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[關(guān)鍵詞]有機(jī)廢氣 處理技術(shù) 發(fā)展趨勢(shì)
中圖分類(lèi)號(hào):F135 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2017)05-0125-01
引言
大氣污染是我國(guó)亟待解決的環(huán)境問(wèn)題,其中工業(yè)廢氣是污染的重要來(lái)源。有機(jī)廢氣是工業(yè)廢氣最難處理的部分,這種氣體能夠?qū)θ藗兊纳眢w健康產(chǎn)生嚴(yán)重的損害,也給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重?fù)p失。
1、有機(jī)廢氣處理技術(shù)的重要性
我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展,為化工企業(yè)的崛起提供了外部環(huán)境,但是,隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快,卻忽略了對(duì)環(huán)保的投入,工業(yè)廢氣的排放量不斷增加,對(duì)環(huán)境造成的污染也日益嚴(yán)重。當(dāng)大量的廢氣排放到空氣中,不僅會(huì)對(duì)空氣質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響,同時(shí)也會(huì)對(duì)人體健康造成嚴(yán)重的危害。為了重現(xiàn)綠水藍(lán)天,就需要不斷加強(qiáng)工業(yè)廢氣的處理,而對(duì)工業(yè)廢氣處理的技術(shù)研究也就擺在人們面前。有機(jī)廢氣是工業(yè)廢氣中污染性較強(qiáng)、處理難度較大的一種,而且有機(jī)廢氣進(jìn)入到人體呼吸道之后,對(duì)人體的呼吸、血液、肝臟等都會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響,因此有機(jī)廢氣的處理也受到了越來(lái)越多的重視。
2、有機(jī)廢氣治理技術(shù)現(xiàn)狀
目前而言,治理有機(jī)廢氣比較普遍的方法有吸附法、吸收法、氧化法等。這些方法雖然目前使用廣泛,不可回避一個(gè)問(wèn)題是效率不高,經(jīng)濟(jì)性低,因此在有限的環(huán)境治理投入下,帶來(lái)的環(huán)境改善效果也很有限。
2.1 活性炭吸附法
吸附是指液體或氣體附著集中于固體表面的作用,一般的活性碳都能發(fā)生這種作用。根據(jù)選取的吸附材料以及吸附機(jī)理的不同,吸附法又可分成化學(xué)吸附和物理吸附?;瘜W(xué)吸附利用的是疏水鍵去除有機(jī)污染物的,例如用酚醛樹(shù)脂吸附劑去除鄰苯二甲酸二甲酯類(lèi)物質(zhì)。但是化學(xué)吸附劑,更多的是運(yùn)用在去除水相污染物當(dāng)中,用來(lái)去除有機(jī)廢氣的情況比較少見(jiàn),究其原因是吸附劑與氣體接觸時(shí)間不夠長(zhǎng),無(wú)法進(jìn)行有效的反應(yīng),導(dǎo)致吸附效果達(dá)不到預(yù)期。這就使得人們?cè)趯?shí)際生產(chǎn)中選擇物理吸附材料處理有機(jī)廢氣,比如活性炭、沸石等。選擇這種孔狀結(jié)構(gòu),比表面積大,物理吸附能力強(qiáng)的吸附劑符合去除有機(jī)氣體的要求。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,纖維吸附材料與蜂窩狀、顆粒狀吸附材料相比,具備更快的傳質(zhì)速率,因此,常常選擇纖維吸附材料,以提高去污效率。
2.2 吸收法
吸收法一般情況是指的是液體吸收法,其基本的原理是廢氣和吸收劑接觸很充分,吸收劑對(duì)于有害物質(zhì)進(jìn)行吸收,再經(jīng)過(guò)接吸收過(guò)程,從吸收劑中除去廢氣并提取吸收劑,這樣就使得吸收劑能夠被循環(huán)利用。目前廢氣處理設(shè)備中噴淋裝置是使用吸收的原理進(jìn)行制作的。物理吸收劑是利用的物質(zhì)具備相似相容的物質(zhì)特性,比如常見(jiàn)的吸收劑水,可以用于去除那些易溶于水的氣體,像丙酮、甲醇、醚,但是對(duì)于水溶性差的物質(zhì)水無(wú)法起到作用。這就需要使用化學(xué)吸附的方法,其主要的原理是吸附劑上面的基團(tuán)與有機(jī)廢氣發(fā)生,就當(dāng)前國(guó)內(nèi)外對(duì)吸收法的應(yīng)用,可以獲得以下經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。一是國(guó)內(nèi)外研究者研究了不同溶劑吸收法對(duì)各種有機(jī)廢氣污染成分的處理效果,吸收劑主要包括有機(jī)溶劑、表面活性劑和水,還包括新型環(huán)保型吸收劑環(huán)糊精;因此廢氣種類(lèi)不同,采用的吸附劑的種類(lèi)也就不同。
2.3 催化氧化燃燒法
對(duì)于處理那些有毒、有害、沒(méi)有回收價(jià)值的氣體,如VOCs,氧化法是最佳的處理手段。該方法的基本原理是VOCs同氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)生成水和二氧化碳,氧化反應(yīng)就好比燃燒過(guò)程一樣,最后得到的成分是對(duì)空氣無(wú)害的水和二氧化碳。通常采用以下兩種方法促使氧化反應(yīng)的順利進(jìn)行:一種是加熱升溫,即熱氧化法,使得廢氣達(dá)到氧化反應(yīng)必需的最低溫度;另一種是催化氧化,催化氧化是指不改變反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng),向反應(yīng)環(huán)境中添加金屬催化劑,例如Pt、Pd、Ni等,廢氣中的有機(jī)污染物同氧化劑發(fā)生的氧化反應(yīng),催化劑的存在可以大大降低催化燃燒所需要的溫度。如何獲得高效的催化劑是催化氧化法的關(guān)鍵。近些年來(lái),人們一直致力與整體催化劑的研究,同顆粒狀催化劑比較,其在傳質(zhì)、傳熱、壓降性能等諸多方面表現(xiàn)出優(yōu)點(diǎn)。
3、有C廢氣治理技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析
在上述分析過(guò)程中,對(duì)有機(jī)廢氣幾類(lèi)傳統(tǒng)處理技術(shù)有了初步的了解。為此,加大有機(jī)廢氣處理技術(shù)研發(fā)工作非常關(guān)鍵。下面針對(duì)有機(jī)廢氣處理技術(shù)未來(lái)發(fā)展前景進(jìn)行論述。
3.1 生物處理技術(shù)
針對(duì)有機(jī)廢氣采取的生物技術(shù),指的是基于特定狀態(tài)下,以有機(jī)廢氣的有機(jī)成分為依據(jù),把有機(jī)物有效地分解成為水以及二氧化碳,同時(shí)遵循“有機(jī)氨氨氣硝酸”、“硫化物硫化氫硫酸”的兩大轉(zhuǎn)化過(guò)程。通過(guò)生物技術(shù)裝置,有機(jī)廢棄物的處理效率超過(guò)90%,惡臭物處理效率則更高。和傳統(tǒng)處理技術(shù)相比,此項(xiàng)技術(shù)在設(shè)備上顯得比較簡(jiǎn)單,并且很少發(fā)生再次污染的情況,所以生物處理技術(shù)具備很好的未來(lái)發(fā)展前景。
3.2 放電等離子體技術(shù)
在新的有機(jī)廢氣處理技術(shù)中,利用高壓放電技術(shù)進(jìn)行廢氣處理,是具有良好發(fā)展前景的技術(shù)。高壓放電技術(shù)可以產(chǎn)生大量的高能電子和活性離子,構(gòu)成平衡等離子體,這樣就會(huì)使得C-C和C-H等化學(xué)鍵發(fā)生斷裂,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)與廢氣中F,H和CI等原子的置換,得到大量無(wú)害的二氧化碳和水。另外,在等離子體中引入金屬氧化物,可以形成一個(gè)催化體系,使得副產(chǎn)物的產(chǎn)量極大的降低,這時(shí)可以增強(qiáng)對(duì)污染物的剔除率。與傳統(tǒng)的處理技術(shù)相比,高壓放電技術(shù)操作更加簡(jiǎn)便.而且具有很好的節(jié)能效果,適用于對(duì)低濃度有機(jī)廢氣的處理。
3.3 PSA技術(shù)及光催化氧化技術(shù)
PSA技術(shù)在有機(jī)廢氣處理過(guò)程中其應(yīng)用得到了初步的肯定。此項(xiàng)技術(shù)主要是以有機(jī)廢氣組成和吸附材料在吸附方面的差異性為依據(jù),同時(shí)結(jié)合周期壓力的改變,進(jìn)而使有機(jī)廢氣被凈化和分離。PSA技術(shù)具備的優(yōu)勢(shì)包括成本低廉、能耗小以及具備較高的自動(dòng)化能力。在有機(jī)廢氣的分離及其回收過(guò)程中,合理地采納此項(xiàng)技術(shù)前景良好,值得考慮。此外,光照狀態(tài)下部分半導(dǎo)體材料可能有自由基活性的物質(zhì)存在,利用光催化氧化技術(shù),在常溫常壓條件下,能夠使有機(jī)廢氣發(fā)生無(wú)毒反應(yīng),此過(guò)程是不會(huì)受到溶劑分子的影響的,其主要優(yōu)勢(shì)是反應(yīng)速度快以及易于回收,因此光催化氧化技術(shù)在部分有機(jī)廢氣處理上也值得考慮應(yīng)用。
3.4 綜合處理技術(shù)
綜合處理技術(shù)就是對(duì)多種有機(jī)廢氣處理進(jìn)行綜合運(yùn)用,使每種處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)都可以獲得最大程度的發(fā)揮,從而達(dá)到更好的廢氣處理效果。如今,在工業(yè)廢氣處理中應(yīng)用的處理技術(shù)主要有如吸附催化技術(shù)、吸收一解吸一變壓一吸附組合工藝等等。通過(guò)吸附催化技術(shù)可以對(duì)廢氣中的有害物質(zhì)進(jìn)行吸附,并且降低有機(jī)廢氣中污染物的濃度;利用復(fù)合吸收技術(shù)可以增強(qiáng)對(duì)廢氣中甲苯、乙酸丁醋的吸收效率,使得廢氣中的污染物含量達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。
4、結(jié)束語(yǔ)
總之,減少環(huán)境污染最有效的途徑就是從源頭入手,降低有機(jī)氣體的排放,這就需要高效、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)的有機(jī)廢氣處理手段,因此在傳統(tǒng)的處理技術(shù)上,研發(fā)新的處理技術(shù)就顯得格外重要了。相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,創(chuàng)新性的有機(jī)廢氣處理技術(shù)也會(huì)被應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中去,降低甚至消除大氣中有機(jī)氣體的排放指日可待。
參考文獻(xiàn)
[1] 胡焰寧.有機(jī)廢氣處理技術(shù)及前景展望[J].資源節(jié)約與環(huán)保,2014(01).
摘要:實(shí)驗(yàn)采用生物洗滌處理含苯酚廢氣,結(jié)果表明;長(zhǎng)期運(yùn)行的去除效率平均在97%,消除負(fù)荷30g/(m3
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文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼;A
文章編號(hào):1001―6929(2004)04―0051―03
有機(jī)廢氣治理技術(shù)
目前,有機(jī)廢氣治理技術(shù)主要有:吸附回收、催化燃燒、冷凝回收、低溫等離子體破壞等。不同的技術(shù)所適用的有機(jī)廢氣濃度范圍及投資、運(yùn)行費(fèi)用各有不同,軟包裝企業(yè)應(yīng)合理選擇使用,才能達(dá)到理想的治理效果。
針對(duì)軟包裝印刷和復(fù)合加工過(guò)程中產(chǎn)生的有機(jī)廢氣濃度和排風(fēng)量特點(diǎn),吸附回收被認(rèn)為是最佳的治理技術(shù),同時(shí)環(huán)保部科技標(biāo)準(zhǔn)司也推薦使用吸附回收技術(shù)來(lái)治理有機(jī)廢氣。該技術(shù)不僅可以較徹底地凈化有機(jī)廢氣,而且還可以在不使用深冷凝、高壓等方式下,高效率地回收有機(jī)溶劑,回收的有些有機(jī)溶劑可以直接用于生產(chǎn)。
吸附回收技術(shù)主要有蒸汽和熱空氣(或氮?dú)猓﹥煞N脫附方法,對(duì)這兩種脫附方法進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)(表1是對(duì)比試驗(yàn)條件)。當(dāng)脫附出口有機(jī)廢氣濃度降到1000mg/m3以下時(shí),蒸汽法和熱空氣法用時(shí)分別為13min和8min,脫附完成所用時(shí)間分別為103min和91min,最終脫附末端出口有機(jī)廢氣濃度分別為14mg/m3和17mg/m3。
在試驗(yàn)條件相接近的情況下,熱空氣法最終脫附末端出口有機(jī)廢氣濃度下降得要比蒸汽法更快,脫附過(guò)程完成更迅速,而蒸汽法最終脫附末端出口有機(jī)廢氣濃度要比熱空氣法更低,說(shuō)明脫附更為徹底。而且,不同的脫附方法針對(duì)的設(shè)備配置也不同,一般在其他條件均相同的情況下,采用蒸汽法進(jìn)行脫附的設(shè)備規(guī)模要比熱空氣法更小,設(shè)備投資也相對(duì)更低,所以,軟包裝企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身經(jīng)濟(jì)實(shí)力和有機(jī)廢氣排放特點(diǎn),合理選擇使用不同的脫附方法。
有機(jī)廢氣治理優(yōu)化方案
針對(duì)軟包裝行業(yè)目前有機(jī)廢氣治理中遇到的投資造價(jià)高、治理效果差、運(yùn)行費(fèi)用高等難題,行業(yè)人士也在不斷研究對(duì)策與優(yōu)化應(yīng)對(duì)方案。下面,分別針對(duì)軟包裝印刷和復(fù)合工序中有機(jī)廢氣的治理方法進(jìn)行優(yōu)化,在考慮治理效果的同時(shí),充分考慮了節(jié)能生產(chǎn)、有機(jī)溶劑循環(huán)利用。
1.印刷工序
印刷過(guò)程中排放的有機(jī)廢氣主要特征是成分多、濃度低、風(fēng)量大,因此只有使用低投資、高效率的有機(jī)溶劑回收裝置,才能實(shí)現(xiàn)軟包裝企業(yè)的低成本運(yùn)營(yíng)。
以往,軟包裝企業(yè)大多采用傳統(tǒng)的活性炭纖維或者活性炭顆粒進(jìn)行吸附回收,雖然能保證較高的凈化效率,但仍存在一定的局限性,在處理過(guò)程中,有機(jī)廢氣風(fēng)量較大,再加上吸附劑的氣流阻力大,會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)電耗升高;當(dāng)有機(jī)廢氣濃度較低時(shí),回收率會(huì)變得非常低。從經(jīng)濟(jì)效益的角度分析也不是很理想,設(shè)備投資較高,從而導(dǎo)致企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本升高。再者就是印刷過(guò)程中排出的有機(jī)廢氣種類(lèi)較多,回收物為混合溶劑,一般要經(jīng)過(guò)溶劑精制分離等工序才能達(dá)到回收利用的要求,而精制分離過(guò)程也是需要較大投資的,但如果把混合溶劑當(dāng)作廢溶劑直接賣(mài)給收購(gòu)廠(chǎng)家,也存在違規(guī)處理危險(xiǎn)廢棄物的法律風(fēng)險(xiǎn)。
針對(duì)以上問(wèn)題,可采用以蜂窩型活性炭為吸附劑的氮?dú)饷摳街苯踊厥展に嚕üに嚵鞒倘鐖D1)來(lái)實(shí)現(xiàn)印刷工序的清潔生產(chǎn)。這種工藝結(jié)合了有機(jī)溶劑回收及氮?dú)饷摳郊夹g(shù),能夠使用小型化設(shè)備治理有機(jī)廢氣,并且也簡(jiǎn)化了治理過(guò)程的工藝流程,降低了投資成本和運(yùn)行費(fèi)用,同時(shí)還降低了設(shè)備的操作難度。當(dāng)空塔內(nèi)氣流速度為1m/s時(shí),蜂窩型活性炭的壓力降至約700Pa/m,顆粒狀活性炭的壓力則會(huì)降至約4000Pa/m??梢?jiàn),通過(guò)蜂窩型活性炭的氣流阻力較小,因此很適合作為印刷工序中有機(jī)廢氣治理的吸附材料,不管從經(jīng)濟(jì)效益還是從治理成果角度來(lái)考慮,都能達(dá)到理想效果。
2.復(fù)合工序
軟包裝復(fù)合工序中排放的有機(jī)廢氣特征是類(lèi)型單一、濃度中低、風(fēng)量適中。針對(duì)該類(lèi)排放特點(diǎn),要想達(dá)到較高的溶劑回收率和有機(jī)廢氣達(dá)標(biāo)排放,軟包裝企業(yè)應(yīng)正確選用合理的脫附方法。若采用熱空氣法脫附,需要規(guī)模較大的設(shè)備,前期投資較高。另外,采用熱空氣法的回收切換時(shí)間較長(zhǎng),易造成乙酸乙酯水解,使得回收的有機(jī)溶劑中醇含量偏高,并存在臭味,如果這樣的有機(jī)溶劑再用于生產(chǎn),肯定會(huì)直接影響產(chǎn)品品質(zhì)。
而采取蒸汽法脫附,由于回收切換時(shí)間短,可有效避免乙酸乙酯的水解,但會(huì)帶來(lái)另外一個(gè)問(wèn)題,即冷凝回收過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量廢水,導(dǎo)致回收的有機(jī)溶劑中含水率升高,而軟包裝復(fù)合過(guò)程中對(duì)有機(jī)溶劑的含水率有一定的要求,含水率過(guò)高同樣會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量。
一、有機(jī)廢氣的一級(jí)處理
1、深度冷凝
精細(xì)化工的各類(lèi)反應(yīng)主要在有機(jī)溶劑中進(jìn)行,主要的溶劑有芳烴類(lèi)、醇類(lèi)、酯類(lèi)、氯代烴類(lèi)等,所以排放的尾氣中會(huì)含有所用的各類(lèi)溶劑,可以采用深度冷凝的方式進(jìn)行溶劑回收?,F(xiàn)分別以二氯甲烷、甲醇、甲苯為例,對(duì)冷凝回收進(jìn)行計(jì)算和說(shuō)明。
例如,甲醇在42℃時(shí)的蒸汽壓38.804kPa, -12℃時(shí)的蒸汽壓1.7364kPa,將含甲醇的飽和氣體由42℃冷卻到-12℃,可回收甲醇448.1g/m3尾氣;甲苯在42℃時(shí)的蒸汽壓8.631kPa, -12℃時(shí)的蒸汽壓0.411kPa,將含甲苯的飽和氣體由42℃冷卻到-12℃,可回收甲苯285.6g/m3尾氣。由此可見(jiàn),對(duì)含有有機(jī)溶劑的尾氣進(jìn)行深度冷凝是必要的。
2、堿洗
經(jīng)常遇到工廠(chǎng)尾氣是酸性氣體并且含有焦油的情況,可采用稀堿水洗滌。優(yōu)先選用填料吸收塔,板式塔的壓降較大,一般不用。根據(jù)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量確定塔的直徑,適當(dāng)增加塔的高度,選用合適的液體分布器,確保洗滌效果??梢圆捎靡r里材料進(jìn)行防腐。
二、活性炭(Activated carbon簡(jiǎn)稱(chēng)AC)吸附
經(jīng)過(guò)深冷處理后的尾氣中有機(jī)氣體濃度仍然很高,例如-12℃時(shí)尾氣中甲醇的濃度可達(dá)17300ppm(V/V),甲苯的濃度可達(dá)4060ppm(V/V),可選用活性炭吸附回收設(shè)備,常采用顆?;钚蕴炕蚧钚蕴坷w維吸附設(shè)備。
1、顆?;钚蕴拷榻B
活性炭是含碳物質(zhì)經(jīng)過(guò)碳化和活化制成的多空性產(chǎn)物,活性炭吸附表面主要由大孔、中孔、小孔組成,具有發(fā)達(dá)的空隙結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積。VOCs氣體分子在吸附過(guò)程中穿過(guò)大孔和中孔,在小孔內(nèi)吸附。小孔的吸附率占總量的90%以上。
顆粒活性炭(Granular activated carbon)分為煤質(zhì)和木質(zhì)兩大類(lèi),目前市場(chǎng)上提供的活性炭以煤質(zhì)為主。顆粒活性炭生產(chǎn)加工過(guò)程如下:將原料煤粉碎到一定細(xì)度,加入適量的黏合劑并混合均勻,采用催化活化時(shí)則添加適量催化劑,擠壓成炭條,經(jīng)陳化、炭化、活化、洗滌、干燥、篩分得粒度為2~5mm活性炭顆粒產(chǎn)品。
2、活性炭纖維(Activated Carbon Fiber,簡(jiǎn)稱(chēng)ACF)
常用的活性炭纖維是以黏膠基或聚丙烯腈基為基材,經(jīng)過(guò)炭化、活化處理制成。另外也有以再生纖維素、酚醛(酚醛清漆)樹(shù)脂及瀝青系纖維等為基材制成?;钚蕴坷w維的纖維直徑為5~20μm,比表面積平均在1000~1500m2/g左右,平均孔徑在1.0~4.0nm,微孔均勻分布于纖維表面。與活性炭相比,活性炭纖維具有微孔孔徑小而均勻,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,對(duì)于吸附小分子物質(zhì)吸附速率快,吸附速度高,容易解吸附等優(yōu)點(diǎn)。與被吸附物的接觸面積大,且可以均勻接觸與吸附,使吸附材料得以充分利用?;钚蕴坷w維具有纖維氈、布和紙等各種纖細(xì)的表面形態(tài),孔隙直接開(kāi)口在纖維表面,其吸附質(zhì)到達(dá)吸附位的擴(kuò)散路徑短。對(duì)于有些大分子或顆粒物質(zhì),如二惡英、粉塵等,體積已經(jīng)接近乃至大于活性炭纖維微孔體積,則難以被吸附,相比較顆粒活性炭更具有優(yōu)勢(shì)。
3、活性炭設(shè)備的選用
當(dāng)尾氣中VOCs 濃度較低或濃度均勻時(shí),應(yīng)優(yōu)先選用活性炭纖維設(shè)備;對(duì)于精細(xì)化工的間歇生產(chǎn),在尾氣中VOCs 濃度較高,且濃度波動(dòng)很大的情況下,選用顆?;钚蕴吭O(shè)備更加合適;或者是采用顆?;钚蕴颗c活性炭纖維兩級(jí)串聯(lián)組合設(shè)備,效果更好,用顆粒活性炭進(jìn)行一級(jí)吸附,再用活性炭纖維進(jìn)行二級(jí)吸附。
4、顆粒活性炭使用的安全問(wèn)題
要預(yù)防顆?;钚蕴吭谖郊敖馕^(guò)程中著火。著火的主要原因是活性炭對(duì)溶劑的吸附熱或者是溶劑的氧化反應(yīng)熱在活性炭層中蓄積,異常升溫而導(dǎo)致自然著火。活性炭是多孔性結(jié)構(gòu),導(dǎo)熱性差,容易引起局部蓄熱。在正常條件下操作,吸附所產(chǎn)生的熱量與吸附放熱應(yīng)處于平衡狀態(tài)。但當(dāng)吸附的溶劑發(fā)生氧化、分解時(shí),該平衡便遭到破壞,從而進(jìn)一步加速了氧化、分解反應(yīng),最終導(dǎo)致溫度的異常升高。特別是回收丙酮、甲基乙基甲酮、環(huán)已酮等酮類(lèi)溶劑時(shí),著火危險(xiǎn)性更大一些。 因而,應(yīng)嚴(yán)格控制吸附、解吸溫度及交替周期,不能使吸附周期過(guò)長(zhǎng)。
三、生物降解
生物處理技術(shù)是利用微生物代謝活動(dòng)降解VOCs,將其轉(zhuǎn)化為無(wú)害的小分子物質(zhì)的工藝。常見(jiàn)的生物降解裝置包括生物洗滌池、生物濾池和生物滴濾塔,這三種設(shè)備的生物降解原理基本相同并以生物滴濾塔最為常見(jiàn)。生物滴濾塔具有較大的空隙率和較小的床層壓降,通過(guò)噴淋循環(huán)液可以有效控制塔內(nèi)微生物的生長(zhǎng)環(huán)境,如pH、營(yíng)養(yǎng)物濃度等,從而避免反應(yīng)產(chǎn)物在床層內(nèi)的積累。影響生物滴濾塔良好運(yùn)行的主要因素如下:
1、VOCs氣體的種類(lèi)
水溶性VOCs比較容易降解,各種氣體的降解難易程度為醇類(lèi)、酯類(lèi)、醛類(lèi)、苯類(lèi),醇類(lèi)最容易降解。在苯、甲苯、乙苯、二甲苯四種物質(zhì)中,最難降解的是鄰二甲苯,并且苯環(huán)上含有其他的取代基也使可降解性變差。
2、微生物的影響
微生物是影響生物降解的最重要因素,目前已經(jīng)分離出多種以惡臭有機(jī)物作為單一碳源而生長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)菌種,如含硫惡臭有機(jī)物降解菌,含氮化合物降解菌以及含氯化合物降解菌等,培養(yǎng)馴化適應(yīng)不同種類(lèi)有機(jī)氣體的微生物是生物降解的關(guān)鍵。
3、填料的影響
固定化載體不但對(duì)VOCs具有吸附作用,而且能夠作為微生物的生長(zhǎng)提供一個(gè)局部生態(tài)微環(huán)境、保留微生物生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)等。合適的填料應(yīng)該具有較大的比表面積、合適的空隙率及良好的機(jī)械性能,所用填料主要有:陶粒、陶瓷拉西環(huán)、聚氨酯泡沫、珍珠巖、活性炭等。
4、運(yùn)行環(huán)境的影響
通常的pH范圍在7~8左右,溫度在25~35℃之間。
四、低溫等離子裝置
等離子體就是被電離了的氣體,是電子、離子、原子、分子、自由基等粒子的集合體。通常要在3000℃以上,以上各種粒子處于熱力學(xué)平衡狀態(tài),稱(chēng)為熱力學(xué)平衡等離子體。當(dāng)電子具有極高的溫度,而離子、原子等重粒子溫度低至0~200℃時(shí)成為非平衡等離子體,即低溫等離子體。采用低溫等離子體分解VOCs時(shí),等離子體中的高能電子起決定性的作用。分解過(guò)程主要按兩種方式進(jìn)行,一是極高溫度的高能電子直接與其他分子發(fā)生非彈性碰撞,將能量轉(zhuǎn)化為基態(tài)分子的內(nèi)能,使其激發(fā)、離解電離,最終生成無(wú)害的CO2和H2O;二是高能電子激勵(lì)氣體中N2、O2、H2O,生成具有較高能量的自由基粒子,破壞C-H、C=C或C-C化學(xué)鍵,將有異味的分子分解成無(wú)害小分子。
根據(jù)發(fā)生低溫等離子體設(shè)備放電模式的不同劃分為電暈放電、輝光放電、介質(zhì)阻擋放電,其中以介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生的低溫等離子體濃度最高,VOCs分解及異味去除效果最好。
五、燃燒法
1、催化燃燒
2、直接燃燒與蓄熱燃燒(RTO)
有機(jī)尾氣在燃燒室內(nèi)的直接燃燒,由于VOCs的含量較低,燃燒反應(yīng)熱不足以將燃燒氣體加熱到如此高的溫度,需要消耗大量的燃料。一般在燃燒的氣體出口中設(shè)置廢熱鍋爐回收尾氣中的熱量。
蓄熱式熱氧化器(Regenerative Thermal Oxidizer,簡(jiǎn)稱(chēng)RTO)也稱(chēng)蓄熱燃燒氧化器,是使用陶瓷或其他較高熱容量惰性材料從燃燒排出的高溫氣體中將熱量吸收并儲(chǔ)存起來(lái),達(dá)到一定溫度后進(jìn)行切換操作,將熱量傳遞給流入燃燒器的冷氣體并使之加熱到接近燃燒溫度,VOCs的熱量回收率可達(dá)98%以上,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于廢熱鍋爐或其他換熱設(shè)備所能回收的熱量。
RTO設(shè)備一般分為三室式和旋轉(zhuǎn)式兩種。
三室式RTO設(shè)備由一個(gè)氧化室和A、B、C三個(gè)蓄熱室,組成通過(guò)切換提升閥門(mén),工業(yè)尾氣依次由ABC進(jìn)入燃燒室,在經(jīng)過(guò)蓄熱室的過(guò)程中被加熱到較高的溫度,在燃燒室燃燒后依次由BCA流出,燃燒室溫度一般在750~800℃,排放尾氣溫度小于80℃。此外還有輔助風(fēng)系統(tǒng),在進(jìn)行切換時(shí)置換掉殘留在蓄熱室的氣體。旋轉(zhuǎn)式蓄熱焚燒設(shè)備設(shè)置氧化燃燒室、若干個(gè)由陶瓷蓄熱材料組成的有相同數(shù)量的進(jìn)氣室出氣室、兩個(gè)密封室和一個(gè)旋轉(zhuǎn)閥組成。
六、其他處理工藝
1、利用紫外線(xiàn)光波作為能源,在納米TiO2催化劑作用下,利用空氣中的氧氣作為氧化劑,對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行催化降解,生成低分子物質(zhì)。
2、臭氧催化氧化工藝
此兩種工藝僅應(yīng)用在有機(jī)氣體濃度很低,為了去除異味的情況,普及率不高,其處理能力和效果尚有待考察論證。
七、化工尾氣處理注意事項(xiàng)
關(guān)鍵詞:蓄熱式;揮發(fā)性有機(jī)廢氣;氣相色譜法;醫(yī)藥化工
中圖分類(lèi)號(hào):X51文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):16749944(2014)10017404
1揮發(fā)性有機(jī)廢氣概述
揮發(fā)性有機(jī)化合物(Volatile Organic Compounds,簡(jiǎn)稱(chēng)VOCs)一般指沸點(diǎn)低于250℃的化學(xué)物質(zhì),是最為常見(jiàn)的大氣污染物,其主要來(lái)源于化工、制藥、石油、皮革、噴涂等行業(yè)排放的有機(jī)溶劑廢氣,包含脂肪烴、鹵代烴、硫烴、芳香烴、有機(jī)酸等。這些有機(jī)廢氣不但對(duì)環(huán)境質(zhì)量、人體健康、動(dòng)植物生產(chǎn)等造成極大的直接危害,且在光氧化反應(yīng)下,易形成二次有機(jī)物氣溶膠(Secondary Organic Aerosol,簡(jiǎn)稱(chēng)SOA),導(dǎo)致光化學(xué)煙霧、酸雨、霾和氣候變化等一系列環(huán)境問(wèn)題的產(chǎn)生,這些揮發(fā)性有機(jī)廢氣在空氣中懸浮匯聚亦是導(dǎo)致PM2.5和PM10數(shù)值不斷上升的原因之一,因而如何削減這些揮發(fā)性污染物至關(guān)重要。Derwent等[1]一直致力于二次SOA的研究,他們通過(guò)二次有機(jī)氣溶膠生成潛勢(shì)(Seconda -ry Organic Aerosol Potential,簡(jiǎn)稱(chēng)SOAP)研究,對(duì)多達(dá)上百種揮發(fā)性有機(jī)化合物進(jìn)行SOAP計(jì)算。
目前蓄熱式氧化焚燒技術(shù)處理醫(yī)藥化工有機(jī)廢氣治理效果較好,且有推廣的前景,但單一的末端處理終歸無(wú)法從根本上解決廢氣污染問(wèn)題,必須從源頭控制、裝備提升、工藝優(yōu)化、多種末端治理技術(shù)協(xié)同治理、加強(qiáng)監(jiān)管方面進(jìn)行全面控制,才能有效地解決好揮發(fā)性有機(jī)廢氣污染問(wèn)題。
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