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沥青挥发性有机物(VOCs)抑制剂研究

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#楼主# 2021-1-20

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由于沥青材料广泛的应用,其在加工和使用过程中对环境的危害早已引起学者的关注。国内外很多学者对沥青材料因受高温加热或燃烧所产生的沥青烟的组成、危害以及烟气抑制技术进行了研究。沥青烟气对人体和环境具有很大的影响,主要有两种途径:一种是粉尘颗粒污染,一种是沥青挥发性有机物污染。

在汉斯出版社《合成化学研究》期刊中,有学者分析调查研究表明,沥青烟中的挥发性有机物(Volatile Organic Compounds,VOCs)中的氮烃、硫烃等物质,在光照条件激发下与大气组分发生光化学反应,形成各种硫化物、氮氧化物以及微小颗粒。此类物质被空气中的水蒸气吸收,并随雨、雪等落到地表,形成酸雨。同时微小颗粒悬浮在空气中,极易引发雾霾、光化学污染等二次污染,对环境安全造成极大的损害。

暴露在沥青VOCs中的施工人员,普遍患有皮肤及上呼吸道、神经系统方面的疾病,长期处在被污染的环境下作业甚至引发癌变以及基因突变,严重损害人体健康。有研究报道显示,苯并芘对神经系统也具有一定毒性,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。

沥青VOCs的释放不仅对大气环境和人体产生危害,而且会导致沥青性能发生变化,其VOCs的释放与性能劣化存在一定关联。材料的性能直接关系到材料结构的服役性能,因此沥青性能的劣化将会降低沥青材料结构的耐久性、缩减其服役寿命,增加资源与能源的消耗,对环境影响极大。因此,明确沥青VOCs的释放及其对沥青材料性能劣化的作用机制,在此基础之上有望开发抑制技术能从根本上减小沥青VOCs的释放,为解决沥青低排放、提升沥青和沥青材料的绿色环保和耐久性提供理论基础与技术指导。

对VOCs控制技术还处在只是对VOCs废气进行处理的阶段,而如何减少和控制排放源VOCs排放技术的研究比较少。考虑到排放源VOCs的性质与浓度、净化标准和经济性等因素的作用,一般选择合适的处理方法或一种与多种处理技术混合搭配获得最佳处理方案。随着环保技术的发展,VOCs净化技术也朝着低能耗,稳定运行,操作简单和制造成本低等方向发展。其中沥青抑制剂的研究就是很有前景的一个方向。

一种改性剂加入以后,沥青的性质和基质沥青相比能够向好的方面转变,换另外一种改性剂可能会发现不明显或者相反的效果。这就说明沥青对改性剂具有选择作用,相同的沥青加入不同的改性剂,也有可能会出现相反的转化效果,这就是改性剂对沥青的选择性。常用的沥青 VOCs 抑制剂可分为四大类:阻燃剂、聚合物改性剂、化学抑烟剂以及吸附剂。

目前沥青VOCs抑制剂研究大多是将具有抑制能力的添加剂加入沥青中,以达到VOCs抑制效果。其后续研究仍可从以下三个方面开展:1)抑制效率:目前已知抑制效率最高的抑制剂为活性炭,其综合抑制效率约为40%,考虑到沥青VOCs本身浓度较小,因此抑制剂抑制效果仍有待提升;2)性能影响:沥青VOCs抑制剂应以不损害路面性能为前提,因此在开展抑制研究时,应同时关注抑制剂对沥青性能的影响;3)抑制剂的开发:应深入结合沥青VOCs释放机理,从微观入手开展抑制剂开发研究,以期得到抑制效果更佳、性能友好的沥青VOCs抑制剂。

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