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工业有机废气处理技术发展(转载)

发布时间:2019-03-12


改革开放以来,我国的化工企业犹如雨后春笋,发展极为迅速。生产中产生的废气、废液、固体废弃物等“三废”问题也随之而来。其中大气污染是我国目前突出的环境问题之一,工业生产中产生的各种有机物废气,例如各种烃、醇、酸,醛和酮类化合物等,严重制约着社会经济发展和威胁着人们身心健康,并且这些污染物也是难处理的[1]。有机废气污染具有面广、量大、难降解的特点,如何合理地控制它们的排放并且加以有效净化成为当前摆在环保工作者面前一个十分紧迫的课题。
  1.当前有机废气处理的主要方法
  国内外科研工作者对于有机废气分处理进行了深入和广泛的研究,目前,普遍的处理方法有:吸收法、吸附法、热破坏法和生物处理法等
  1.1 吸收法
  该法在气态污染物处理方面运用极为广泛。按照吸收过程,它又分为物理吸收和化学吸收两种,通常是利用气体混合物中的不同组分在液体溶剂里的溶解度不同或者与吸收剂发生选择性的化学反应,分离污染物,达到净化废气的目的。吸收剂主要是液体类物质,化工企业一般采用水、表面活性剂和液体石油类物质的混合试剂对废气进行吸收,具有很好的强化效果[3]。对于种气态污染物,例如:SO2,NOX和H2S 等,都可以用液体溶剂吸收法进行处理。对于有用的产品,通过解析,可以回收利用,吸收剂也可以重复使用,具有很好的经济效果。
  1.2 吸附法
  吸附是一种界面现象,一种物质附着在另一种物质表面上的缓慢作用过程。发挥吸收作用的吸附剂应该具有疏松多孔的结构,化学性质稳定,不易破碎,比表面积大,可以在多个位点上对气体污染物进行吸附。工业上常用的吸附剂有人工沸石、硅胶、氧化铝和活性炭等。在吸附材料的选择上,经过研究发现:纤维状物质在吸附当中,传质速率很快,处理效果比起颗粒状、蜂窝状等吸附剂要好很多。吸附法应用广泛,工艺成熟,能耗低,但是废气当中如果含有多种污染物时,吸附效率显著降低;并且吸附剂再生困难,容易中毒。
  1.3 热破坏法
  对于低浓度有机废气,该法效果很好。根据操作过程,可以分为直接火焰燃烧和催化氧化燃烧。前者的使用时间由来已久,投资少而且处理彻底,在适当温度和保留时间条件下,可以达到99%的热处理效率;后者可以有效地降低有机物的起燃温度,在催化剂作用下,有机物在气流中加热,迅速发生化学反应,污染物得到去除。用于有机废气净化的催化剂主要是贵金属和非贵金属及其盐类,在整个燃烧体系中起到重要作用。该法的缺点是:催化剂存在中毒问题,并且工艺条件要求十分严格,一些贵金属成本很高,反应过程中容易烧结,增加了后处理的难度。
  1.4 生物处理法
  自上世纪80 年代以来,该法受到人们广泛的关注和应用。从原理上来看,此法实质上是一种氧化分解过程。微生物以废气中的有机组分作为作为碳源和氮源,经代谢降解,将有机物分解为二氧化碳、水、无机盐和生物质等无害或少污染的物质。目前开发和应用的生物处理设备有生物洗涤器、生物滴滤塔和生物滤池等。生物处理法在低浓度的有机废气处理上,技术成熟,而且设备简单、运行费用低,不过对于浓度较高的有机废气,相关的研究和应用比较少,滤床中的颗粒物积累过多之后极易堵塞,形成很大的阻力,使得处理效率下降。此外,对于适用于特定有机物降解的细菌种类和接种方法有待进一步研究与开发。
  2.对当前一些新技术的展望
  上述所介绍的传统方法虽然开展研究较早,应用广泛,但是在经济或者技术层面有一定的局限性,随着对废气治理开发力度的加大,一些新的技术也慢慢被人们所尝试,展示了更加广阔的前景。这些新方法有:膜分离,放电等离子体,光催化氧化和综合处理技术等[4]。
  2.1 膜分离
  在有机废气的前进通道上,设置一个半渗透性的膜。气体中的组分由于自身性质和分压的不同,透过膜的能力就有所差别,这样,通过速度就会有先后次序,气体污染物可以得到很好的分离。该法净化废气的效率高,但是半透膜容易被污染,而且运行成本费用较之其它方法高许多。
  2.2 放电等离子体
  该法通过高压放电形式,产生的大量高能电子或者O、OH、N 等活性离子,构成一个非热平衡等离子体。在等离子体的作用下,C-H 和C-C 等化学键发生断裂,废气中含有的CL、F、H 等原子发生置换反应,得到的终产物是CO2和H2O 等无害物质。在等离子体中引入TiO2和金属氧化物催化体系可以大大降低副产物的生成,提高污染物的去除效率。与常规方法相比而言,该法可操作性好,流程短,尤其在节能方面潜力很大,很适合处理低浓度的有机废气。
  2.3 光催化氧化
  在光照条件下,一些半导体材料,例如TiO2、ZnO、CdS、WO3等,会产生一种自由基活性物质,它具有强氧化性,可以使得一些有机污染物在常温常压的条件下反应成为简单无毒的无机物。该法处理废气不受溶剂分子影响、易回收、反应效率高、反应速率快,对于苯系物和含氯的化合物有比较好的降解性。
  2.4 综合处理技术
  该技术是多个传统工艺的结合,可以更好的发挥各项处理方法的优点,处理效果也远远优于单一方法。目前,综合处理技术已经有了很多工程实例。例如:吸附催化氧化技术,吸收-解吸-变压-吸附组合工艺等。陈定盛等[5]通过非离子表面活性剂——Tween 20,阴离子表面活性剂——十二烷基苯磺酸钠和自制的表面活性剂SCOP,与水配成不同
  浓度的复合吸收剂,对低浓度、高通量,含无机物、尘粒和油分等成分的有机废气进行了吸附研究,并且整合了加热、吹脱、燃烧和厌氧等其他工艺,结果表明:复合吸收技术对于甲苯和乙酸丁酯有良好的去除率,废气和吸收尾液均达标排放,而且整套处理装置体积小、防堵塞,并能
  高效吸收传质。
  3.结语
  随着社会经济的快速发展,有机产品得到了大量使用,随之而来的有机废气已引起各国的高度重视,如何能有效地控制污染成为每一名环保工作者的攻坚项目。对于工业有机废气的处理,应当从污染物的类型和成分组成入手,选用合理的净化手段。不管是业已被广泛采用的传统处理手段,还是正在研究开发的新技术,都要考虑到它们的实用性和设备购置的成本费用。另外,化工企业当中的技术人员必须熟悉和了解各项处理方法的适用对象和范围,依据自身的情况选择一个合理的净化处理方案。一般情况下,单一的处理手段会有一定的局限性,选择合适的技术搭组合不仅能有效地去除目标污染物,还能够为企业节省下大量的运营成本,增加经济效益。


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