淺析餐飲源VOCs組成特征及應對措施

瀏覽次數：1076更新時間：2021-07-23

劉丹

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凈化技術的研究現狀及其難點，同時闡述了油煙VOCs凈化組合工藝的優勢和必要性。針對現有問題對油煙VOCs凈化組合工藝的發展做出了展望。

關鍵詞：餐飲油煙；組成特征；凈化技術；餐飲油煙監測云平臺；安科瑞

0.前言

目前我國使用的油煙機，只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，并未進行處理。餐飲油煙的成分復雜并包含較多有毒物質，這些混合物若通過無組織排放，在大氣環境中逐漸積累，短期內會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凈化技術對餐飲油煙污染進行控制。

? 油煙VOCs的形成、組成特征及危害

1.1 油煙VOCs的形成

油煙的形成主要有三個階段：當加熱溫度為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 100℃–260℃時，食用油所含沸點較高的物質發生汽化并分解，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）。當各階段產生的混合氣體在上升過程中與空氣發生碰撞，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的化學成分較為復雜，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。何萬清等[10]以菜籽油為例，對在不同溫度下加熱產生的油煙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，且濃度變化范圍較大。

1.3 油煙的危害

1.3.1 環境效應

烹飪產生的 PM2.5等細顆粒物是城市環境霧霾污染和室內污染的重要貢獻者。光化學煙霧事件并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，烹飪會釋放出 SOA 前體，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。

汽車尾氣具有相同的 SOA 排放產量。

1.3.2 毒理學效應。油煙污染的潛在健康風險往往會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后，巨噬細胞有明顯減少，乳酸脫氫酶等物質含量增多，產生急性炎癥，對肺組織和機體造成損傷。實驗和調查發現，烹飪被認為是非吸煙亞洲婦女患有肺癌有關的主要因素之一，相對風險為 1.4-3.8。同時，油煙顆粒黏附在皮膚上會加速皮膚組織老化，生成皺紋，色斑等。

圖 3 餐飲油煙 VOCs 的環境效應與健康風險示意圖

? 油煙 VOCs 凈化技術

餐飲油煙的凈化主要是針對 VOCs 廢氣的處理。VOCs 控制技術分為回收技術和破壞性技術。回收技術是對污染物進行物理處理，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CO2 和 H2O 等無污染的物質，主要包括催化燃燒法、低溫等離子體法等。兩種控制技術的工作原理和性能對比如表 1。

表 1 油煙 VOCs 凈化技術工作原理與性能對比

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

了用于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

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。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輸到服務器平臺。同時，對本地數據進行存儲，監控現場設備狀態，提供人機操作界面。

4.結論

綜上所述，餐飲油煙VOCs凈化技術種類繁多且較為成熟，回收技術中以吸附法應用較多，但該技術大多應用于大型食品加工行業，并未在中小型餐飲業進行推廣使用。破壞技術可大幅度提高 VOCs 的凈化效率，其中以催化燃燒法的應用較多。催化燃燒是一種綠色、高效的凈化技術，但催化設備造價較高、占地較廣，并不適合低成本的餐飲油煙 VOCs的凈化。因此，為了實現多種VOCs的大范圍去除，通常采用多技術耦合，充分發揮各種 VOCs 凈化技術的優點，實現高效降解。同時，為了踐行綠色環保的發展理念，選擇環保的油煙廢氣處理技術，也是未來研究的方向。

【參考文獻】

［1］胡永. 吸油煙機中靜電油煙凈化模塊的設計開發[D]. 成都：電子科技大學, 2015.

［2］何永兵. 臭氧協同 TiO2 光催化氧化餐飲油煙中 VOCs 的研究[D]. 哈爾濱：哈爾濱工業大學, 2014.

［3］鄭少卿. 餐飲業油煙中 VOCs 的排放特征及其治理技術的研究[D]. 河北：河北科技大學, 2017.

［4］王亞琪，常甜，陳慶彩. 餐飲源 VOCs 組成特征及處理技術研究進展.［J］環境工程.2021.

［5］安科瑞AcrelCloud-3500餐飲油煙監測云平臺.2020.05版.

劉丹，女，本科安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電

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