淺析餐飲源VOCs組成特征及應對措施

侯文莉

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定  201801

摘 要：烹飪排放是環境揮發性有機化合物(VOCs)的來源之一，嚴(yan) 重威脅著環境空氣質量和人類健康。結合餐飲油煙VOCs的組成特征，總結近幾年餐飲油煙VOCs淨化技術的研究現狀及其難點，同時闡述了油煙VOCs淨化組合工藝的優(you) 勢和必要性。針對現有問題對油煙VOCs淨化組合工藝的發展做出了展望。

關(guan) 鍵詞：餐飲油煙；組成特征；淨化技術；餐飲油煙監測雲(yun) 平台；安科瑞

0.前言

        隨著我國餐飲行業(ye) 的快速發展，餐飲油煙汙染已成為(wei) 城市大氣汙染的重要來源之一。餐飲場所主要分布在人口稠密的商業(ye) 區和居民區，在烹飪過程中產(chan) 生的油煙汙染物具有數多、覆蓋麵廣、汙染源分散、汙染不易擴散等特點，對城市大氣汙染的貢獻僅(jin) 次於(yu) 機動車汙染源和工業(ye) 源。此外，居民針對烹飪油煙刺激性氣味的投訴越來越多。據相關(guan) 調查，對餐飲油煙汙染的投訴占所有環境投訴的30%-40%，引起了有關(guan) 部門的極大關(guan) 注。

       中國的烹飪風格以油炸、燒烤、蒸煮和爆炒為(wei) 主，與(yu) 西方單一的烹飪方式相比，更容易產(chan) 生大量的油煙。目前我國使用的油煙機，隻能通過機械作用去除大顆粒的油滴，而顆粒物和VOCs則通過管道轉移到室外，並未進行有效處理。餐飲油煙的成分複雜並包含較多有毒物質，這些混合物若通過無組織排放，在大氣環境中逐漸積累，短期內(nei) 會(hui) 對當地空氣質量和人類健康有顯著影響。因此，亟需發展綠色高效的淨化技術對餐飲油煙汙染進行控製。本文針對餐飲油煙汙染處理難題，結合餐飲油煙VOCs的組成特征，總結油煙VOCs淨化技術研究進展及其難點和熱點問題，為(wei) 進一步研究油煙VOCs淨化提供參考和思路。

⦁油煙VOCs的形成、組成特征及危害

1.1 油煙VOCs的形成

      烹飪油煙是指食物在高溫烹製過程中與(yu) 食用油反應，生成各種脂質熱氧化和分解的混合

物，主要包括固態顆粒物和氣態汙染物。油煙的形成主要有三個(ge) 階段：當加熱溫度為(wei) 50℃–100℃時，油脂中所含低沸點物質和水分發生汽化，小分子物質散發；溫度為(wei) 100℃–260℃時，食用油所含沸點較高的物質發生汽化並分解，形成小油滴（>10 μm）；加熱到 260℃以上，高沸點物質急劇汽化，形成大量細顆粒物（0.1–10 μm）。當各階段產(chan) 生的混合氣體(ti) 在上升過程中與(yu) 空氣發生碰撞，溫度迅速下降，形成含冷凝物的氣溶膠，各種混合物散逸至大氣中。

1.2 油煙VOCs組成特征 

      餐飲油煙VOCs的化學成分較為(wei) 複雜，其化學特性因烹飪風格、烹飪原料、加熱溫度等不同而有很大差異。何萬(wan) 清等[10]以菜籽油為(wei) 例，對在不同溫度下加熱產(chan) 生的油煙VOCs組分進行分析，實驗結果如圖 1 所示。當加熱溫度從(cong) 130℃上升到260℃時，葵花籽油排放的VOCs的種類和濃度水平都呈上升趨勢。其中，烷烴和醛酮類化合物隨著溫度的升高而升高，且濃度變化範圍較大。

圖 1 葵花籽油在不同溫度下的 VOCs 排放濃度

      zhang 等測定同一溫度（270℃）下，五種食用油油煙 VOCs 排放種類及濃度。實驗得到，五種食用油 VOCs 的排放濃度依次為(wei) ：菜籽油（81.0 mg/m3）>大豆油（75.5 mg/m3）>花生（70.9 mg/m3）>玉米油（60.3 mg/m3）>豬油（20.5 mg/m3），這表明富含不飽和脂肪

     酸的植物油在270℃下比富含飽和脂肪酸的豬油排放更多VOCs。黃永海考察在260℃時，大豆油、花生油和調和油三種食用油非甲烷總烴（Non-methane hydrocarbons，NMHCs）、醛類和苯係物的排放濃度。實驗得出，大豆油加熱產(chan) 生的油煙中 NMHCs的濃度（31588.33 ppm）明顯高於(yu) 其他兩(liang) 種食用油，但三種食用油排放的醛酮類和苯係物濃度水平相當。相比之下，大豆油在高溫狀態下產(chan) 生的 VOCs 濃度（31995.37 ppm）最高，而花生油和調和油的VOCs 排放濃度相當。綜上所述，烹飪油煙 VOCs 的化學成分主要包括烴類、醛酮、醇類及其他雜環化合物。不同食用油在高溫狀態下排放的 VOCs 種類和濃度都不相同，其中富含不飽和脂肪酸的植物油產(chan) 生的油煙VOCs濃度最高。

      為(wei) 了解不同類型餐飲源對 VOCs 排放的種類和濃度水平的影響，圖 2 對比了不同菜係油煙 VOCs 濃度水平和種類。Huang 等重點研究上海五種類型餐館（火鍋、川菜、粵菜、西餐和正宗上海菜）VOCs 的排放特性。研究發現，火鍋在室內(nei) 排放油煙產(chan) 生的VOCs質量濃度最高(1.90 mg/m3)，其次是川菜(1.41 mg/m3)、西餐（0.66 mg/m3)、粵菜(0.63 mg/m3

)和上海菜(0.61 mg/m3)。烷烴是五種菜係的主要 VOC 汙染物，所占比例為(wei) 34.4%~71.7%。崔彤等研究北京 5 家不同菜係（燒烤類、中餐、西餐、川菜和浙菜）油煙 VOCs 的排放特征。結果顯示，5 種菜係油煙 VOCs 的排放濃度從(cong) 高到低依次為(wei) ：燒烤類（12.22 mg/m3）>中餐（4.28 mg/m3）>西餐（5.79 mg/m3）>川菜（5.45 mg/m3）>浙菜（3.93 mg/m3）。燒烤類與(yu) 非燒烤類菜係油煙排放的汙染物種類有顯著差別。燒烤類 VOCs 排放主要是以烴類化合物為(wei) 主，占所有組分的 89.65% 。非燒烤類菜係的烹飪排放中，烷烴和醛類是主要汙染物。徐敏等[以北京烤鴨作為(wei) 研究對象，通過氣相色譜–質譜聯用儀(yi) 分析，共檢測出 58 種 VOCs。其中醛酮類和脂類等碳鏈較短的化合物含量較高，C1-C3 物質所占比例 72.27%。同時指出，由於(yu) 烤鴨烤製溫度較高，使大分子物質分解為(wei) 小分子物質，與(yu) 烹飪油煙產(chan) 生的有機物濃度大不相同，因此不具有明顯的線性相關(guan) 。

圖 2 不同餐飲源 VOCs 排放濃度

1.3 油煙的危害

1.3.1 環境效應

        餐飲油煙的排放對空氣質量和人類健康都有顯著影響，其具體(ti) 環境效應和健康風險如圖

3 所示。烹飪產(chan) 生的 PM2.5等細顆粒物是城市環境霧霾汙染和室內(nei) 汙染的重要貢獻者。有研究表明，與(yu) 西方烹飪風格相比，中國烹飪風格所產(chan) 生的 PM2.5 含量較高。活性 VOCs 能促進大氣中的羥基自由基、臭氧和二次有機氣溶膠(secondary organic aerosol，SOA)的形成，

       導致光化學煙霧事件並加快二次顆粒物的生成，對城市和區域環境質量影響較大究表示，烹飪會(hui) 釋放出 SOA 前體(ti) ，例如烯烴(<C10)、初級半揮發性、中間揮發性有機化合物（primary semi-volatile and intermediate-volatility organic compounds，SVOCs 和 IVOCs）等。同時，Hayes 等通過建模顯示，烹飪排放的 SVOCs和IVOCs占洛杉磯市中心SOA質量19%-35%。假設烹飪排放具有SVOCs和IVOCs的揮發性分布，該結果表明烹飪與(yu)

汽車尾氣具有相同的 SOA 排放產(chan) 量。

1.3.2 毒理學效應

       烹飪排放的汙染物包含多種有毒化合物，研究表明，這些化合物對人體(ti) 產(chan) 生肺毒性、免疫毒性、遺傳(chuan) 毒性和潛在致癌性等。Lu等設計十一種烹飪菜肴研究中國家庭烹飪呼吸區PM2.5 的排放及對人體(ti) 健康的影響。結果表明，烹飪的直接呼吸區 PM2.5 平均濃度接近0.60mg/m3，比中國國家室外空氣標準（GB3095-2012，0.075 mg/m3）高約8倍，可導致較高的人類健康風險。油煙汙染的潛在健康風險往往會(hui) 影響到長期烹飪的人。劉占琴等觀察大鼠吸入1ppm的油煙對肺部的影響。結果顯示，染毒24h後，巨噬細胞有明顯減少，乳酸脫氫酶等物質含量增多，產(chan) 生急性炎症，對肺組織和機體(ti) 造成損傷(shang) 。實驗和調查發現，烹飪被認為(wei) 是非吸煙亞(ya) 洲婦女患有肺癌有關(guan) 的主要因素之一，相對風險為(wei) 1.4-3.8。同時，油煙顆粒黏附在皮膚上會(hui) 加速皮膚組織老化，生成皺紋，色斑等。

圖 3 餐飲油煙 VOCs 的環境效應與(yu) 健康風險示意圖

⦁油煙 VOCs 淨化技術

餐飲油煙的淨化主要是針對 VOCs 廢氣的處理。VOCs 控製技術分為(wei) 回收技術和破壞性技術。回收技術是對汙染物進行物理處理，主要包括吸附法、吸收法等；破壞性技術是用化學方法將VOCs氧化分解為(wei) CO2 和 H2O 等無汙染的物質，主要包括催化燃燒法、低溫等離子體(ti) 法等。兩(liang) 種控製技術的工作原理和性能對比如表 1。

表 1 油煙 VOCs 淨化技術工作原理與(yu) 性能對比

2.1 回收技術

2.1.1 吸附法

吸附法的基礎是多孔性材料選擇性的從(cong) 油煙廢氣中吸收一種或多種 VOCs。根據吸附劑的性質不同，一般可分為(wei) 無機吸附劑、有機吸附劑以及無機-有機混合吸附劑。表2對比

了用於(yu) VOCs處理的吸附劑性能和工作條件。

表 2 吸附劑的工作條件和吸附能力對比

      劉超等考察用碳化法製備的油茶果殼炭吸附劑對油煙的吸附性能。結果顯示，油茶果殼炭達到吸附最大容量（122.6 mg/g）的*條件為(wei) ：油煙進口濃度為(wei) 50 mg/m3，體(ti) 積空速 1.7/h，吸附劑床層高度為(wei) 40cm。魏玉濱等利用負載MnO2的蜂窩活性炭與(yu) 臭氧協同作用考察其對油煙VOCs 特征汙染物乙醇的吸附性能。負載 MnO2活性炭對乙醇具有明顯的吸附緩衝(chong) 性能和催化氧化分解的作用。在反應時間<150 min 時，乙醇去除率達到 80%-90%。然而當反應時間>150 min，吸附劑性能下降，最終去除率維持在 30% -40%。Lee等將椰子殼活性炭（GAC）表麵進行酸和堿改性，探究經過酸或堿處理後的 GAC 對鄰二甲苯的吸附性能。結果表明，在鄰二甲苯濃度為(wei) 393-504 mg/m3，吸附停留 16.8 s 的條件下，經過堿處理的GAC 吸附容量最大（305.7 mg/g），與(yu) 酸處理後的GAC相比，堿處理後的GAC表麵接受量增加26.5%。Cosseron 等用水熱法分別合成矽石-1 沸石、SSZ-23 沸石、CHA 型沸石和 BEA 型沸石四種吸附劑，在三種不同的溫度 25、75 和 150℃下，分別考察其動態吸附丙酮能力。實驗測得，在25℃時，四種吸附劑的吸附能力最大，依次為(wei) ：BEA 型沸石（141.1 mg/g）> CHA 型沸石（124.9 mg/g）>矽石-1 沸石（105.7 mg/g）>SSZ-23 沸石（5.81 mg/g）。

吸附法被較多應用於(yu) 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，對於(yu) 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(guan) 重要。一種理想的去除VOCs的吸附劑應具有：高吸附容量、熱穩定性強以及高疏水性等優(you) 良性質。既保證了循環吸附再生的使用，同時克服常見的水蒸氣的競爭(zheng) 性吸附。

2.1.2吸收法

      吸收法的淨化效果往往跟吸收液的選擇和吸收設備有關(guan) 。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(wei) 1-2 m3/(kg·h)時，甲苯的淨化率大於(yu) 90%。楊驥等用質量分數為(wei) 1%的 NaOH 與(yu) 1%洗滌劑的混合液為(wei) 吸收液，測定其對油煙的淨化率。實驗發現當吸收塔填料高度為(wei) 5-6 cm，淋洗量為(wei) 300ml/min 時，淨化效率達到 80%以上。但連續使用 3d，每天使用 1h 後，吸收液會(hui) 出現渾濁、絮凝的現象。

      為(wei) 進一步提高吸收效率，研究人員也進行了大量實驗，嚐試開發新型吸收設備，其中超重力旋轉填料床是目前較為(wei) 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%的十六烷基基溴化銨（CTAB）水溶液為(wei) 吸收液，旋轉床轉速為(wei) 900-1000 r/min 時，油煙淨化效率接近 80%，同時也有效證明了超重力技術可以顯著提高氣體(ti) 在介質中的傳(chuan) 質速率。張秀東(dong) 研究超重力油煙淨化設備的淨化效率並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(wei) 5%時，在超重力因子β為(wei) 257，氣液比為(wei) 600的條件下，油煙淨化率能達到92%。

      吸收法淨化效率較高，並可回收利用廢氣中的有用物質。但吸收設備占地麵積大，且吸收廢液的處理並沒有規範合理的方法，易產(chan) 生二次汙染，在油煙淨化行業(ye) 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(nei) 主要集中在優(you) 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(guan) 研究和實際應用還並不多。在實驗室規模上，馬紅妍利用生物降解法，從(cong) 被油煙長期汙染的土壤中篩選出混合菌株作為(wei) 掛膜微生物，選用玉米芯為(wei) 填料進行油煙淨化實驗。結果表明在係統運行穩定後，在保證降解率和排放濃度兩(liang) 項指標的前提下，油煙廢氣進氣濃度低於(yu) 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。廖雷等通過活性汙泥馴化，對烹飪煙霧中汙染物的生物降解性進行了研究。結果表明，在進氣口溫度為(wei) 50-70℃，油煙濃度低於(yu) 33mg/L時，淨化率為(wei) 80%以上。

       劉超等利用馴化成熟的活性汙泥進行油煙生物降解的研究。結果顯示，初始階段36h內(nei) 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(wei) 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(yang) ，導致降解速率降低。

生物降解法設備簡單，油煙淨化效率較高。但易受溫度、進氣流量等影響，降解效率下

降。目前，也尚未在油煙淨化行業(ye) 較多應用。

2.2.2催化燃燒法

      近年來，大量研究集中於(yu) 通過催化氧化對揮發性有機化合物進行降解。一般來說，在這些過程中使用的兩(liang) 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，由於(yu) 其*的活性和易於(yu) 再生而得到研究。然而，其應用受到高成本、熱穩定性差等限製。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定性，被認為(wei) 是貴金屬催化劑的合適替代品。表 3總結了近年來用於(yu) 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淨化率

       近年來，對於(yu) 負載型金屬催化劑的研究越來越多。金屬載體(ti) 的負載方式和種類不同都會(hui) 對催化劑的穩定性和活性產(chan) 生影響。柯琪等采用等體(ti) 積浸漬法，在γ-Al2O3 材料上負載不同含量的CuO 製備了一係列CuO/γ-Al2O3 催化劑並考察其對對油煙催化性能。結果顯示，當催化劑載體(ti) 負載20%的氧化銅，氣體(ti) 流量為(wei) 5 L/min，催化溫度 350℃時，對油煙廢氣淨化率可達88.6%。而邱晉卿以γ-Al2O3 為(wei) 載體(ti) 製備 La0.8Sr (0.2) MnO3/γ-Al2O3 催化劑並利用自製的油煙裝置測試其催化效果。當 La0.8Sr (0.2) MnO3 的負載量為(wei) 20%，催化溫度為(wei) 250℃時，油煙淨化效率達97.3%。

       金屬載體(ti) 的負載量和促進劑的添加也會(hui) 對催化劑的穩定性和活性產(chan) 生影響。左樂(le) [以γ-Al2O3 為(wei) 載體(ti) ，製備一係列負載量不同的La0.8Ce0.2CoO3/γ-Al2O3 催化劑。負載量為(wei) 30%的La0.8Ce0.2CoO3/γ-Al2O3 催化劑在催化溫度為(wei) 300℃時，油煙廢氣的淨化高為(wei) 88%，但對於(yu) 苯係物質並不能*降解。王建以摻雜不同 Mn 含量（0~40%）的 Ce0.5–xZr0.5–xMn2xO2為(wei) 載體(ti) ，製備一係列新型催化劑並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）時製備的 Pt/γ-Al2O3/Ce0.4Zr0.4Mn0.2O2催化劑催化性能較好，油煙*轉化溫度僅(jin) 為(wei) 222℃。Yang 等以 Al2O3 為(wei) 載體(ti) ，MnO2/CuO為(wei) 原料，研製了一種新型催化劑並測試其對油煙的淨化效果。實驗表明，催化劑 MnO2/CuOAl2O3與(yu) 油煙廢氣接觸時間小於(yu) 1s，可以礦化大多數有機物。當接觸時間延長至 3.18 s，可以在 200℃的低溫下實現96%的淨化效率。催化燃燒法是目前控製末端 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 VOCs 的分解，減少二次汙染。因此，對於(yu) 催化劑的設計和製備的研究仍是當下的熱點問題。

2.2.3低溫等離子體(ti) 技術

       低溫等離子體(ti) 已被報道為(wei) 一種非常有效的VOCs分解方法，它可在短停留時間內(nei) 實現高電子能量，使VOCs化學鍵斷裂，達到淨化效果。常用於(yu) VOCs降解的低溫等離子體(ti) 放電方式可以分為(wei) ：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（乙酯和二氯甲烷）的淨化率。結果表明，低溫等離子體(ti) 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(yu) 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(wei) 例，當雙介質反應器放電功率為(wei) 63.9 W，混合氣體(ti) 濃度低於(yu) 696 mg/m3，氣體(ti) 流速為(wei) 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(wei) 目標混合物，分別研究其在不同環境條件下（潮濕空氣和氧氣、氬氣混合物）低溫等離子體(ti) 的氧化。結果表明，在 25 kV 電壓下，與(yu) 氧氣和氬氣混合物條件相比，潮濕空氣下O3 和 CO 產(chan) 生濃度較低，分別為(wei) 2100 ppmv 和50ppmv，並且對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(wei) 降解烹飪產(chan) 生的VOCs的潛力，提出了等離子體(ti) 催化與(yu) 等離子吸附的方法設想，為(wei) 後續實驗研究提供了新思路。

低溫等離子體(ti) 技術在操作方便、能耗低、氧化降解活性高等方麵表現出巨大的優(you) 勢。但該技術高效處理的同時，易導致二次產(chan) 物的形成、能源效率較低，甚至增加了氣體(ti) 總毒性。因此，該技術仍需進一步優(you) 化。

2.2.4複合技術

⦁等離子體(ti) –催化技術

     等離子體(ti) –催化技術副產(chan) 物的形成和低能量效率限製了等離子體(ti) 技術的應用。為(wei) 解決(jue) 該問題，可以采用等離子體(ti) –催化技術，催化劑的加入可以有效地提高係統效率，特別是對於(yu) 低濃度的 VOCs 降解。圖 4 為(wei) VOCs 在等離子體(ti) –催化係統中可能發生的降解機理[51]。催化反應的兩(liang) 個(ge) 重要模型是活 性 位 點 （ Langmuir-Hinshelwood ） 模 型 和 氣 固 界 麵 （ Eley-Rideal ）模型 。Langmuir-Hinshelwood 機製是類似活動位點上兩(liang) 個(ge) 吸附分子之間的表麵反應；Eley-Rideal機製是吸附分子和氣相分子之間的反應[52]。放電產(chan) 生的活性粒子和 VOCs 吸附在催化劑表麵，在兩(liang) 種模型下發生反應，將 VOCs 及其中間產(chan) 物降解，減少副產(chan) 物生成。

圖 4 VOCs 在典型低溫等離子體(ti) ?催化體(ti) 係內(nei) 的降解機理

Li 等用等離子體(ti) -催化法分別用於(yu) 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(chan) 生了一些毒性副產(chan) 品和有機物中間體(ti) ，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催化劑後，乙醛的去除效率可保持在 100% ，並且避免了 O3 副產(chan) 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甲苯。研究表明，將吸附甲苯後的γ-Al2O3 顆粒填料通過反應器，甲苯可被氧化為(wei) CO和 CO2，並觀察到在140w高放電功率下，CO和CO2的濃度下降得更快，可用於(yu) 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(nei) 完成。在 10 min 中輸送到反應器的電能約等於(yu) 84000J，計算出處理甲苯的能量產(chan) 率可達到 41.2 J/μmol。

Yao等通過共沉澱法製備三種不同的堿改性Co-Mn 催化劑，並將其用於(yu) 等離子體(ti) 催化係統中己醛（油煙代表物）的去除。實驗表明，將未改性的 Co-Mn 催化劑放入係統中，該催化劑在短時間內(nei) （60 min）吸附己醛達到飽和。而改性後的 CoMn-Na 催化劑則在570 min後達到吸附飽和，同時將已吸附飽和的 CoMn-Na 催化劑放入等離子體(ti) 反應器中，整個(ge) 係統在體(ti) 積空速為(wei) 47700 h-1時，對己醛的去除率為(wei) 99.4％，同時與(yu) 其他兩(liang) 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(ti) 催化係統是去除己醛的一種高效方法，也可應用於(yu) 實際應用。

2）低溫等離子體(ti) –光催化技術

低溫等離子體(ti) 與(yu) 光催化協同的複合技術目前還在進行技術開發和試驗研究，並未產(chan) 量化。等離子體(ti) 和光催化處理相結合，可提高光催化劑表麵的電子激發速率，進一步促進光催化劑的催化效果，同時，也有望解決(jue) 次級產(chan) 物形成的問題。

Sun 等以活性炭纖維為(wei) 載體(ti) ，二氧化鈦（TiO2）為(wei) 原料製備一種改性光催化劑並考其在等離子體(ti) 反應器中對甲苯的降解效果。結果表明，與(yu) 單一等離子體(ti) 反應器的淨化效率相比，等離子體(ti) 驅動的光催化係統能顯著提高甲苯的去除效果。在放電電壓為(wei) 10 kV 時，淨化效率提高 16%，達到80.91%。黃海保[58]在穩定狀態下，向等離子體(ti) 餘(yu) 輝區引入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後，對甲苯的淨化率達到 82.2%，O3 去除率為(wei) 90%。與(yu) 單一等離子體(ti) 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(ti) 與(yu) 光催化技術不僅(jin) 有效提高了甲苯和 O3的淨化率，也證實了 O3作為(wei) 活性氧的前驅體(ti) 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。結果發現光熱催化協同氧化在可見光照明，溫度為(wei) ±150°C 時，催化劑 Pt/SrTiO3-x 活性和穩定性更高。在初始濃度均為(wei) 500ppm時，甲苯的礦化在反應 2 h後可以達到95%以上，苯和二甲苯的礦化在反應時間 4 h後也均超過95%。

圖 5 光催化 VOCs 在 Pt/SrTiO3-x 上氧化的原理圖

    複合淨化法是將兩(liang) 種及以上的 VOCs控製方法結合起來，以提高 VOCs去除效果，減少副產(chan) 物的生成，提高淨化設備的淨化率和重複利用率。近年來，複合法降解 VOCs成為(wei) 本領域的研究熱點。

3.安科瑞AcrelCloud3500餐飲油煙監測雲(yun) 平台

     為(wei) 了彌補現存餐飲行業(ye) 在煙油監測上的漏洞，同時便利監管部門的監察，安科瑞油煙監測雲(yun) 平台應運而生。油煙監測模塊通過2G/4G與(yu) 雲(yun) 端平台進行通信和數據交互，係統能夠對企業(ye) 餐飲設備的開機狀態、運行狀態進行監控；實現開機率監測，淨化效率監測，設施停運告警，待清洗告警，異常告警等功能；對采集數據進行統計分析、排名等統計功能；較之傳(chuan) 統的靜電監測方案，更具實效性。平台預留與(yu) 其他應用係統、設備交互對接接口，具有很好的擴展性。

3.1 平台結構

     平台GIS地圖采集餐飲油煙處理設備運行狀態和油煙排放的濃度數據，自動對超標排放及異常企業(ye) 進行提示預警，監管部門可迅速進行處理，督促餐飲企業(ye) 整改設備，並定期清洗、維護，實現減排環保，不擾民等目的。現場安裝監測終端，持續監測油煙淨化器的工作狀態，包括設備運行的電流、電壓、功率、耗電量等等，同時結合排煙口的揮發性物質、顆粒物濃度等進行對比分析，一旦排放超標，係統會(hui) 發出異常信號。

■ 油煙監測設備用來監測油煙、顆粒物、NmHc等數據

■ 淨化器和風機配合對油煙進行淨化處理，同時對淨化設備的電流、電壓進行監測 

■ 設備通過4G網絡將采集的數據上傳(chuan) 至遠程雲(yun) 端服務器

3.2平台主要功能

（1）在線監測

      對油煙排汙數據的監測，包括油煙排放濃度，顆粒物，NmHc等數值采集監測；同時對監控風機和淨化器的啟停狀態、運行數據進行監測。

(2)告警數據監測

係統根據采集的油煙數值大小，產(chan) 生對應的排放超標告警；對淨化器的運行數據分析，上傳(chuan) 淨化設備對應的運行、停機、故障等告警事件。

(3)數據分析

運行時長分析，離線分析；告警占比、排名分析；曆史數據統計等。

(4)隱患管理

係統對采集的告警數據分析，產(chan) 生對應的隱患記錄，派發、處理隱患，及時處理告警，形成閉環。

(5)統計分析

包括時長分析、超標分析、曆史數據、分析報告等模塊。

(6)基礎數據維護

個(ge) 人信息、權限維護，企業(ye) 信息錄入，對應測點信息錄入等。

(7)數據服務

數據采集，短信提醒，數據存儲(chu) 和解析。

3.3 油煙監測主機

油煙監控主機是現場的管理設備，實時采集油煙濃度探測器和工況傳(chuan) 感器的信號，進行數據處理，通過有線或無線網絡通訊將數據傳(chuan) 輸到服務器平台。同時，對本地數據進行存儲(chu) ，監控現場設備狀態，提供人機操作界麵。

具體(ti) 技術參數如下：

注：雙探頭適合雙排煙通道的場合，每路探頭監測1路排煙通道。

4.結論

     餐飲油煙作為(wei) 中國城市地區的一個(ge) 大型VOCs排放源，嚴(yan) 重威脅著生態環境和人體(ti) 健康。因此，餐飲油煙VOCs淨化技術仍迫切需要深入的研究。

      1）本文綜述了餐飲油煙VOCs的排放特征。結果表明，不同烹飪風格和烹飪原料會(hui) 導致VOCS排放有很大差異。不同菜係烹飪油煙 VOCs排放種類和濃度有明顯差異。典型的非燒烤類菜係中以川菜汙染排放較為(wei) 嚴(yan) 重，主要以烷烴和烯烴為(wei) 主。燒烤類菜係以芳香烴類化合物排放為(wei) 主。不同食用油中，大豆油汙染排放濃度較高，玉米油則相對健康。目前，國內(nei) 外對餐飲油煙VOCs排放特征的研究取得了大量成果，但油煙 VOCs 采樣方式與(yu) 排放量的估算仍需進一步規範。相關(guan) 部門要加強小規模及未注冊(ce) 餐飲業(ye) 的排放監測，獲得相關(guan) 排放係數，提高排放量估算的準確性，對製定相關(guan) 排放標準和控製措施具有指導意義(yi) 。

2）目前我國餐飲油煙淨化設備主要針對油煙顆粒物的去除，但對於(yu) 油煙VOCs的末端

     治理還尚不完善。綜上所述，餐飲油煙VOCs淨化技術種類繁多且較為(wei) 成熟，回收技術中以吸附法應用較多，但該技術大多應用於(yu) 大型食品加工行業(ye) ，並未在中小型餐飲業(ye) 進行推廣使用。破壞技術可大幅度提高 VOCs 的淨化效率，其中以催化燃燒法的應用較多。催化燃燒是一種綠色、高效的淨化技術，但催化設備造價(jia) 較高、占地較廣，並不適合低成本的餐飲油煙 VOCs的淨化。針對餐飲油煙成分的複雜性和汙染氣體(ti) 排放情況的差異性，采用單一的治理技術已不能滿足當下的治理需求。因此，為(wei) 了實現多種VOCs的大範圍去除，通常采用多技術耦合，充分發揮各種 VOCs 淨化技術的優(you) 點，實現高效降解。根據上述VOCs淨化技術的分析，低溫等離子體(ti) 與(yu) 催化相結合在降低能耗和減少副產(chan) 物方麵具有潛在優(you) 勢，也日益受到了人們(men) 的關(guan) 注。等離子體(ti) 催化係統可以通過改變催化劑表麵物理化學性質提升催化劑反應活性，充分利用等離子與(yu) 催化劑之間的協同作用，提高能量利用率，實現油煙VOCs的高效降解。然而要實現大規模產(chan) 量化和商業(ye) 化，催化劑的選擇尤為(wei) 重要，探究兩(liang) 者如何協同產(chan) 生更有利於(yu) VOCs降解的物理化學變化仍是我們(men) 未來的研究重點。同時，為(wei) 了踐行國家綠色環保的發展理念，選擇環保的油煙廢氣處理技術，也是未來重點研究的方向。

【參考文獻】

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［5］安科瑞AcrelCloud-3500餐飲油煙監測雲(yun) 平台.2020.05版.

作者簡介：侯文莉，女，現任安科瑞電氣股份有限公司，主要從(cong) 事餐飲油煙監測的研發與(yu) 應用。