工業(yè)廢氣/酸霧廢氣凈化、吸收

廢氣種類(lèi)：

粉塵排氣；惡臭排氣；有機(jī)排氣；酸堿排氣

工業(yè)廢氣/酸霧廢氣凈化、吸收工藝方法：

1  有機(jī)廢氣處理

1 . 1  熱破壞法

熱破壞是目前應(yīng)用比較廣泛也是較多的有機(jī)廢氣治理方法 ,是對(duì)濃度有機(jī)廢氣 ,有機(jī)化合物的熱破壞可分為直接火焰燃燒和催化燃燒。直接火焰燃燒是一種有機(jī)物在氣流中直接燃燒和輔助燃料燃燒的方法。多數(shù)情況下,有機(jī)物濃度較 ,不足以在沒(méi)有輔助燃料時(shí)燃燒。直接火焰燃燒在適當(dāng)溫度和保留時(shí)間條件下 ,可以達(dá)到 99的熱處理效率。  催化燃燒是有機(jī)物在氣流中被加熱 ,在催化床層作用下 ,加快有機(jī)物化學(xué)反應(yīng) （或破壞效率的方法 ） ,催化劑的存在使有機(jī)物在熱破壞時(shí)比直接燃燒法需要少的保留時(shí)間和的溫度。催化劑在催化燃燒系統(tǒng)中起著作用。用于有機(jī)廢氣凈化的催化劑主要是金屬和金屬鹽 ,金屬包括貴金屬和非貴金屬。目前使用的金屬催化劑主要是 Pt、 Pd,成熟 ,而且催化活性 ,但比較昂貴而且在處理鹵素有機(jī)物 ,含 N、 S、 P等元素時(shí) ,有機(jī)物易發(fā)生氧化等作用使催化劑失活。非金屬催化劑有過(guò)渡族元素鈷、 稀土等。來(lái)催化劑的無(wú)論是內(nèi)還是外進(jìn)行得較多 ,而且多集中于非貴金屬催化劑并取能得了多。例如 V2O5 +MOX （M:過(guò)渡族金屬 ） +貴金屬制成的催化劑用于治理甲硫醇廢氣 , Pt + Pd + Cu催劑用于治理含氮有機(jī)醇廢氣。  由于有機(jī)廢氣中常出現(xiàn)雜質(zhì) ,容易引起催化劑中毒 ,導(dǎo)致催化劑中毒的毒物 （抑制劑主要有磷、 鉛、 鉍砷、 錫、 汞、 亞鐵離子鋅、 鹵素等。催化劑載體起到節(jié)省催化劑 ,增大催化劑有效面積 ,使催化劑具有一定機(jī)械強(qiáng)度 ,減少燒結(jié) ,提催化活性和穩(wěn)定性的作用。能作為載體的材料主要有 AL2O3、 鐵釩、 石棉、 陶土、 活性炭、 金屬等 ,zui常用的是陶瓷載體一般制成網(wǎng)狀、 球狀、柱狀、 峰窩狀。另外來(lái)較多且的有絲光 沸石等。對(duì)催化燃燒而言 ,今后的重點(diǎn)與熱點(diǎn)仍將是探索活性的催化劑及其載體 ,催化氧化機(jī)理。 

1 . 2  液體吸收法

液體吸收法是利用液體吸收液與有機(jī)廢氣的相似相溶性原理而達(dá)到處理有機(jī)廢氣的目的。通常為強(qiáng)化吸收效果用液體石油類(lèi)物質(zhì)、 表面活性劑和水組成的混合液來(lái)作為吸收液。來(lái) ,利用了用糊精作為有機(jī)鹵化物的吸收材料 ,根據(jù)糊精對(duì)有機(jī)鹵化物親合性強(qiáng)的原理 ,將糊精的水溶液作為吸收劑對(duì)有機(jī)鹵化物氣體進(jìn)行吸收。這種吸收劑具有不污染 ,捕集后解吸率 ,回收節(jié)省能源 ,可反復(fù)使用的點(diǎn)。 

1 . 3  吸附法

吸附法的應(yīng)用廣泛 ,具有能耗、 工藝成熟、 去除率、 凈化、 易于的點(diǎn) ,有好的和效益。缺點(diǎn)是設(shè)備龐大 ,流程復(fù)雜 ,當(dāng)廢氣中有膠粒物質(zhì)或其他雜質(zhì)時(shí) ,吸附劑易中毒。吸附法主要用于濃度 ,通量可揮法性有機(jī)物 （VOCs）的處理。決定吸附法處理 VOCs的是吸附劑 ,吸附劑應(yīng)具有密集的細(xì)孔結(jié)構(gòu)、 內(nèi)表面積大、 吸附性能好、 化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、不易破碎、 對(duì)空氣阻力小等性能 ,常用的有活性炭、 氧化鋁、 硅膠、 工沸石等。  目前 ,多數(shù)采用活性炭 ,其去除效率。活性炭有粒狀和纖維狀兩類(lèi)。顆粒狀活性炭結(jié)構(gòu)氣孔均勻 ,除小孔外 ,還有 10～100nm的中孔和 1 . 5～5um的大孔 ,處理氣體從外向內(nèi)擴(kuò)散 ,吸附脫附都較慢;而纖維活性炭孔徑分布均勻 ,孔徑小且大多數(shù)是 1 . 5～3nm的微孔 ,由于小孔都向外 ,氣體擴(kuò)散距離短 ,因而吸附脫附快。經(jīng)過(guò)氧化鐵或氫氧化鈉或臭氧處理的活性炭往往具有好的吸附性能。

1 . 4  冷凝法

冷凝法是利用物質(zhì)在不同溫度下具有不同飽和蒸汽壓這一性質(zhì) ,采用降系統(tǒng)溫度或提系統(tǒng)壓力 ,使處于蒸汽狀態(tài)的冷凝并從廢氣中分離出來(lái)的過(guò)程。冷凝過(guò)程可在恒定溫度的條件下用提壓力的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn) ,也可在恒定壓力的條件下用降溫度的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn) ,一般多采用后者。利用冷凝的辦法 ,能使廢氣得到程度的凈化 ,但是的凈化要求 ,往往是室溫下的冷卻水所不能達(dá)到的。凈化要求 ,所需冷卻的溫度 ,必要時(shí)還得增大壓力 ,這樣就會(huì)增加處理的難度和費(fèi)用。因而 ,冷凝法往往與吸附、 燃燒和其他凈化手使用,以回收有的。

1 . 5  生物法

生物凈化實(shí)質(zhì)上是一種氧化分解過(guò)程:附著在多孔、 潮濕介質(zhì)上的活性微生物以廢氣中有機(jī)組分作為其生命活動(dòng)的能源或養(yǎng)分,轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物 （CO2、 H2O）或細(xì)胞組成物質(zhì)。現(xiàn)階主要工藝包括:生物過(guò)濾床、 生物滴濾床以及生物洗滌床。

1 . 5 . 1 生物過(guò)濾床

生物過(guò)濾床是一種在其中填入具有吸附性濾料 （如泥炭、 土壤、 活性炭等物質(zhì) ）的凈化裝置。掛生物膜前 ,在過(guò)濾床中摻入 pH緩沖劑和 N、 P、 K等營(yíng)養(yǎng)元素 （如 NH4NO3和 K2HPO3 ） ,當(dāng)具有一定濕度的廢氣進(jìn)入生物濾床,通過(guò)約 0 . 5～1m厚的生物活性填料層時(shí) ,濾料中的微生物 （主要是細(xì)菌、 放線(xiàn)菌、 原生動(dòng)物、 藻類(lèi)等 ）即可通過(guò)接觸而捕獲廢氣中的有機(jī)物并將其作為自身生長(zhǎng)的碳源。因此 ,廢氣通過(guò)生物過(guò)濾床后即可被凈化 ,而濾料層中的微生物在生化降解的過(guò)程中不斷生長(zhǎng)繁殖 ,從而使生物濾池的操作得以持續(xù)進(jìn)行。濾料使用一年后一般呈酸性 ,要定期進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)。

1 . 5 . 2 生物滴濾床

生物滴濾池與生物濾池的結(jié)構(gòu)相似 ,不同之處在于其頂部設(shè)有噴淋裝置。生物滴濾床使用的是粗碎石、 塑料蜂窩狀填料、 塑料波紋板填料、 陶瓷、 不銹鋼拉西、 樹(shù)皮、 活性炭纖維、 微孔硅膠等一類(lèi)不具吸附性的填料 ,填料的表面是微生物形成的幾毫米厚的生物膜。廢氣通過(guò)滴濾池時(shí) ,廢氣中的被微生物降解 ,生物滴濾池在營(yíng)養(yǎng)供給和微生物生長(zhǎng)的調(diào)節(jié)方面具有勢(shì) ,可承受比生物濾池大的污染負(fù)荷 ,同時(shí)具有大的緩沖能力 ,操作條件也易于控制 , 可通過(guò)調(diào)節(jié)循液的 pH, 加入 K2HPO4、 NH4NO3等物質(zhì)得以實(shí)現(xiàn)。

 1 . 5 . 3 生物洗滌塔  生物洗滌塔通常由一個(gè)裝有填料的洗滌器和一個(gè)具有活性污泥的生物反應(yīng)器構(gòu)成。洗滌器里的噴淋裝置將循液逆著氣流噴灑 , 使廢氣中的與填料表面的水接觸 ,被水吸收而轉(zhuǎn)入液相 ,從而實(shí)現(xiàn)質(zhì)量傳遞過(guò)程。吸收了廢氣組分的洗滌液 ,流入活性污泥池中 ,通入空氣充氧后再生 , 被吸收的氣態(tài)通過(guò)微生物氧化作用 ,被活性污泥懸浮液從液相中除去,生物洗滌塔工藝中的液相是流動(dòng)的 ,這有利于控制反應(yīng)條件 ,便于添加營(yíng)養(yǎng)液、 緩沖劑和換液體 ,除去多余的產(chǎn)物。

不同成分、 濃度及氣量的氣態(tài)各有其有效的生物凈化系統(tǒng)。生物洗滌塔適宜于處理凈化氣量較小、 濃度大、 易溶且生物代謝速率較的廢氣;對(duì)于氣量大、 濃度的廢氣可采用生物過(guò)濾床;而對(duì)于負(fù)荷較以及降解后會(huì)生成酸性物質(zhì)的則以生物滴濾床為好。

1 . 6  脈沖電暈法

脈沖電暈法基本原理是通過(guò)前沿陡峭、 脈寬窄 （納秒級(jí) ）的壓脈沖電暈放電 ,能在常溫、 常壓下獲得非平衡等離子體 ,即產(chǎn)生大量能電子和 O、 H0等活性粒子 ,與有害分 子進(jìn)行氧化降解反應(yīng) ,使zui終轉(zhuǎn)化為無(wú)害物。1988年以來(lái) ,美就開(kāi)展了電暈法降解濃度的揮發(fā)性有機(jī)物的。在通常溫度和壓力下 ,該法能達(dá)到較好的效率。 

1 . 7  膜分離法

膜分離法的基本原理是基于氣體中各組分透過(guò)膜的速度不同 ,每種組分透過(guò)膜的速度與該氣體的性質(zhì)、膜的特性與膜兩邊的氣體分壓有關(guān)。膜分離法凈化有機(jī)廢氣是根據(jù)有機(jī)蒸氣和空氣透過(guò)膜的能力不同 ,而將二者分開(kāi)的。常用膜分離工藝有:蒸氣滲透、 氣體膜分離和膜基吸收法。膜分離用于氣體凈化上的點(diǎn)是費(fèi)用、 分離因子大、 分離效果好 （即凈化效果好 ） ,而且膜法凈化操作簡(jiǎn)單、 控制方便、 操作彈性大。  1 . 8  光分解法  光分解 VOCs有兩種形式:一種是直接光照在波長(zhǎng)合適時(shí) , VOCs分解;另一種是催化劑存在下 ,光照 VOCs使之分解。  有 ,有機(jī)氯化物和氟氯烴在 185nm紫外光照射下 ,兩種物質(zhì)都能在短的時(shí)間內(nèi)分解 ,鹵代物的分解速度大于氟氯烴;三氯乙烯幾秒鐘內(nèi)即能分解成氧氣、 氯氣、 氟氣等。光分解可產(chǎn)生中間產(chǎn)物 ,可通過(guò)氫氧化鈉溶液處理或延長(zhǎng)滯留時(shí)間等手zui終去除。

光催化降解原理是光催化劑如 Ti O2在紫外線(xiàn)的照射下被激活 ,使 H2O生成 OH自由基 ,然后 OH自由基將有機(jī)氧化成 CO2 和 H2O 。用 Ti O2 催化劑時(shí)可采用普通的熒光燈為光源來(lái)消除惡臭和非常濃度的。受催化劑降解效率的影響 ,光催化氧化法在工業(yè)上的應(yīng)用還待。

1 . 9  等離子體分解法

等離子體分解氯氟烴的已到階 ,植松信行了利用等離子體的化學(xué)作用分解氯氟烴之類(lèi)難分解氣體為無(wú)害物的應(yīng)用。此可在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行大量的氯氟烴等氣體的處理。此過(guò)程采用二個(gè)系統(tǒng) ,一系統(tǒng)利用頻等離子體急速加熱 ,使溫度達(dá) 10000℃ 利用等離子體的化學(xué)作用與水蒸汽接觸進(jìn)行分解的溫加水系統(tǒng);二個(gè)系統(tǒng)是將溫分解的排氣急冷到 80℃下的排氣系統(tǒng)。該系統(tǒng)是由氯氟烴和水蒸汽的供給裝置、 等離子體發(fā)生裝置、 反應(yīng)爐、冷卻罐以及排水處理裝置等構(gòu)成。

1 . 10  微波催化氧化

微波空氣凈化是由填料吸附 -解吸而來(lái) ,是將解吸方式轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒉ń馕?nbsp;,微波能的應(yīng)用減少了能量的消耗,并縮短了解吸時(shí)間 ,而且吸附劑經(jīng) 20次解吸后基本上保持原有吸附能力。微波解吸對(duì)空氣的凈化基本上與其在水處理中的應(yīng)用類(lèi)似 , 解吸原理都可以用“ 容器加熱理論 ” 和“ 體積加熱理論 ” 加以解釋。在水處理中均有此方面的應(yīng)用 ,而在空氣凈化中的應(yīng)用 ,外已有小的范例 ,內(nèi)尚處于起步階。

1 . 11  變壓吸附分離與凈化的

變壓吸附分離與凈化的 （ PSA）是利用氣體組分在固體吸附材料上吸附特性的差異 ,通過(guò)周期性的壓力變化過(guò)程實(shí)現(xiàn)氣體的分離與凈化。PSA是一種物理吸附法。一般采用沸石分子篩作為吸附劑 （吸附容量大、 吸附選擇性強(qiáng) ）。在常溫及一定壓力條件下 ,可把有機(jī)廢氣中吸附在沸石分子篩上 ,沒(méi)有被吸附的氣體進(jìn)入下一個(gè)工。吸附有機(jī)廢氣以后的吸附劑通過(guò)降壓抽真空把有機(jī)物解吸 ,使吸附劑再生。再生后的吸附劑重新去吸附廢氣中的有機(jī)物 ,以此循往復(fù)。PSA是近幾十年來(lái)在工業(yè)上新崛起的氣體分離 ,具有能耗、 少、 流程簡(jiǎn)單、 自動(dòng)化程度、 純度、 無(wú)污染等點(diǎn) ,是各種氣體分離與回收的較的方法 ,富有力 ,在不久的將來(lái)將會(huì)在工業(yè)上迅速。

1 . 12  臭氧分解法

臭氧分解法內(nèi)未見(jiàn)報(bào)導(dǎo) ,外對(duì)此的也還少。有 O3可用于凈化地面廢氣 ,即能分解土壤中非揮發(fā)性有機(jī)物多芳香有機(jī)物、 脂肪族有機(jī)物、 酚和殺蟲(chóng)劑 ,此時(shí)用地面氣作 O3載體。另外 , 員還注意了 O3 處理后土壤的微生物狀態(tài)變化 ,結(jié)果顯示細(xì)菌減少 99 ,呼吸性能降。為此 , 員通過(guò)用純 O2 和未反應(yīng)的 O3 的分解控制 ,減少 O3 處理對(duì)土壤的生態(tài)系統(tǒng)的影響 ,從而達(dá)到安全的目的。

1 . 13  電化學(xué)氧化法

電化學(xué)氧化是采用一種內(nèi)裝膜和 AgNO3 - HNO3溶液的化學(xué)電池 ,在溫度為 50～100℃和常壓的條件下進(jìn)行氧化 ,在陽(yáng) , VOCs惡臭氣體轉(zhuǎn)化為 CO2和 H2O;在陰 ,生成亞硝酸 ,經(jīng)處理后可循使用。該法的典型特點(diǎn): VOCs惡臭物質(zhì)去除率,可達(dá) 99以上 ,但運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用亦較。