1 前言
饮食服务业的逐步繁荣,为广大人民群众的生产生活提供便利的同时,也为旅游、商业贸易等相关行业的发展和国民经济的持续稳定运行提供了保障。但是,饮食服务业的无序发展也给我们赖以生存的环境和人民群众的身心健康带来了极大的损害。饮食业向大气排放的油烟气体中,含有大量的食用油在高温烹调、烧烤过程中产生的有害的过氧化物及其裂解后的产物,经研究证实:这些产物中含有大量的致癌、致畸、致突变的“三致”物质,所以这些油烟气体及其冷凝物已经直接威胁到了人民群众的身心健康,同时厨房后灶烟道等排放出口所喷出的油滴、废烟气、异味、余热等也严重影响了周围居民的生活和企事业单位的办公生产。因此,饮食业厨房外排油烟气体已形成一种急待解决的公害问题。
2 油烟净化处理技术现状
饮食业油烟是指食物在烹饪和食品生产加工过程中挥发的油脂、有机质及热氧化物和热裂解产生的混合物。目前,在油烟净化处理行业中,普遍采用的处理装置有机械式油烟净化器、湿式油烟净化器、静电式油烟净化器、复合式油烟净化器、催化净化器等。
2. 1 机械式油烟净化器
该技术是指采用过滤、惯性碰撞、吸附或其他机械分离原理去除油烟的净化方法。
2. 1. 1目前常用的过滤和吸附分离方式所用材料有:活性炭块、活性炭粒、活性炭膜、过滤纤维等。
2. 1. 2常用的惯性碰撞等机械分离方式有:挡板式、离心式、蜂窝式等。挡板式是利用挡板对油滴等杂物的阻隔而达到分离的目的。离心式一般首先对油烟气体进行加速,使油滴等杂物获得较大的动能,然后通过突然的回转或改变方向,使烟气中的这些杂物因惯性脱离,从而得以分离。蜂窝式一般采用铝合金等材料做成蜂窝状结构,安装在厨房集风罩内,体积较小,结构简单,加工成本低廉,但净化效
率很低,达不到国家标准,适用欧美油烟量极小的厨房使用。
2. 1. 3机械式油烟净化器具有加工成本低、结构简单等优点。但是又因为其自身处理能力较低、更换清洗频繁、风阻较大、不便于长期运行等缺点,所以在现在的市场已经基本被淘汰或者与静电、光解技术联合使用，组成复合油烟净化器。
2.2 湿式油烟净化器
该技术是指用水膜、喷雾、冲击等液体吸收原理去除油烟的净化方法。是将油烟气通过特殊的气体分布装置与吸收液接触,将颗粒物从气相脱除到液相。通常采用喷淋、水膜以及与集气罩相连“运水烟罩”净化器。优点在于改变洗涤液的性质可以同时去除油烟中的SO2、NOX等有害气体,净化效率较高,占地面积小,运行费用低。缺点是受湿式除尘器性能的限制,对亚微米级的颗粒物净化效率较低,洗涤废液尚未合理解决。如果直接将洗涤废液排入下水道,容易产生二次污染。洗涤液的消耗常常造成运行费用增高, 这在一定程度上限制了液体洗涤法的推广应用。
2.3静电沉积法（高压静电油烟净化器）
静电沉积法是将油烟气引入高压电场,使油烟气中颗粒物荷电,在电场力作用下向集尘极运动并沉积下来。特点是设备紧凑,占地面积小,净化效率较高,通常可达85%以上,压降较小。问题是集尘极上油烟冷凝物黏度较高,常造成集尘极清洗困难,维护工作量增大,且用清洗法清除集尘极上的颗粒物时产生二次污染,设备费用较高,应用受到一定限制。高虹[1]应用高压静电原理,采用多电场模块组合技术,将烹饪过程中产生的油烟、热裂解尘雾和燃料烟尘在静电及电场的作用下荷电、吸附及氧化,达到净化油烟、消除异味的作用。由于采用了模块化和
分体抽屉式设计,解决了以前静电除尘不便维护清洗的问题。
许德玄教授[2-4]提出了放电极雾化电晕等离子体烟气净化技术。同传统的静电除尘相反,该技术中收集电极与高压电源正极相连,放电极与地相连。由于供水系统是与放电极一起接地的,从而有效解决了供水系统高压绝缘的难题。雾化电晕放电油烟净化器增加了高速水滴的动力凝并、荷电水滴的静电凝并以及对微小粉尘的电子荷电等净化机制,因而对微小粉尘具有更高的除尘效率。
2.4 复合式油烟净化器
复合油烟净化器就是将两种或两种以上的治理技术有机地组合在一起,高效净化油烟的方法。向晓东等[5]人将离心分离、惯性碰撞、湿式洗涤和筛网过滤优化组合在一起,通过物理化学的方法对油烟气进行净化。该净化器可以非常有效地净化直径大于5μm的油烟液滴,而且通过筛网的主导作用可以过滤直径为1μm的油烟微粒。当油烟粒子小于0.1μm时,其除烟效率接近100%。
裴清清等[6]人利用离心分离法将气流中部分质量较大的油烟颗粒分离出来,同时利用湿法对粒径小的油烟颗粒进行捕获,捕获油烟后的液滴在惯性力的作用下向下或者向容器壁运动,最后随洗涤液排出。该法的净化效率可达到80%以上,最高达92%,与相同效率的油烟净化器相比,初投资和运行费用都很低。
2.5 催化剂净化法
其原理是采用各种具有自净化功能的催化剂,在烹调过程中于烹调温度通过催化氧化燃烧将油液滴转化为二氧化碳和水蒸汽,消除污染和臭味。自净化催化剂基本上由催化剂耐热性黏结剂和泥浆组成,烧结在开口式灶具内壁上,日本开发的此类催化剂已广泛用于烹调废气的处理。主要形式有借低熔点Li玻璃黏合的γ-二氧化锰,分子筛和铁氧体及由有机黏合剂黏合的金属氧化物,这些催化剂除了具有净化的特点外,同时还具有热浸透性远红外功能,可达到改善烹调速度和菜肴味色的功能,特别适合于中小型餐饮业及家庭烹调使用。国内近年来对此方法进行了研究。洪伟良等[7]人采用浸渍法制备La0.8Sr0.2MnO3负载型纳米催化剂,经700℃焙烧催化剂的活性组分形成了钙钛矿La0.8Sr0.2MnO3晶粒。当负载量达到20%时,催化剂对油烟低温燃烧的催化活性较高,起燃温度T50为168℃,净化效率高,油烟净化率达到90%;T90为250℃,油烟净化率可达97.3%。Yang等[8]人以Al2O3为载体、MnO2/CuO为活性组分,在650℃下焙烧制成球形催化剂,对油烟进
行低温催化,催化温度200～600℃,能将PAHs、硝基多环芳烃等氧化为CO2和H2O,在200℃对油烟的催化效率达到了96%。刘文举等[9]人在考察了多种金属氧化物在微波场下升温性能的基础上,制备了用于烹饪油烟催化净化的非贵金属催剂。实验表明,在微波条件下,含有1%La2O3的负载型V2O5催化剂在150℃可使油烟净化率达到88%以上。
3. 展望
在上述各种方法中，应当以复合式油烟净化器为主,静电式油烟净化器适当存在,湿式油烟净化器将在一定地域内存在,而单一的机械式油烟净化处理技术将逐步淡出油烟净化行业舞台。复合式油烟处理技术,因为其技术优势明显,生产成本无较大增加,维护、运行费用低廉,故障率极低,清洗方便,所以,将会有越来越多的环保企业投身到该种类型净化技术的应用研发上来,尤其是静电复合式,发展将会最为迅猛。而我国现用的家庭油烟净化设备多为抽油烟机,油烟废气直接被抽排到大气中,造成了可能比餐饮业油烟更大的污染。对于普通家庭而言,催化氧化法比较合适,日本油烟净化对该法的成功应用也证实了催化净化法的家庭适用性。由于烹调手段的差异,中国式烹调产生的油烟浓度较高,催化剂的选择不仅要考虑净化效率问题,还要考虑毒性和使用寿命问题。中国稀土储量居世界首位,其中的La、Ce等金属具有较强的氧化作用,其复合催化剂已有取代贵金属催化剂应用于汽车尾气净化的趋势。稀土复合催化剂来源广泛,催化能力较强,在油烟催化净化方面将会有良好的应用前景。
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