吸附法被較多應用于VOCs 的分離和回收/銷毀，但吸附劑利用率較低，設備維護成本較高，對于吸附油煙 VOCs 的應用案例較少。因此，選擇合適的吸附劑對有效吸附油煙 VOCs至關重要。一種理想的去除VOCs的吸附劑應具有：高吸附容量、熱穩(wěn)定性強以及高疏水性等優(yōu)良性質。既保證了循環(huán)吸附再生的使用，同時克服常見的水蒸氣的競爭性吸附。
2.1.2吸收法
吸收法的凈化效果往往跟吸收液的選擇和吸收設備有關。肖瀟采用鼓泡吸收的方式，考察合適配比的氟碳微乳液吸收劑對甲苯的吸收性能。當實驗時間<1500 min，甲苯濃度<4000 mg/m3，處理容量為 1-2 m3/(kg·h)時，甲苯的凈化率大于 90%。楊驥等用質量分數(shù)為 1%的 NaOH 與 1%洗滌劑的混合液為吸收液，測定其對油煙的凈化率。實驗發(fā)現(xiàn)當吸收塔填料高度為 5-6 cm，淋洗量為300ml/min 時，凈化效率達到 80%以上。但連續(xù)使用 3d，每天使用 1h 后，吸收液會出現(xiàn)渾濁、絮凝的現(xiàn)象。
為進一步提高吸收效率，研究人員也進行了大量實驗，嘗試開發(fā)新型吸收設備，其中超
重力旋轉填料床是目前較為典型的一種新型吸收技術。劉海弟[36]等用不同種類的吸收液，研究旋轉填料床對油煙的吸收性能。結果表明，當以0.2%的十六烷基三的甲基溴化銨（CTAB）水溶液為吸收液，旋轉床轉速為 900-1000 r/min 時，油煙凈化效率接近 80%，同時也有效證明了超重力技術可以顯著提高氣體在介質中的傳質速率。張秀東研究超重力油煙凈化設備的凈化效率并考察不同濃度的堿性吸收液的吸收性能。結果表明，當堿性溶液濃度為5%時，在超重力因子β為257，氣液比為600的條件下，油煙凈化率能達到92%。吸收法凈化效率較高，并可回收利用廢氣中的有用物質。但吸收設備占地面積大，且吸收廢液的處理并沒有規(guī)范合理的方法，易產生二次污染，在油煙凈化行業(yè)也未大力推行。
2.2 破壞技術
2.2.1生物降解法
生物降解法是涉及氣、液、固三相及生化降解的過程，影響因素較多，國內主要集中在優(yōu)勢高效菌種的篩選、填料性質的研究及工藝的研究等，但其相關研究和實際應用還并不多。在實驗室規(guī)模上，馬紅妍利用生物降解法，從被油煙長期污染的土壤中篩選出混合菌株作為掛膜微生物，選用玉米芯為填料進行油煙凈化實驗。結果表明在系統(tǒng)運行穩(wěn)定后，在保證降解率和排放濃度兩項指標的前提下，油煙廢氣進氣濃度低于40.0 mg/m3 時，出氣濃度可達到 0mg/m3，此時油煙廢氣去除率保持在90%以上。廖雷等通過活性污泥馴化，對烹飪煙霧中污染物的生物降解性進行了研究。結果表明，在進氣口溫度為 50-70℃，油煙濃度低于33mg/L時，凈化率為80%以上。
劉超等利用馴化成熟的活性污泥進行油煙生物降解的研究。結果顯示，初始階段36h內液相油煙濃度由32.11 mg/L 迅速降至14.45 mg/L，比降解速率為0.001699 h-1，降解率可維持在80%以上。然而隨著降解時間的增加，比降解速率逐漸減小至0.000447 h-1，說明油煙濃度過低時，不足以提供微生物營養(yǎng)，導致降解速率降低。
生物降解法設備簡單，油煙凈化效率較高。但易受溫度、進氣流量等影響，降解效率下
降。目前，也尚未在油煙凈化行業(yè)較多應用。
2.2.2催化燃燒法
近年來，大量研究集中于通過催化氧化對揮發(fā)性有機化合物進行降解。一般來說，在這
些過程中使用的兩種基本類型的催化劑：負載貴金屬催化劑和過渡金屬氧化物。貴金屬基催
化劑有 Pt、Pd、Au 等，由于其*的活性和易于再生而得到研究。然而，其應用受到高成本、熱穩(wěn)定性差等限制。近年來，過渡金屬氧化物催化劑由 Cu、Co、Ce 等元素組成。因具有較高的催化活性和良好的熱穩(wěn)定性，被認為是貴金屬催化劑的合適替代品。表 3總結了近年來用于催化降解油煙VOCs的金屬催化劑。
表 3 不同金屬催化劑的油煙凈化率
近年來，對于負載型金屬催化劑的研究越來越多。金屬載體的負載方式和種類不同都會對催化劑的穩(wěn)定性和活性產生影響?？络鞯炔捎玫润w積浸漬法，在γ-Al2O3 材料上負載不同含量的CuO 制備了一系列CuO/γ-Al2O3 催化劑并考察其對對油煙催化性能。結果顯示，當催化劑載體負載20%的氧化銅，氣體流量為5 L/min，催化溫度 350℃時，對油煙廢氣凈化率可達88.6%。而邱晉卿以γ-Al2O3 為載體制備 La0.8Sr (0.2) MnO3/γ-Al2O3 催化劑并利用自制的油煙裝置測試其催化效果。當 La0.8Sr (0.2) MnO3 的負載量為 20%，催化溫度為250℃時，油煙凈化效率達97.3%。
金屬載體的負載量和促進劑的添加也會對催化劑的穩(wěn)定性和活性產生影響。左樂[以γ-Al2O3 為載體，制備一系列負載量不同的La0.8Ce0.2CoO3/γ-Al2O3 催化劑。負載量為30%的La0.8Ce0.2CoO3/γ-Al2O3 催化劑在催化溫度為 300℃時，油煙廢氣的凈化效率高為 88%，但對于苯系物質并不能*降解。王建以摻雜不同 Mn 含量（0~40%）的 Ce0.5–xZr0.5–xMn2xO2為載體，制備一系列新型催化劑并測試其對烹飪油煙的催化效果。結果表明，當 Mn 含量20%（X=0.1）時制備的 Pt/γ-Al2O3/Ce0.4Zr0.4Mn0.2O2催化劑催化性能較好，油煙*轉化溫度僅為222℃。Yang 等以 Al2O3 為載體，MnO2/CuO為原料，研制了一種新型催化劑并測試其對油煙的凈化效果。實驗表明，催化劑 MnO2/CuOAl2O3與油煙廢氣接觸時間小于1s，可以礦化大多數(shù)有機物。當接觸時間延長至 3.18 s，可以在 200℃的低溫下實現(xiàn)96%的凈化效率。催化燃燒法是目前控制末端 VOC 排放的最有前途的方法之一。催化燃燒法可以有效處理中、低濃度的VOCs，在相對較低的溫度下實現(xiàn) VOCs 的分解，減少二次污染。因此，對于催化劑的設計和制備的研究仍是當下的熱點問題。
2.2.3低溫等離子體技術
低溫等離子體已被報道為一種非常有效的VOCs分解方法，它可在短停留時間內實現(xiàn)高電子能量，使VOCs化學鍵斷裂，達到凈化效果。常用于VOCs降解的低溫等離子體放電方式可以分為：滑動電弧放電、電暈放電、輝光放電、介質阻擋放電等。吳蕭等分別測定不同介質阻擋放電反應器對烹飪油煙中三種典型 VOCs（苯和乙酸乙酯和二氯甲烷）的凈化率。結果表明，低溫等離子體法對鹵代烴降解效果較好，而芳香烴相對較難；無論工藝條件如何，與單介質反應器相比，雙介質反應器對三種有機物的降解效果較好。以苯為例，當雙介質反應器放電功率為63.9 W，混合氣體濃度低于 696 mg/m3，氣體流速為 100 L/h 時，有機物的降解率在 90%以上。Holzer F 等以低 ppmv 濃度的 2-甲基吡嗪、壬醛、反式-2-壬烯醛等為目標混合物，分別研究其在不同環(huán)境條件下（潮濕空氣和氧氣、氬氣混合物）低溫等離子體的氧化。結果表明，在 25 kV 電壓下，與氧氣和氬氣混合物條件相比，潮濕空氣下O3 和 CO 產生濃度較低，分別為2100 ppmv 和50ppmv，并且對CO2選擇性較高，轉化率可達到92%。該實驗證明了低溫等離子技術作為降解烹飪產生的VOCs的潛力，提出了等離子體催化與等離子吸附的方法設想，為后續(xù)實驗研究提供了新思路。
低溫等離子體技術在操作方便、能耗低、氧化降解活性高等方面表現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢。但該技術高效處理的同時，易導致二次產物的形成、能源效率較低，甚至增加了氣體總毒性。因此，該技術仍需進一步優(yōu)化。
2.2.4復合技術
?等離子體–催化技術
等離子體–催化技術副產物的形成和低能量效率限制了等離子體技術的應用。為解決該問題，可以采用等離子體–催化技術，催化劑的加入可以有效地提高系統(tǒng)效率，特別是對于低濃度的 VOCs 降解。圖 4 為 VOCs 在等離子體–催化系統(tǒng)中可能發(fā)生的降解機理[51]。催化反應的兩個重要模型是活 性 位 點 （ Langmuir-Hinshelwood ） 模 型 和 氣 固 界 面 （ Eley-Rideal ）模型 。Langmuir-Hinshelwood 機制是類似活動位點上兩個吸附分子之間的表面反應；Eley-Rideal機制是吸附分子和氣相分子之間的反應[52]。放電產生的活性粒子和 VOCs 吸附在催化劑表面，在兩種模型下發(fā)生反應，將 VOCs 及其中間產物降解，減少副產物生成。
圖 4 VOCs 在典型低溫等離子體?催化體系內的降解機理
Li 等用等離子體-催化法分別用于乙醛和苯的降解。結果表明，單一的介質阻擋放電法對乙醛和苯的去除率分別達到 62.0%和 39.1%，同時產生了一些毒性副產品和有機物中間體，如 NOx、O3 等。特別是，O3 的形成可以達到 180 ppmv 以上。而反應器中引入 Co–OMS-2催化劑后，乙醛的去除效率可保持在 100% ，并且避免了 O3 副產物的形成。Y.S.Mok 等采用γ-Al2O3 顆粒填料的介質阻擋放電反應器處理氣態(tài)甲苯。研究表明，將吸附甲苯后的γ-Al2O3 顆粒填料通過反應器，甲苯可被氧化為 CO和 CO2，并觀察到在140w高放電功率下，CO和CO2的濃度下降得更快，可用于氧化吸附甲苯的活性物質增多。CO和CO2的排放在大約10 min 內完成。在 10 min 中輸送到反應器的電能約等于 84000J，計算出處理甲苯的能量產率可達到 41.2 J/μmol。
Yao等通過共沉淀法制備三種不同的堿改性Co-Mn 催化劑，并將其用于等離子體催化系統(tǒng)中己醛（油煙代表物）的去除。實驗表明，將未改性的 Co-Mn 催化劑放入系統(tǒng)中，該催化劑在短時間內（60 min）吸附己醛達到飽和。而改性后的 CoMn-Na 催化劑則在570 min后達到吸附飽和，同時將已吸附飽和的 CoMn-Na 催化劑放入等離子體反應器中，整個系統(tǒng)在體積空速為 47700 h-1時，對己醛的去除率為99.4％，同時與其他兩種催化劑相比，Na 改性催化劑的CO2選擇性也提高了75.4％。這項實驗證明了等離子體催化系統(tǒng)是去除己醛的一種高效方法，也可應用于實際應用。
2）低溫等離子體–光催化技術
低溫等離子體與光催化協(xié)同的復合技術目前還在進行技術開發(fā)和試驗研究，并未產量化。等離子體和光催化處理相結合，可提高光催化劑表面的電子激發(fā)速率，進一步促進光催化劑的催化效果，同時，也有望解決次級產物形成的問題。
Sun 等以活性炭纖維為載體，二氧化鈦（TiO2）為原料制備一種改性光催化劑并考其在等離子體反應器中對甲苯的降解效果。結果表明，與單一等離子體反應器的凈化效率相比，等離子體驅動的光催化系統(tǒng)能顯著提高甲苯的去除效果。在放電電壓為10 kV 時，凈化效率提高 16%，達到80.91%。黃海保[58]在穩(wěn)定狀態(tài)下，向等離子體余輝區(qū)引入UV、UV／TiO2和TiO2，研究同時去除甲苯和O3的效率。結果表明，引入 UV／TiO2后，對甲苯的凈化率達到 82.2%，O3 去除率為90%。與單一等離子體技術相比，甲苯和 O3的去除率分別提高了80%和 87%。低溫等離子體與光催化技術不僅有效提高了甲苯和 O3的凈化率，也證實了 O3作為活性氧的前驅體在甲苯的分解當中起到了非常重要的作用。
3）熱催化–光催化技術
Kong 等分別測試了Pt/SrTiO3-x 催化劑在不同條件下對苯、甲苯和二甲苯的催化性能。其反應機理如圖 5 所示。結果發(fā)現(xiàn)光熱催化協(xié)同氧化在可見光照明，溫度為±150°C 時，催化劑 Pt/SrTiO3-x 活性和穩(wěn)定性更高。在初始濃度均為 500ppm時，甲苯的礦化在反應 2 h后可以達到95%以上，苯和二甲苯的礦化在反應時間 4 h后也均超過95%。
圖 5 光催化 VOCs 在 Pt/SrTiO3-x 上氧化的原理圖
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