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香料香精行业中挥发性有机物(VOCs)具有成分复杂、气味多样性及排放不连续的特点。因此建立高效分离分析VOCs方法、开发新型环境治理材料、设计综合VOCs净化方案,有助于解决香料香精环境污染严重、治理技术落后等问题,具有重要的经济价值和社会意义。 1.本论文以香料香精行业VOCs为研究对象,针对其成分复杂、气味多样性、痕量气味物质定性与定量难的问题开展研究。通过选择固相微萃取技术,在优化条件下:三涂层(PDMS/DVB/CAR)吸附,萃取时间1h,解析时间10s,对香料香精企业A和B气体样品进行分析。结果表明:企业A和B企业VOCs气体中分别检测到66和75种化合物。检测的样品气体中具有醛类、酮类和酯类、噻唑、吡嗪和硫醇等系列化合物,均为香料香精行业常用调味品或添加剂,具有刺激性或特征性气味。 2.针对香料香精行业挥发性有机物(VOCs)中气味化合物分离难度大,资源再利用成本高的问题,依据香料香精各组分沸点及饱和蒸气压,设计冷凝分级分离装置。采用桉叶油素,芳樟醇,4-萜烯醇和乙酸芳樟酯模拟香料香精行业VOCs环境,通过调节介质温度、传质流速和冷凝范围在优化条件下:工艺温度70℃,传质流速0.9L/min,冷凝范围-20~5℃,四种挥发性物质的最佳冷凝点依次为-8.0℃,-5.7℃,-4.4℃和-3.2℃,相对回收率分别为99.0%,97.2%,99.9%和98.1%。该分离冷凝方法对于指导挥发性气味组分分离与资源回收再利用具有潜在的应用价值。 3.香料香精行业VOCs成分和气味复杂,传统的活性炭吸附剂,因吸附时间短、选择性差、易燃等缺点,使得开发新型高效吸附剂成为该行业VOCs急需解决的问题。本章采用硬模板法合成多级孔ZSM-5分子筛,借鉴分子筛转轮技术,利用硬模板法构建多级孔分子筛并结合X射线衍射、N2物理吸附-脱附等温线、扫描电子显微镜等分析仪器表征,得到的多级孔ZSM-5平均孔径3-5nm。选择标准试剂乙酸乙酯、异戊醛、2,3丁二酮,甲苯,甲醛对合成材料吸附性能进行评价。结果如下:甲醛吸附最佳时间为60分钟,材料性能:T15%>T5%>T10%;甲苯吸附最佳时间为45分钟,材料性能:T10%>T5%>T15%;2,3-丁二酮吸附最佳时间为18分钟,材料性能:T15%>T5%>T10%;异戊醛吸附最佳时间为18分钟,材料性能:T5%>T10%>T15%;乙酸乙酯吸附最佳时间为18分钟,材料性能:T15%>T5%>T10%;总体材料吸附性能:甲醛>甲苯>乙酸乙酯≈2,3-丁二酮≈异戊醛。 4.本章利用前期分析技术对香料香精行业废气中气味物质进定性和定量,分别在日化车间和食品车间检测到56种和95种挥发性组分,废气浓度30mg/m3。基于废气成分和浓度,设计废气风量5000m3/h,气体通过速率1.0m/s,停留时间0.8s,吸附横面1.5m2,吸附床厚度0.5m,脱附风量2000m3/h,气体流速0.8m/s,催化剂截面积0.8m2,催化剂床层厚度0.25m,催化剂床体积0.2m3,催化剂床层预热温度300℃,反应温度350℃。采用吸附+催化燃烧协同UV光解技术用于解决香料香精行业废气气味问题,预计废气净化效率>95%。 5.本章采用前期香料香精行业废气分析方法对防水卷材废气、手机喷漆废气进行分析,解析废气中的特征物质和气味成分。基于两种行业的废气组成与浓度,结合现场生产工况、废气风量、排放要求等因素设计废气净化材料和用量。采用吸附+催化燃烧为主的净化方案解决废气排放达标问题,协同等离子体或UV光解技术解决企业废气恶臭问题,经过实际测试该工艺废气净化效率超过90%,具有较好的工程示范意义。