так и долгосрочное воздействие на здоровье и приводить к ухудшению качества воздуха в помещении и на улице .

Википедия:

VOC (volatile organic compounds) — летучие органические вещества, русский эквивалент — ЛОВ). Органические вещества, которые имеют достаточно высокое давление насыщенных паров при нормальных условиях, чтобы в значимых концентрациях попадать в окружающую среду (помещение, атмосферу). Широкий класс органических соединений, включающий ароматические углеводороды, альдегиды, спирты, кетоны, терпеноиды и др.

ГОСТ 31991.1-2012 (ISO 11890-1:2007):

летучее органическое соединение: любое органическое соединение, имеющее начальную температуру кипения менее или равную 250 °С, измеренную при нормальном давлении 101,3 кПа.
содержание летучих органических соединений: масса летучих органических соединений, содержащихся в лакокрасочном материале, определенная при заданных условиях.

Классификация летучих органических соединений

ЛОС иногда классифицируют по легкости их выделения. Например, Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) классифицирует органические загрязнители помещений как:

  • Очень летучие органические соединения (ЛОС)
  • Летучие органические соединения (ЛОС)
  • Полулетучие органические соединения (SVOC)

Чем выше летучесть (ниже точка кипения), тем больше вероятность того, что соединение будет выброшено из продукта или поверхности в воздух. Очень летучие органические соединения настолько летучие, что их трудно измерить, и они почти полностью обнаруживаются в виде газов в воздухе, а не в материалах или на поверхностях. Наименее летучие соединения, обнаруженные в воздухе, составляют гораздо меньшую часть от общего количества, присутствующего в помещении, в то время как большинство из них находится в твердых или жидких веществах, которые их содержат, или на поверхностях, включая пыль, мебель и строительные материалы.

Классификация неорганических органических загрязнителей (адаптировано из ВОЗ 8 )

Описание Сокращенное название Диапазон точки кипения
(° C)
Примеры соединений
Очень летучие (газообразные) органические соединения VVOC <0 до 50–100 Пропан, бутан, метилхлорид
Летучие органические соединения ЛОС От 50-100 до 240-260 Формальдегид, d-лимонен, толуол, ацетон, этанол (этиловый спирт) 2-пропанол (изопропиловый спирт), гексаналь
Полулетучие органические соединения SVOC От 240–260 до 380–400 Пестициды (ДДТ, хлордан, пластификаторы (фталаты), антипирены (ПХД, ПБД))
Классификация ЛОС по трем группам в зависимости от той роли, которую они
играют в процессе эпизодического образования озона:

Более важная группа: 
Алкены
Ароматические углеводороды
АлканыС6-алканы, за исключением 2,3-
диметилпентана
АльдегидыВсе альдегиды, за исключением бензальдегида
БиогенныеИзопрен
Менее важная группа:
АлканыС3-С5-алканы и 2,3-диметилпентан
КетоныМетилэтилкетон и метил t-бутилкетон
СпиртЭтанол
Сложные эфирыВсе сложные эфиры, за исключением
метилацетата
Наименее важная группа:
АлканыМетан и этан
АлкиныАцетилен
Ароматические углеводородыБензол
АльдегидыБензальдегид
КетоныАцетон
СпиртыМетанол
Сложные эфирыМетилацетат
Хлорированные углеводородыМетилхлороформ
Mетиленхлорид,
Tрихлорэтилен и тетрахлорэтилен

Перечень летучих органических соединений (ЛОС)

метан
этан
пропан
n-бутан
i-бутан
n-пентан
i-пентан
n-гексан
2-метилпентан
3-метилпентан
2,2-диметилбутан
2,3-диметилбутан
n-гептан
2-метилгексан
3-метилгексан
n-октан
2-метилгептан
n-нонан
2-метилоктан
n-декан
2-метилнонан
n-ундекан
n-дуодекан
метилциклогексан
метиленхлорид
хлороформ
метилхлороформ
трихлорэтилен
тетрахлорэтилен
аллилхлорид
метанол
i-бутанол
этиленгликоль
пропилен гликоль
бут-2-диол
диметиловый эфир
метил-t-бутиловый эфир
этил-t-бутиловый эфир
ацетон
метил-этиловый кетон
метил-i-бутиловый кетон
метиловый ацетат
этиловый ацетат
i-пропилацетат
n-бутилацетат
i-бутилацетат
пропиленгликольметиловый эфир
пропиленгликольметилэфирацетат
этилен
пропилен
1-бутен
2-бутен
1-пентен
2-пентен
2-метил-1-бутен
2-метил-2-бутен
3-метил-1-бутен
изобутен
изопрен
ацетилен
бензол
толуол
о-ксилол
m-ксилол
p-ксилол
этилбензол
1,2,3,-триметилбензол
1,2,4-триметилбензол
1,3,5-триметилбензол
o-этилтолуол
m-этилтолуол
p-этилтолуол
n-пропилбензол
i-пропилбензол
формальдегид
уксусный альдегид
пропионовый альдегид
масляный альдегид
i-масляный альдегид
валериановый альдегид
акролейн
бензальдегид

Летучие органические соединения  и образование озона

Фотохимически  активные ЛОС плюс оксиды азота (NOx - побочный продукт сгорания ископаемого топлива) в присутствии солнечного света химически реагируют с образованием озона (O3) в тропосфере (нижняя часть земной атмосферы). ЛОС - это загрязнители воздуха, которые являются предшественниками образования озона. Регулирование содержания ЛОС направлено на предотвращение выброса в атмосферу одного из предшественников образования озона.

Откуда берутся летучие органические соединения?

Формальдегид, один из наиболее распространенных ЛОС, представляет собой бесцветный газ с едким (резким и горьким) запахом. Формальдегид выделяется от таких строительных материалах, как фанера, ДСП и клеи. Формальдегид также можно найти в некоторых портьерах и тканях, в некоторых типах пенопласта.

Выделение ЛОС происходит при сжигании топлива: такого как газ, древесина, керосин, а также при использовании табачных изделий. Летучие органические соединения также могут поступать из товаров личной гигиены, таких как духи и лаки для волос; из чистящих средств, жидкостей для химической чистки, красок, лаков, а также из копировальных и печатных машин.

Согласно протокола об ограничении выбросов летучих органических соединений или их трансграничных потоков к Конвенции 1979 года о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния:

Основные области, связанные с антропогенными выбросами ЛОС, не содержащими метан:

а) использование растворителей;

Минеральные спирты (уайт-спирит) являются, наиболее распространенными растворителями. выделяющими ЛОС. Минеральные спирты часто используются для разбавления масляных красок и очистки и / или обезжиривания машин и автомобильных деталей.

Разбавители лаков представляют собой смеси растворителей, используемые для разбавления или растворения некоторых пластиков и смол. Они могут представлять собой комбинацию различных химических веществ, таких как кетоны, сложные алкиловые эфиры и ароматические углеводороды.

Скипидар отличается от других растворителей тем, что его получают из живых деревьев, обычно из сосен. У живых деревьев надрезают стволы, и из надрезов идет выделение густой жидкости. Используется как разбавитель масляной краски, разбавитель лака и очиститель.

Изопропиловый спирт (также называемый изопропанолом) - очень распространенный медицинский спирт и обычный растворитель для личного использования, а также для легкой промышленности. Он довольно быстро испаряется, поэтому часто используется в качестве дезинфицирующего и чистящего средства.

Метиловый спирт(также называемый метанолом) - это спирт, похожий на изопропанол по скорости испарения. Раньше его называли «древесным спиртом», потому что его перегоняли из дерева, но теперь его производят в промышленных масштабах, комбинируя окись углерода и водород. В основном он используется в качестве антифриза, разбавителя для краски, средства для удаления краски и даже в качестве жидкости для стеклоочистителя.

Толуол - это ароматический углеводород или бензольное кольцо с 1 метильной группой. Он бесцветен и имеет запах разбавителя для краски.

Ацетон - это очень летучие химические вещества, которые используются как в личных, так и в коммерческих целях. Он является основным ингредиентом жидкости для снятия лака, а также используется в быстросохнущих лаках для ногтей. Обладает сильным запахом, главным образом из-за его высокой скорости испарения.  В промышленности он часто используется в качестве растворителя краски, разбавителя краски и обезжиривающего агента.

Ксилол также является относительно распространенным растворителем во многих коммерческих и промышленных целях. Это также ароматический углеводород с основанием в бензольном кольце.

Это лишь некоторые из доступных растворителей. Существует огромное количество других химических веществ типа растворителей, используемых в промышленности, включая покрытия, обезжириватели, смолы, растворители, чернила, краски и те, которые используются в химических реакциях.

b) нефтяная промышленность, включая транспортировку, погрузку и разгрузку нефтепродуктов;

Летучие органические соединения в нефтяной промышленности  - это легкие компоненты сырой нефти, которые испаряются во время погрузочных операций или во время перевозки грузов сырой нефти с высокой летучестью.

Источники ЛОС в нефтегазовой отрасли:

  • Резервуары для хранения сырой нефти, конденсата и пластовой воды.
  • Аварийные / технологические вентиляционные отверстия.
  • Пневматические насосы, работающие на природном газе.
  • Поршневые и центробежные компрессоры.
  • Пневматические устройства, работающие на природном газе (например, контроллеры давления / уровня).
  • Погрузочно-разгрузочные средства - автоцистерны, баржи.
  • Установки очистки аминового газа.
  • Застрявшие клапаны сброса.
  • Отвод скважин от выгрузки жидкостей из скважин.
  • Неорганизованные выбросы в результате утечки оборудования.
  • Вентиляционные трубы для продувки оборудования предприятия.
  • Несгоревшие углеводороды из выхлопных газов двигателей и факелов.
  • Отвод газа из обсадной колонны.

с) промышленность органической химии;

Выбросы ЛОС от растительности более чем в 5 раз превышают выбросы антропогенных источников.

d) установки по сжиганию (например, установки для бытового обогрева и небольшие промышленные паровые котлы);

е) пищевая промышленность;

f) черная металлургия;

g) сбор, транспортировка и обработка отходов;

h) сельское хозяйство.

Порядок перечисления отражает уровень общей значимости данных областей, находящийся в зависимости от степени неопределенности кадастров выбросов.

Как ЛОС влияют на качество воздуха

Летучие органические соединения и качество воздуха в помещении

Строительные материалы

Товары для дома и личной гигиены

Мероприятия

  • Краски, лаки, герметики, клеи
  • Ковролин, виниловые полы
  • Композитные изделия из дерева
  • Обивка и пена
  • Освежители воздуха, чистящие средства
  • Косметические средства
  • Мазут, бензин
  • Курение
  • Химчистка, копировальные аппараты
  • Кулинария, хобби
  • Горящее дерево

Летучие органические соединения, влияющие на качество воздуха в помещении, поступают из многих видов бытовых товаров, включая краски и лаки, средства для удаления краски, чистящие средства, пестициды, ковровые и виниловые полы, строительные материалы и мебель, офисное оборудование и ремесленные материалы, такие как клей и маркеры.

Большая часть запаха, связанного с этими продуктами, исходит от летучих органических соединений, но выделение летучих органических соединений также может быть без запаха, что затрудняет их обнаружение.

Концентрации ЛОС в помещении обычно намного выше, чем на открытом воздухе. Люди, страдающие астмой, респираторными заболеваниями и чувствительностью к химическим веществам, подвергаются наибольшему риску от выбросов летучих органических соединений в помещении.

ЛОС и качество атмосферного воздуха

Бензин и природный газ являются основными источниками ЛОС, влияющих на качество атмосферного  воздуха. Выхлопные газы транспортных средств и сжигание ископаемого топлива, древесины и мусора выбрасывают ЛОС в атмосферу. ЛОС в воздухе реагируют с солнечным светом и оксидами азота с образованием тропосферного озона , еще одного вредного загрязнителя воздуха.

Некоторые ЛОС действуют как парниковые газы, способствующие потеплению климата.

Какие проблемы со здоровьем вызывают летучие органические соединения?

Некоторые типы ЛОС более опасны, чем другие.

Бензол, как известно, вызывает рак и содержится в табачном дыме, нефти и газе, а также в выхлопных газах автомобилей.

Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) также могут вызывать рак и выделяются при сжигании угля, нефти и газа.

Бутадиен содержится в выхлопных газах бензиновых двигателей и сигаретном дыме, и также может вызывать рак.

Долгосрочное воздействие высоких уровней ЛОС также связано с повреждением печени, почек и нервной системы. Кратковременное воздействие ЛОС может включать такие симптомы, как головокружение, головная боль, раздражение глаз, носа и горла, тошнота и потеря памяти.

Воздействие ЛОС на здоровье зависит от концентрации и продолжительности воздействия химических веществ.

Острое / краткосрочное воздействие
(часы или дни)
Хронические воздействия
(от лет до всей жизни)
  • Раздражение глаз, носа и горла
  • Головные боли
  • Тошнота / рвота
  • Головокружение
  • Ухудшение симптомов астмы
  • Рак
  • Поражение печени и почек
  • Поражение центральной нервной системы

Уменьшите воздействие летучих органических соединений в быту

Лучше всего избежать воздействия ЛОС, контролируя их источник. Используйте материалы и продукты, не выделяющие летучих органических соединений. Примеры приведены ниже.

  • Некоторые строительные материалы выделяют меньше летучих органических соединений, чем другие. Выбирайте краски и лаки с низким содержанием летучих органических соединений.
  • Не позволяйте курить в доме или рядом с ним. Вторичный дым содержит много загрязняющих веществ, в том числе летучих органических соединений.
  • Сведите к минимуму использование ароматизированных продуктов, таких как сменные дезодоранты или аэрозольные дезодоранты, свечи и благовония.
  • Храните новую мебель и строительные материалы вне дома не менее нескольких недель. Если это невозможно, увеличьте вентиляцию, открыв окна и двери в доме на несколько недель.
  • Покупайте только краски, чистящие средства и растворители в количестве, достаточном для немедленного использования, чтобы вам не приходилось хранить их дома. Следуйте инструкциям на этикетке продукта. Плотно закрывайте крышки. Храните продукты в отдельном помещении, например под навесом, или в местах с хорошей вентиляцией.
  • Уберите из дома старые или ненужные банки или бутылки, содержащие продукты с летучими органическими соединениями.
  • Не приносите в дом недавно прошедшую химчистку одежду, если она все еще имеет сильный запах. Оставьте одежду в магазине или выньте ее из полиэтиленовой упаковки и повесьте в проветриваемом помещении, пока она не высохнет.

Сокращение выбросов ЛОС

Согласно протокола об ограничении выбросов летучих органических соединений или их трансграничных потоков к Конвенции 1979 года о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния:

Меры по сокращению выбросов ЛОС направлены главным образом на модификацию продуктов и/или технологических процессов, а также на реконструкцию существующих предприятий.

Могут применяться как по отдельности, так и в сочетании друг с другом:

а) замена ЛОС; например, использование водяных ванн для обезжиривания и применения красок, клея и адгезивов с низким содержанием/ЛОС или без них;

b) сокращение выбросов путем использования наилучшей практики управления, например путем рационального ведения хозяйства, осуществления программ предупредительного ремонтно-технического обслуживания или внесения таких изменений в технологические процессы, как применение замкнутых систем  в ходе использования, хранения и распределения органических жидкостей с низкой температурой кипения;

с) рециркуляция и/или рекуперация ЛОС, эффективный сбор которых осуществляется с помощью таких методов ограничения выбросов, как адсорбция, абсорбция, конденсация и мембранная технология; идеальным вариантом было бы повторное использование органических соединений на том же промышленном объекте;

d) деструкция ЛОС, эффективный сбор которых осуществляется с помощью таких методов ограничений выбросов, как термическое  или каталитическое сжигание или биологическая обработка.

Мониторинг выбросов ЛОС

Согласно протокола об ограничении выбросов летучих органических соединений или их трансграничных потоков к Конвенции 1979 года о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния:

Мониторинг процедур борьбы с выбросами включает:

а) составление перечня тех определенных выше мер по сокращению выбросов ЛОС, которые к настоящему времени уже осуществлены;

b) составление характеристик и определение количественного объема выбросов ЛОС из соответствующих источников путем использования контрольно-измерительной аппаратуры и других методов;

с) периодический анализ осуществляемых мер по борьбе с выбросами с целью обеспечения их эффективного дальнейшего проведения;

d) регулярное запланированное представление регулирующим органам информации по пунктам а), b) и с) с помощью согласованных процедур;

е) сопоставление достигнутого на практике уровня сокращения выбросов ЛОС с целевыми показателями Протокола.

Варианты технологий для снижения выбросов ЛОС

Существует множество альтернативных решений и технологий для сокращения и очистки выбросов ЛОС, создаваемых производственными процессами. Технологию очистки часто выбирают на основе ее стоимости, помещения, в котором она будет использоваться, объема обрабатываемого воздуха, концентрации выбросов и, где возможно, повторного использования выбросов.

Доступные технологии борьбы с выбросами ЛОС основаны на различных механизмах. Важно понимать основные механизмы, лежащие в основе методов, используемых для удаления летучих органических соединений, и их различия.

Методы окисления

Термическое окисление

При термическом окислении летучие органические соединения окисляются при высокой температуре (> 750 ° C) с образованием диоксида углерода (СО) и воды (H2О). Существует два основных метода термического окисления: рекуперативный и регенеративный.

Рекуперативный метод восстанавливает тепло от газов, выходящих из камеры сжигания. Уловленное тепло используется для нагрева выбросов ЛОС, поступающих в камеру окисления. Рекуперативные теплообменники позволяют утилизировать 60–80% тепловой энергии. Регенеративный термоокислитель (RTO) основан на теплопоглощающих материалах для хранения тепла, улавливаемого газом. Эти материалы находятся в отдельных камерах, соединенных камерой окисления, где окисляются опасные соединения. Тепло, захваченное материалами, используется для нагрева поступающего газа в процессе, в котором клапаны используются для изменения направления газового потока. Газ, поступающий в первую камеру, нагревается до температуры, близкой к температуре окисления. Затем он поступает в камеру окисления. Выходящий газ нагревает второй слой теплопоглощающего материала и, наконец, выходит через выпускной дымоход. Тепловой КПД процесса более 90%.

Каталитическое окисление

При каталитическом окислении катализаторы используются для окисления летучих органических соединений при температуре примерно на 500 ° C ниже, чем требуется для термического окисления. Могут использоваться катализаторы как из благородных, так и из неблагородных металлов. Низкая температура каталитического окисления означает, что вредные вторичные загрязнители, такие как NOx и CO, не образуются. Подобно термическому сжиганию, в каталитическом окислении могут использоваться как рекуперативные, так и регенеративные (RCO) технологии.

Каталитическое окисление против термического окисления

Каталитическое окисление

  • Низкая рабочая температура экономит энергию.
  • Минимизирует выбросы CO 2.
  • Отсутствие вторичных загрязнителей, таких как NOx и CO.
  • Быстрое время запуска.
  • Меньший блок.
  • Зажигалка.
  • Более длительный срок службы.
  • Переносит низкий уровень кислорода.
  • Значительно более низкая автоматическая термическая точка (> 0,6 г / Нм³).
  • Катализаторы могут отравиться.
  • Падение давления над слоем катализатора.

Термическое окисление

  • Более высокое потребление энергии.
  • Более высокие выбросы CO 2.
  • Повышенная термическая нагрузка на конструкции из-за более высокой рабочей температуры.
  • Вторичные загрязнители, такие как NOx и CO, возникающие в результате более высокой рабочей температуры.
  • Более длительное время запуска из-за более высокой рабочей температуры и теплоемкости.
  • Более крупный и тяжелый блок.
  • Более высокие затраты на обслуживание.
  • Требуется минимум 8% избытка кислорода в газе.
  • Более высокая температура автотермики (> 1,2 г / Нм³).
  • Нет риска отравления.

Факельная колонна

Газы ЛОС сжигаются в открытой или закрытой факельной системе. Факел может использоваться для очистки многих видов выбросов, но расход топлива для этой технологии высок, особенно при низких концентрациях.

Адсорбция

Методы адсорбции направляют летучие органические соединения в твердые вещества (например, активированный уголь). Газы ЛОС адсорбируются пористой поверхностью. Адсорбция может использоваться для очистки больших объемов воздуха с относительно низким содержанием летучих органических соединений.

Абсорбция

Абсорбция - это метод, основанный на отделении растворимых газовых компонентов от газового потока путем диспергирования с жидкостью-растворителем. Жидкость, используемая для абсорбции, обычно представляет собой воду или мягкий растворитель, который сам не вызывает выбросов ЛОС. Стоки, образующиеся в результате этого процесса, являются отходами, но их можно подвергнуть дополнительной обработке для отделения абсорбированных химикатов в чистой и концентрированной форме.

Конденсация

Конденсация означает превращение газа в жидкость. Конденсация позволяет отделить одно или несколько опасных веществ от газа путем изменения его физического состояния. Это происходит, когда горячий газ остывает, достигая температуры, близкой к точке кипения или, в данном случае, близкой к точке конденсации. Метод конденсации в основном используется для управления выбросами ЛОС и HAP с высокой концентрацией (> 5000 ppmv).

Биофильтры

Биофильтрация основана на естественной способности микроорганизмов разлагать химические соединения. В этом процессе выбросы ЛОС являются источником питания бактерий. Микроорганизмы окисляют органические компоненты во влажной среде, производя углекислый газ и воду.

Поделиться
Похожие записи
Комментарии:
Комментариев еще нет. Будь первым!
Имя
Укажите своё имя и фамилию
E-mail
Без СПАМа, обещаем
Текст сообщения
Отправляя данную форму, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности и правилами нашего сайта.
Adblock
detector