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你知道吗?沥青VOC的危害与防治

点击次数:146 发布时间:2020-09-04

一、沥青VOC概述

voc (Volatile Organic Compound s,挥发性有机化合物),根据世界卫生组织在1989年的定义,VoC是指沸点在50℃-260℃之间,室温下饱和蒸气压超过133.32Pa,常温下以气体形式存在的有机物。根据其化学结构可进一步分为芳经类、卤经类、烷类、烯类、醛类、酯类、酮类和其他化合物。由于高温条件下沥青产生气溶胶的沸点远大于该定义范围,因此通常将沥青VOC定义为沥青在沥青产生气溶胶的沸点远大于该定义范围,因此通常将沥青VOC定义为沥青在高温状态下挥发的气溶胶〔粒径小于10微米)和气体物质。

 

沥青voc的主要成分为包括卤代怪、含氧经、氮经、硫经、低沸点的多环芳香经在内的经类物质。此类物质活性强、危害大,其中某些成分在光照或紫外线的作用诱导下,会与大气中其他成分发生光化学反应。造成的烟雾不仅致使能见度降低、给日常生产生活造成不便,更严重的是会产生如过氧苯酰硝酸酯、过氧乙酰硝酸酯等危害人体呼吸道、神经系统、心血管系统的有毒有害物质。

 

二、沥青VOC的危害

 

组成沥青的有机经类化合物,经湿度、温度、紫外线照射等自然环境因素的促进,在储存、加工、运输、拌合、摊铺、压实以及使用过程中,都会产生一定的挥发行为。沥青烟气是由多种物质组成的复杂混合物,其所含的苯并芘、吖啶类、蒽萘类、吡啶类、酚类等物质已经研究确定对人体有害,此类物质造成的污染会影响动植物和人体的生长发育,如果长时间身处被沥青烟气污染的环境,将可能引起皮肤、呼吸道、神经系统方面的疾病,甚至诱发癌症。长期在污染环境下作业,会引发一系列急性或慢性伤害,严重危害人体健康。

 

 国际癌症研究机构于1987年就将沥青烟气列为可疑致癌物,次年,美国国家职业安全与卫生机构也将其列为潜在致癌物,并就其制定了相应卫生标准。随着研究的进展,Genevios等人认为沥青的致癌作用不仅是 PAHs 的作用,含氧、氮、硫的杂环经类衍生物也有一定作用。沥青voC中所含的苯并芘是致癌的主要物质之一。除此以外,有研究报道显示,苯并芘对神经系统也具有一定毒性。学者David26通过研究得出结论,苯并芘及其代谢物可以通过血脑屏障进入实验鼠脑组织。涂白杰的亚慢性染毒实验也初步证实,苯并芘对实验用小鼠的表面神经系统和中枢神经系统都产生了一定的损伤。

 

 三、沥青烟气污染防治技术

 

由于沥青路面在铺设过程中VOCs释放不集中,不可能全过程中进行收集治理。因此,以下主要针对源头控制(原料及工艺技术改进)与搅拌站沥青烟气末端治理进行详细分析。

源头控制

沥青混合料温拌技术:通过一定的办法,在较低温度下对沥青混合料进行拌和及施工,使沥青的粘度降低,这样可以有效减少沥青在高温下释放的有害气体和颗粒,而且能够使沥青混合料性能满足热拌和沥青混合料性能的规范指标。目前,国内外采用的技术方法有以下四种:

(1)使用沥青降粘剂

目前,世界范围内普遍使用的一种沥青降粘剂是Sasobit,它是一种合成的直链脂肪碳氢混合物,它的主链由40~115个碳原子形成,温度超过115℃时就会在沥青中溶解。

(2)沸石降粘技术

沸石具有架状结构,内部结构为三维铝氧四面体和三维硅氧四面体,它们排列成一定规律的晶体骨架。德国Eurovia 公司生产的一种人工合成沸石Aspha-Min,是一种比表面积较大的联通多孔结构的白色超细粉末,能够吸收20%以上的水分。与沥青混合后,它释放出的水分会使胶结料的体积产生膨胀,从而形成泡沫沥青,使沥青能在较低的温度下对集料进行有效覆盖,这样能够使混合料的拌和温度降低。

(3)泡沫发泡降粘技术

这种技术的关键在于温度为110℃左右,将软质沥青与石料充分拌和,让软质沥青完全覆盖在石料表面,然后再将硬质沥青以泡沫沥青的形式喷入并迅速拌和。在此过程中必须保证集料表面没有水分存在。为了进一步降低拌和温度,研究人员研究了采用泡沫沥青制备半温沥青混合料的技术。它可以将拌和温度控制在低于100℃,全部沥青结合料以泡沫形式加入,这种技术得到沥青混合料的使用期限与热拌和得到的沥青混合料相当,但是抗剪性能不如热拌和沥青混合料。

(4)乳化沥青温拌技术

以特殊的乳化沥青代替目前使用的热沥青,可将拌和温度设定在100℃左右,乳化沥青中的水在拌和时以水蒸气的形式挥发至空气中,该技术主要采用高含量的乳化沥青,它可以使拌和与压实温度降低,而且外观与热拌和沥青混合料相同,但是乳化沥青的乳化剂成本较高,导致生产成本较高。

使用抑烟剂改性沥青混合料:

目前,主要是控制沥青混合料遇明火燃烧时释放的有害气体,将沥青加热到一定温度后,添加一些阻燃剂,通过高速剪切与沥青充分混合后即可起到一定的抑烟效果。常用的抑烟剂有无机的氮类、锑化合物类(如三氧化二锑)、硼化合物类(如硼酸锌)、镁化合物类(如三氧化二镁)、铝化合物类(如氢氧化铝)等,有机化合物类分为磷系和卤系两个系列,常用的有SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)和PE(聚乙烯)。

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