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工(gōng)業有機廢氣處理技術的方法和發展趨勢

2019-09-12 14:48:11 有機廢氣處理_除塵工程_汙水環保工程_voc汙染(rǎn)治理-東莞市龍記環保科技公司 閱讀

改革開(kāi)放以來,我國(guó)的化工企業猶如雨後春筍,發展極為迅速。生(shēng)產(chǎn)中產生的廢氣、廢液、固體廢棄物等“三廢”問題也隨之而來。其中大氣汙染是我國目前最突出(chū)的環境問題之一,工業生(shēng)產中產生的各種(zhǒng)有機物廢氣,例如各種烴、醇(chún)、酸(suān),醛和酮類化合物等,嚴重製約著社會(huì)經濟發展和威脅著人們身心(xīn)健康,並且這些汙染物也是最難處理(lǐ)的。有機廢氣汙染具有麵(miàn)廣、量大、難降解的特點,如何合理地控製它們的排放並且加以有(yǒu)效淨化成為當前擺在環保工(gōng)作者麵前一個十分緊迫的課題。

  1.當(dāng)前有機廢氣處理的主要方法

  國內外(wài)科研工作者對(duì)於有(yǒu)機廢氣分處理進行了深入和廣泛的研究,目前,普(pǔ)遍的處(chù)理方法有:吸收法、吸附法、熱破(pò)壞法和生(shēng)物處理法等。

  1.1 吸收法

  該法在氣(qì)態(tài)汙染物(wù)處理方麵運用極為廣泛。按(àn)照吸收過程,它又分為物理吸收(shōu)和化學吸收兩種,通常是利用氣體混合物中的(de)不同組分在液體溶劑裏的(de)溶解度不同或者與吸收劑發生選擇性(xìng)的化學反應,分離汙染(rǎn)物,達到淨化廢氣的目的。吸收劑主(zhǔ)要是液體類物質,化(huà)工企業一(yī)般采用(yòng)水、表(biǎo)麵活性劑和液體石(shí)油類物質(zhì)的混合試劑對廢氣進行吸收,具(jù)有很好的強化(huà)效(xiào)果[3]。對(duì)於種氣態汙染物,例如:SO2,NOX和H2S 等,都可(kě)以用液體(tǐ)溶劑吸(xī)收(shōu)法進行處(chù)理。對於有用的產品,通過解析,可(kě)以(yǐ)回收利用,吸收劑也可以重複使用,具有很好的經濟效果。

  1.2 吸附法

  吸附是一種界麵現象,一(yī)種(zhǒng)物質附著在另一種物質表麵上的緩慢作用過程。發揮吸收作用的(de)吸(xī)附劑應該具(jù)有疏(shū)鬆(sōng)多(duō)孔的結構,化學性質穩定,不易破碎,比表麵積大,可以在多個位點上對氣體汙染物進(jìn)行吸(xī)附。工業上常用的吸附劑有人工沸石、矽膠、氧化鋁和活性炭等。在吸(xī)附材料的選(xuǎn)擇上,經過研究發(fā)現(xiàn):纖維狀物質在吸附當中,傳質速率很快,處理效果比起顆粒狀、蜂窩狀等吸附劑(jì)要好很多。吸附(fù)法應用廣泛,工藝(yì)成熟,能耗低,但是廢(fèi)氣當中(zhōng)如果(guǒ)含有(yǒu)多種汙染物時,吸附效率顯著降低;並且吸附劑再生困(kùn)難,容(róng)易中毒。

  1.3 熱破壞法

  對於低濃度有機廢氣,該法效(xiào)果很好。根據操作(zuò)過程,可以(yǐ)分為直接火焰燃燒(shāo)和催化氧(yǎng)化(huà)燃燒。前者的使(shǐ)用時間由來已久,投資少而且處理徹底(dǐ),在適當溫度和保留時(shí)間條件(jiàn)下(xià),可以達到99%的熱處理效(xiào)率;後者可以有效地降低有機物的起燃溫度,在催化劑作(zuò)用下,有機物在氣流中加熱,迅速發生化學反應(yīng),汙染物得(dé)到去除。用於有機廢氣淨化的催化劑主要是貴金屬和(hé)非貴金屬及其鹽類,在整(zhěng)個燃燒體係中起到重要作用。該法的缺點(diǎn)是(shì):催化劑存在(zài)中毒問題,並且工藝條件要求十分嚴格,一些貴(guì)金屬成本很高,反應過程中容易燒結(jié),增加了後處理(lǐ)的難度。

  1.4 生物處理法

  自上世紀80 年代以來,該法受到人們廣泛的關注和應用。從原理上來看,此法實質上是一種氧化分解過程。微生物以廢氣中的(de)有(yǒu)機組分(fèn)作為作為碳源和氮源,經代謝降(jiàng)解,將有機物(wù)分(fèn)解為二(èr)氧化碳、水、無機(jī)鹽和生物質等無害或少汙(wū)染的物質。目前開發和應用的生物處理設備(bèi)有生物(wù)洗滌器、生物滴濾塔和生物(wù)濾池等。生物處理法在低濃度的有機廢氣處理上,技術成熟,而且設備簡單(dān)、運行費用低,不過對於濃度較高的有機廢氣,相關(guān)的研究和應用比(bǐ)較少,濾床中的顆粒物(wù)積累過多之後極易堵塞,形成很大的阻力,使得處理效(xiào)率下降。此外,對於適用於特定有(yǒu)機物(wù)降解(jiě)的細菌種類和接種方法有待進一步(bù)研究與開發。

  2.對當前一些新(xīn)技術的展望

  上述所(suǒ)介紹的傳統方法雖(suī)然(rán)開展研究較早,應用廣泛,但是在經濟或者技術層麵有一定的局限性,隨著對廢氣治理開發力度的加大,一些新的(de)技術也慢慢被人們所嚐試,展示了更加(jiā)廣闊的前景。這些新方法有:膜分離,放電等離子體,光催化氧化(huà)和綜合(hé)處理技術等(děng)。

  2.1 膜分離

  在有機廢氣的前進通道上,設置一個半滲透性的膜。氣體中的(de)組分(fèn)由於自身性質和分壓的不同,透過膜的能力就有所差別(bié),這樣,通過速度就會有先(xiān)後(hòu)次序(xù),氣體汙染物可以(yǐ)得到很好的分離。該法(fǎ)淨化廢氣(qì)的效(xiào)率高,但(dàn)是半透(tòu)膜(mó)容易被汙染,而且運行成本費(fèi)用較之其它方法高許(xǔ)多。

  2.2 放電等離子體

  該法通過高(gāo)壓放電形(xíng)式,產生的大量高能電子或者O、OH、N 等活性離子,構(gòu)成一個非熱平衡等離子體(tǐ)。在等離子體的作用下,C-H 和C-C 等化學(xué)鍵發生斷裂,廢氣中(zhōng)含有的CL、F、H 等原子發生(shēng)置換反應(yīng),得到的最終產物是CO2和H2O 等無害物質。在等離子體中引入TiO2和(hé)金屬(shǔ)氧(yǎng)化物催化體係可以大大降低副產(chǎn)物的生(shēng)成,提高汙染物的去除效率。與常規方法相比而言,該法可操作性好,流程短,尤其在節能方麵潛力很大,很適合處理低濃度的有機廢氣。

  2.3 光催(cuī)化(huà)氧化

  在光(guāng)照條件下,一(yī)些半導體材料,例如(rú)TiO2、ZnO、CdS、WO3等,會產生一種自由基活性物(wù)質(zhì),它具有強氧化性,可以使得一些有機汙染物在常溫常(cháng)壓的條件下反應成為(wéi)簡單無毒的無機物。該法處理(lǐ)廢氣不(bú)受溶劑(jì)分子影響、易回收、反應效率高(gāo)、反應速率快,對於苯係物和含氯的化合物有比較好的降解性。

  2.4 綜合處理技術

  該技術是(shì)多個傳統工藝的結合,可以更好的發揮各項處理方法的優點,處理效果也(yě)遠遠優於單一方法。目前(qián),綜合(hé)處理技術已經有了很多工程實例。例如:吸附催化氧(yǎng)化技術(shù),吸收(shōu)-解吸-變壓-吸附組合工(gōng)藝等。陳定盛等[5]通過非離子表麵活性(xìng)劑——Tween 20,陰離(lí)子表麵(miàn)活性劑——十二烷基苯磺酸鈉和自製的表麵活性劑SCOP,與水配成不同濃度的複合吸收劑,對低濃度、高(gāo)通量,含(hán)無機物、塵粒和油分等成分的有機廢氣進行了吸(xī)附研究,並且整合了加熱、吹脫、燃燒和厭氧(yǎng)等其他工藝,結果表明:複合(hé)吸收技術對於甲苯和乙酸丁酯有良好的去除率,廢氣和吸收尾液均(jun1)達標(biāo)排(pái)放,而且整(zhěng)套處(chù)理裝置體積小、防堵塞(sāi),並能高效吸收傳質。

  3.結語

  隨著社會經濟(jì)的快速發展,有機產品(pǐn)得到了大(dà)量使用,隨之(zhī)而來的有(yǒu)機廢氣已引起世界各國的高度重視(shì),如何能(néng)有(yǒu)效地控製汙染成為每一(yī)名環保工作者的攻堅項目。對(duì)於工業有機廢氣(qì)的處(chù)理,應(yīng)當從汙染物的類型和成分組成入手,選用合理(lǐ)的淨化手(shǒu)段。不管是業已被廣泛采用的傳統處理手段,還是正在研(yán)究開發的新技術,都要(yào)考(kǎo)慮到它們的實用性和(hé)設備購置的成本費用。另外,化工企業當中的技術人員必須熟悉和了解各項處理方法(fǎ)的適用對象(xiàng)和範(fàn)圍,依據自身的情況選擇一個合(hé)理的(de)淨化處理方案(àn)。一般(bān)情況下,單一的處理手段會有一定的(de)局限性,選擇合適的技術搭組合不僅能有效地去除目標汙染物,還能夠為企業節省下大量的運營成本,增加經(jīng)濟效益。

東莞龍記環保是一家集家(jiā)具除塵設(shè)備、工(gōng)業廢(fèi)氣(qì)淨化(huà)處理、廢水廢氣處理、有(yǒu)機廢氣(qì)處理(lǐ)、電子無塵車間、降溫(wēn)降噪、脈衝除塵設備、除塵係統工程、汙水處理工(gōng)程、廢氣淨(jìng)化塔等(děng)設備研發和生產的大型環保工(gōng)程企業,歡迎有需要的工廠企業致電谘詢!


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工業有機廢氣處理技術的方法和發(fā)展趨勢

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改革開放(fàng)以來,我國的化工企業猶如雨後春筍,發展極為迅速。生產中產生的廢氣(qì)、廢液、固體廢棄物等“三廢”問題(tí)也隨之而來。其中大氣汙(wū)染是我國目(mù)前最突出的(de)環境問題之一,工業生產中產生的各種有(yǒu)機(jī)物廢氣,例如各種烴、醇、酸,醛和酮類(lèi)化合物等,嚴重製約著社會經濟發展和威脅著人們身心健康,並且這(zhè)些汙染物也(yě)是最(zuì)難(nán)處理的。有(yǒu)機廢氣汙染具有麵廣、量大、難降解的特點,如何合理(lǐ)地控製它(tā)們的排放並且加以有效淨化成為(wéi)當前擺在環保工作(zuò)者麵前一個十(shí)分緊迫的課題。

  1.當(dāng)前有機廢氣處理的主(zhǔ)要方法

  國內外(wài)科研工作者對於有機廢氣分處理進行了深入和廣泛的研究,目前,普遍的處理方法有:吸(xī)收法、吸附法、熱破壞法和生物處理法等。

  1.1 吸收法

  該法在(zài)氣態汙染物處理(lǐ)方麵運用極為廣泛。按照吸收過程,它又分為物理吸收和化學吸收兩(liǎng)種,通常是利用氣體混合物中的不同組分在液(yè)體溶劑裏的溶解度不同或者(zhě)與吸收劑發生選(xuǎn)擇性的化(huà)學反應,分離汙染物,達到淨化廢氣的目的。吸收劑主(zhǔ)要是液體類物質(zhì),化工企業一般采用水、表麵活性劑和液體石油類物質的混合試劑對廢氣進行吸收,具有很好的強化效(xiào)果[3]。對於(yú)種氣態汙染(rǎn)物,例如:SO2,NOX和H2S 等,都可以用液體溶劑吸(xī)收法(fǎ)進行處理。對於有用的產品,通過解析,可以回收利用,吸收劑也(yě)可以重複使用,具有很好的經濟效果。

  1.2 吸附法

  吸附是一種界麵(miàn)現象,一種物質附著(zhe)在另(lìng)一種物質表麵上的(de)緩慢作用過程。發揮吸(xī)收作用的吸附劑應該具有疏(shū)鬆多孔的結構(gòu),化學性質穩定,不易破碎,比表麵積大,可以在多個位點上對氣體汙染物進行吸附。工業上常用的吸附劑有人工沸石、矽膠(jiāo)、氧化鋁和活性炭等。在吸附材料的選擇上,經過研究發現:纖維狀物質在吸附當中,傳質速率很快,處理效果(guǒ)比起顆粒狀、蜂窩狀等吸附劑要好很多(duō)。吸附法應用(yòng)廣泛,工藝成熟,能耗低,但(dàn)是廢(fèi)氣當中如果含有多(duō)種汙染物時,吸附效率顯著降低;並且吸附劑再生困難,容易中毒(dú)。

  1.3 熱破壞法

  對於低濃度有機(jī)廢氣,該法效果很好。根據操作過程,可以分為直(zhí)接火焰燃燒和催化(huà)氧化(huà)燃燒。前者的使用(yòng)時間由來已久(jiǔ),投資少而(ér)且處(chù)理徹底,在適當溫度和保留時(shí)間條(tiáo)件下,可以達到99%的熱處理效率;後者可以有效地降低有(yǒu)機物的起燃溫度,在催化劑作用下(xià),有機物在(zài)氣流中加熱,迅速發生化學反應,汙染物得(dé)到去除。用於有機廢氣淨化的(de)催(cuī)化劑主要是貴金屬和非貴金屬及其(qí)鹽類,在整個燃燒體係中起到重要作用(yòng)。該法的缺點是:催化劑存在中毒問題,並且工藝條件(jiàn)要求十分嚴格,一些貴(guì)金屬成本很高,反應過程中容易燒結(jié),增加了後處理的(de)難度。

  1.4 生物處理法

  自上世紀80 年代以來,該法受到人們(men)廣泛的關注和應用。從原理上來(lái)看,此法實(shí)質(zhì)上是一種氧化分解過程。微生物以(yǐ)廢氣中的有(yǒu)機組分作為作為碳源和氮源,經代謝降解,將有機物(wù)分解為二氧化碳、水、無機鹽和生(shēng)物質等(děng)無害或少汙染的物質。目前開發和應用的生物處理設備有(yǒu)生物洗滌器、生物滴濾塔和生物濾池等。生物處理法在低濃度的(de)有(yǒu)機廢氣處理上,技術成熟,而且設備簡單、運行費用低,不過(guò)對於濃度較高的有(yǒu)機(jī)廢氣,相關的研究和應用比(bǐ)較少,濾床中的顆粒物積累過多之後極易堵塞,形成很大的阻力,使得處理效率下降。此外,對於適用於特定有機物降解的細菌種類和接(jiē)種方法有待進一(yī)步研究與開發。

  2.對當前一些新技術的展望

  上述所介紹的傳統(tǒng)方(fāng)法雖然(rán)開展研究較早,應用廣泛,但是在經濟或者技術層麵有一定的局限性,隨著對廢氣治理開發力度的加大,一些新(xīn)的技術也(yě)慢慢被人們所嚐試,展示了更(gèng)加(jiā)廣闊的前景。這些新方法有:膜分(fèn)離,放電等離子(zǐ)體(tǐ),光催化氧化和綜合處理技術等。

  2.1 膜分離

  在有機(jī)廢氣的前進通道上,設置一個半滲透性的(de)膜。氣(qì)體(tǐ)中(zhōng)的組分由於自身性質和分壓的不同,透過膜的能力(lì)就有所(suǒ)差別,這樣,通過速度就會有先後次序,氣體汙染物可以(yǐ)得到很好的分離。該法淨(jìng)化廢氣的效率高,但是半透膜(mó)容易被汙染,而且運行成本費用較之其它方法高許(xǔ)多。

  2.2 放電等離子體

  該法通過高(gāo)壓放電(diàn)形式,產生的大量高能電子或者O、OH、N 等活性離子,構成一個非熱平衡等離子體。在等離子體的(de)作用下,C-H 和C-C 等化學鍵發生斷裂,廢氣中含有的CL、F、H 等原子(zǐ)發生(shēng)置換反應,得到(dào)的最終產物是(shì)CO2和H2O 等無害物質。在等離(lí)子體中引入TiO2和(hé)金屬氧化物催(cuī)化體係可以大(dà)大降低副產物的(de)生成,提高汙染物的去除效率。與常規方法相比而言,該法(fǎ)可操作性好,流程短,尤其(qí)在節能方麵(miàn)潛力很大,很適合處理低濃度的有機(jī)廢氣。

  2.3 光催化氧化

  在光照條件下,一些半導體材料,例如TiO2、ZnO、CdS、WO3等,會產生一種自由基活性物質(zhì),它具有(yǒu)強氧化性,可以使(shǐ)得一些有機汙染物在常溫常壓的條件下(xià)反應(yīng)成為簡單無毒的無機物。該法處理廢氣不受溶劑分子影響、易回收、反應效率高、反應速率快,對於苯係物和含氯(lǜ)的化合物有比較好的(de)降解性。

  2.4 綜合處理(lǐ)技術

  該技術是多(duō)個傳統工藝的結(jié)合,可以更好的發揮各項處理方法的優點,處理效果也遠遠優於單一方法(fǎ)。目前,綜合處理技術已經有了很多工程實例。例如:吸附催化(huà)氧化(huà)技術,吸收-解吸-變壓-吸(xī)附組合工藝等。陳(chén)定盛等[5]通過非離子表麵活性劑(jì)——Tween 20,陰離子表麵活性劑——十二烷基苯磺酸鈉(nà)和自製的表麵活性劑SCOP,與水配成不同濃度的複合吸收劑,對低濃度(dù)、高通量,含無機物、塵粒和油分等成分的有機廢氣(qì)進行(háng)了吸附研究(jiū),並(bìng)且整合了(le)加熱、吹脫(tuō)、燃燒和厭氧等其(qí)他(tā)工藝,結果表明:複合吸收技術對於甲(jiǎ)苯和乙酸(suān)丁酯有良好的(de)去除率,廢氣(qì)和吸收尾液均(jun1)達標(biāo)排放,而且整套處(chù)理裝置體積小、防堵塞,並能高效吸收傳質。

  3.結語

  隨著社會經濟的快速發展,有機產品得到了大量使用,隨之而來的有機廢氣已引起世(shì)界各國的高(gāo)度重視,如何能有效地控製汙染成為每一名環保工(gōng)作(zuò)者的攻(gōng)堅項目。對於工業有機廢氣的處理,應當從汙染物的類型(xíng)和成分(fèn)組成入手,選用合理的淨化手(shǒu)段。不管是業已被廣泛采用(yòng)的傳統處理手段,還是正在研究開發的新技術,都要考慮到它們的實用性和設備購置的成本費用。另外,化(huà)工企業當中(zhōng)的(de)技術(shù)人員必須熟悉和了解各項處理方(fāng)法的適用對象和範圍,依據自身(shēn)的情況選擇一(yī)個(gè)合理的淨化處理方案。一般情況下(xià),單一的處理手段會有一定的局限性,選擇合適(shì)的技術搭(dā)組合不僅能(néng)有效地去除目標汙染物,還能夠為企業節省下大量(liàng)的運營(yíng)成本,增加經濟效益。

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