浅析餐饮源VOCs组成特征及应对措施

浏览次数：1063更新时间：2021-07-23

刘丹

安科瑞电气股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：烹饪排放是环境挥发性有机化合物(VOCs)的来源之一，严重威胁着环境空气质量和人类健康。结合餐饮油烟VOCs的组成特征，总结近几年餐饮油烟VOCs净化技术的研究现状及其难点，同时阐述了油烟VOCs净化组合工艺的优势和必要性。针对现有问题对油烟VOCs净化组合工艺的发展做出了展望。

关键词：餐饮油烟；组成特征；净化技术；餐饮油烟监测云平台；安科瑞

0.前言

目前我国使用的油烟机，只能通过机械作用去除大颗粒的油滴，而颗粒物和VOCs则通过管道转移到室外，并未进行处理。餐饮油烟的成分复杂并包含较多有毒物质，这些混合物若通过无组织排放，在大气环境中逐渐积累，短期内会对当地空气质量和人类健康有显著影响。因此，亟需发展绿色高效的净化技术对餐饮油烟污染进行控制。

? 油烟VOCs的形成、组成特征及危害

1.1 油烟VOCs的形成

油烟的形成主要有三个阶段：当加热温度为50℃–100℃时，油脂中所含低沸点物质和水分发生汽化，小分子物质散发；温度为 100℃–260℃时，食用油所含沸点较高的物质发生汽化并分解，形成小油滴（>10 μm）；加热到 260℃以上，高沸点物质急剧汽化，形成大量细颗粒物（0.1–10 μm）。当各阶段产生的混合气体在上升过程中与空气发生碰撞，温度迅速下降，形成含冷凝物的气溶胶，各种混合物散逸至大气中。

1.2 油烟VOCs组成特征

餐饮油烟VOCs的化学成分较为复杂，其化学特性因烹饪风格、烹饪原料、加热温度等不同而有很大差异。何万清等[10]以菜籽油为例，对在不同温度下加热产生的油烟VOCs组分进行分析，实验结果如图 1 所示。当加热温度从130℃上升到260℃时，葵花籽油排放的VOCs的种类和浓度水平都呈上升趋势。其中，烷烃和醛酮类化合物随着温度的升高而升高，且浓度变化范围较大。

1.3 油烟的危害

1.3.1 环境效应

烹饪产生的 PM2.5等细颗粒物是城市环境雾霾污染和室内污染的重要贡献者。光化学烟雾事件并加快二次颗粒物的生成，对城市和区域环境质量影响较大究表示，烹饪会释放出 SOA 前体，例如烯烃(<C10)、初级半挥发性、中间挥发性有机化合物（primary semi-volatile and intermediate-volatility organic compounds，SVOCs 和 IVOCs）等。

汽车尾气具有相同的 SOA 排放产量。

1.3.2 毒理学效应。油烟污染的潜在健康风险往往会影响到长期烹饪的人。刘占琴等观察大鼠吸入1ppm的油烟对肺部的影响。结果显示，染毒24h后，巨噬细胞有明显减少，乳酸脱氢酶等物质含量增多，产生急性炎症，对肺组织和机体造成损伤。实验和调查发现，烹饪被认为是非吸烟亚洲妇女患有肺癌有关的主要因素之一，相对风险为 1.4-3.8。同时，油烟颗粒黏附在皮肤上会加速皮肤组织老化，生成皱纹，色斑等。

图 3 餐饮油烟 VOCs 的环境效应与健康风险示意图

? 油烟 VOCs 净化技术

餐饮油烟的净化主要是针对 VOCs 废气的处理。VOCs 控制技术分为回收技术和破坏性技术。回收技术是对污染物进行物理处理，主要包括吸附法、吸收法等；破坏性技术是用化学方法将VOCs氧化分解为CO2 和 H2O 等无污染的物质，主要包括催化燃烧法、低温等离子体法等。两种控制技术的工作原理和性能对比如表 1。

表 1 油烟 VOCs 净化技术工作原理与性能对比

2.1 回收技术

2.1.1 吸附法

吸附法的基础是多孔性材料选择性的从油烟废气中吸收一种或多种 VOCs。根据吸附剂的性质不同，一般可分为无机吸附剂、有机吸附剂以及无机-有机混合吸附剂。表2对比

了用于VOCs处理的吸附剂性能和工作条件。

表 2 吸附剂的工作条件和吸附能力对比

2.2 破坏技术

2.2.1生物降解法

生物降解法是涉及气、液、固三相及生化降解的过程，影响因素较多，国内主要集中在优势高效菌种的筛选、填料性质的研究及工艺的研究等，但其相关研究和实际应用还并不多。在实验室规模上，马红妍利用生物降解法，从被油烟长期污染的土壤中筛选出混合菌株作为挂膜微生物，选用玉米芯为填料进行油烟净化实验。油烟监控主机是现场的管理设备，实时采集油烟浓度探测器和工况传感器的信号，进行数据处理，通过有线或无线网络通讯将数据传输到服务器平台。同时，对本地数据进行存储，监控现场设备状态，提供人机操作界面。

4.结论

综上所述，餐饮油烟VOCs净化技术种类繁多且较为成熟，回收技术中以吸附法应用较多，但该技术大多应用于大型食品加工行业，并未在中小型餐饮业进行推广使用。破坏技术可大幅度提高 VOCs 的净化效率，其中以催化燃烧法的应用较多。催化燃烧是一种绿色、高效的净化技术，但催化设备造价较高、占地较广，并不适合低成本的餐饮油烟 VOCs的净化。因此，为了实现多种VOCs的大范围去除，通常采用多技术耦合，充分发挥各种 VOCs 净化技术的优点，实现高效降解。同时，为了践行绿色环保的发展理念，选择环保的油烟废气处理技术，也是未来研究的方向。

【参考文献】

［1］胡永. 吸油烟机中静电油烟净化模块的设计开发[D]. 成都：电子科技大学, 2015.

［2］何永兵. 臭氧协同 TiO2 光催化氧化餐饮油烟中 VOCs 的研究[D]. 哈尔滨：哈尔滨工业大学, 2014.

［3］郑少卿. 餐饮业油烟中 VOCs 的排放特征及其治理技术的研究[D]. 河北：河北科技大学, 2017.

［4］王亚琪，常甜，陈庆彩. 餐饮源 VOCs 组成特征及处理技术研究进展.［J］环境工程.2021.

［5］安科瑞AcrelCloud-3500餐饮油烟监测云平台.2020.05版.

刘丹，女，本科安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为智能电网供配电

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