如何處理有機(jī)廢氣(途徑很多！)

 

1.熱損傷法

 

熱銷毀是一種廣泛使用和研究的有機(jī)廢氣治理方法，***別是對(duì)低濃度有機(jī)廢氣，可分為直接火焰燃燒和催化燃燒。直接火焰燃燒是氣流中有機(jī)物直接燃燒和輔助燃料燃燒的一種方法。***多數(shù)情況下，有機(jī)物濃度太低，沒(méi)有輔助燃料無(wú)法燃燒。在適當(dāng)?shù)臏囟群屯Ａ魰r(shí)間條件下，直接火焰燃燒的熱處理效率可達(dá)99%。

 

催化燃燒是指有機(jī)物在氣流中被加熱，在催化床的作用下，有機(jī)物的化學(xué)反應(yīng)被加速(或破壞效率的方法)。催化劑的存在使得有機(jī)物在受熱破壞時(shí)比直接燃燒法需要的停留時(shí)間更短，溫度更低。催化劑在催化燃燒系統(tǒng)中起著重要的作用。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和Pd，技術(shù)成熟，催化活性高，但價(jià)格昂貴。當(dāng)處理含氮、硫、磷等元素的鹵素有機(jī)化合物時(shí)，有機(jī)化合物容易氧化和失活催化劑。非金屬催化劑包括過(guò)渡元素如鈷和稀土。近年來(lái)，***內(nèi)外對(duì)催化劑進(jìn)行了***量的研究，其中***部分集中在非貴金屬催化劑上，在能量提取方面也取得了很多成果。如用V2O5 +MOX (M:過(guò)渡金屬)+貴金屬制成的催化劑處理甲硫醇廢氣，用Pt+Pd+Cu促進(jìn)劑處理含氮有機(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，毒物(抑制劑主要有磷、鉛、鉍、砷、錫、汞、亞鐵離子鋅、鹵素等。催化劑載體可以節(jié)約催化劑，增加催化劑的有效面積，使催化劑具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，減少燒結(jié)，提高催化活性和穩(wěn)定性?？勺鳛檩d體的材料主要有AL2O3、Fe-V、石棉、粘土、活性炭、金屬等。***常用的陶瓷載體一般制成網(wǎng)狀、球形、柱狀和峰巢狀。此外，近年來(lái)對(duì)絲光沸石的研究越來(lái)越成功。對(duì)于催化燃燒，未來(lái)研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)仍將是探索高效活性的催化劑及其載體，以及催化氧化的機(jī)理。

 

2.液體吸收法

 

液體吸收法是利用液體吸收液與有機(jī)廢氣具有相似相容性的原理來(lái)達(dá)到處理有機(jī)廢氣的目的。一般使用由液態(tài)石油物質(zhì)、表面活性劑和水組成的混合液體作為吸收液，以增強(qiáng)吸收效果。近年來(lái)，日本人研究并利用環(huán)糊精作為有機(jī)鹵化物的吸收材料。根據(jù)環(huán)糊精對(duì)有機(jī)鹵化物有很強(qiáng)親和力的原理，用環(huán)糊精的水溶液作為吸收劑吸收有機(jī)鹵化物氣體。該吸附劑無(wú)毒、無(wú)污染，捕獲后解吸率高，回收后節(jié)能，可重復(fù)使用。

 

3.吸附法

 

吸附法應(yīng)用廣泛，具有能耗低、技術(shù)成熟、去除率高、凈化徹底、易于推廣等***點(diǎn)，具有******的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。缺點(diǎn)是設(shè)備龐***，工藝復(fù)雜。當(dāng)廢氣中有膠體顆?；蚱渌s質(zhì)時(shí)，吸附劑容易中毒。吸附法主要用于處理低濃度、高通量的揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)。吸附劑是吸附法處理?yè)]發(fā)性有機(jī)化合物的關(guān)鍵。吸附劑應(yīng)具有致密的孔結(jié)構(gòu)、較***的內(nèi)表面積、******的吸附性能、穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)、不易破碎、對(duì)空氣的阻力低。常用活性炭、氧化鋁、硅膠、人造沸石。

 

目前***多采用活性炭，去除效率高。活性炭有粒狀和纖維狀兩種。顆?；钚蕴烤哂芯鶆虻目紫?，包括10 ~ 10 ~ 100納米的中孔和1。除小孔外，還有5 ~ 5 um的***孔。處理氣體由外向內(nèi)擴(kuò)散，吸附和解吸緩慢。然而，纖維活性炭的孔徑分布均勻，孔徑較小，***多為1。5 ~ 3 nm微孔。由于微孔向外，氣體擴(kuò)散距離短，吸附和解吸快。用氧化鐵、氫氧化鈉或臭氧處理過(guò)的活性炭往往具有更***的吸附性能。

 

4.冷凝法

 

冷凝法是通過(guò)降低系統(tǒng)溫度或增加系統(tǒng)壓力，將氣態(tài)污染物冷凝并從廢氣中分離出來(lái)的過(guò)程。冷凝過(guò)程可以在恒溫條件下通過(guò)增加壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以在恒壓條件下通過(guò)降低溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)，一般采用后者。廢氣可以通過(guò)冷凝凈化到很高的程度，但是高凈化要求通常是冷卻水在室溫下無(wú)法達(dá)到的。凈化要求越高，冷卻溫度越低，必要時(shí)還要增加壓力，這樣會(huì)增加處理的難度和成本。因此，冷凝法通常與吸附、燃燒等凈化手段結(jié)合使用，回收有價(jià)值的產(chǎn)品。

 

5.生物法則

 

生物凈化本質(zhì)上是一個(gè)氧化分解過(guò)程:附著在多孔和潮濕介質(zhì)上的活性微生物利用廢氣中的有機(jī)成分作為其生命活動(dòng)的能量或營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并將其轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物(CO2、H2O)或細(xì)胞成分。目前主要工藝有生物濾床、生物滴濾床和生物洗滌床。

 

5.1濾床

 

生物濾床是一種填充有吸附過(guò)濾材料(如泥炭、土壤、活性炭等)的凈化裝置。).生物膜形成前，在濾床中加入pH緩沖液和N、P、K等營(yíng)養(yǎng)元素(如NH4NO3、K2HPO3)。當(dāng)具有一定濕度的廢氣進(jìn)入生物濾床并通過(guò)厚度約為0的生物活性填料層時(shí)。5 ~ 1m，微生物(主要是細(xì)菌、放線菌、原生動(dòng)物、藻類等。)可以通過(guò)接觸捕捉廢氣中的有機(jī)物，并將其作為自身生長(zhǎng)的碳源，因此，廢氣通過(guò)生物濾池床后可以得到凈化，濾料層中的微生物在污染物的生化降解過(guò)程中不斷生長(zhǎng)繁殖，從而生物濾池的運(yùn)行可以不斷進(jìn)行。濾料一般使用一年后呈酸性，要定期保養(yǎng)。

 

5.2生物滴濾床

 

生物滴濾池的結(jié)構(gòu)與生物濾池相似，不同的是***部有噴淋裝置。生物滴濾床采用粗礫石、塑料蜂窩填料、塑料波紋板填料、陶瓷、不銹鋼拉西環(huán)、樹(shù)皮、活性炭纖維、微孔硅膠等非吸附性填料。填料表面是幾毫米厚的微生物形成的生物膜。當(dāng)廢氣通過(guò)滴濾塔時(shí)，廢氣中的污染物被微生物降解。生物滴濾塔在營(yíng)養(yǎng)供給和調(diào)節(jié)微生物生長(zhǎng)環(huán)境方面具有***勢(shì)，比生物過(guò)濾器能承受更***的污染負(fù)荷，緩沖能力***，操作條件易于控制?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)循環(huán)液的pH值，加入K2HPO4、NH4NO3等物質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

 

5.3生物洗滌塔

 

生物洗滌塔通常由帶填料的洗滌塔和帶活性污泥的生物反應(yīng)器組成。洗滌塔中的噴淋裝置逆著氣流噴淋循環(huán)液，使廢氣中的污染物與填料表面的水接觸，被水吸收并轉(zhuǎn)移到液相，實(shí)現(xiàn)傳質(zhì)過(guò)程。廢氣成分吸收的洗滌液流入活性污泥池，經(jīng)空氣充氧后再生。被吸收的氣態(tài)污染物通過(guò)微生物氧化被活性污泥懸浮液從液相中去除。生物洗滌塔工藝中的液相是流動(dòng)的，有利于控制反應(yīng)條件，添加營(yíng)養(yǎng)液、緩沖液、置換液體和去除多余產(chǎn)物。

 

不同成分、濃度和氣體體積的氣態(tài)污染物都有各自有效的生物凈化系統(tǒng)。生物洗滌塔適用于處理凈化氣量小、濃度高、易溶解、生物代謝率低的廢氣；生物濾床可用于氣體體積***、濃度低的廢氣；對(duì)于高負(fù)荷和污染物降解后產(chǎn)生酸性物質(zhì)的，生物滴濾床較***。

 

6.脈沖電暈法

 

脈沖電暈法的基本原理是通過(guò)陡前沿、窄脈沖寬度(納秒量級(jí))的高壓脈沖電暈放電，在常溫常壓下可獲得非平衡等離子體，即產(chǎn)生***量高能電子和O、H0等活性粒子，與有害分子發(fā)生氧化降解反應(yīng)，使污染物***終轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)。自1988年以來(lái)，美***一直在用電暈法降解低濃度揮發(fā)性有機(jī)化合物。研究表明，該方法在常溫常壓下可以獲得較***的效率。

 

7.膜分離方法

 

膜分離法的基本原理是基于氣體中各組分通過(guò)膜的速度不同。每個(gè)組分通過(guò)膜的速度與氣體的性質(zhì)有關(guān)，膜的***性與膜兩側(cè)的氣體分壓有關(guān)。膜分離凈化有機(jī)廢氣是基于有機(jī)蒸汽和空氣透過(guò)膜的能力不同。常用的膜分離工藝包括蒸汽滲透、氣體膜分離和膜基吸收。膜分離技術(shù)在氣體凈化中的***點(diǎn)是投資成本低、分離系數(shù)***、分離效果***、操作簡(jiǎn)單、控制方便、操作靈活。

 

8.光解方法

 

揮發(fā)性有機(jī)化合物的光解有兩種形式:一種是在直接光照下，波長(zhǎng)合適時(shí)揮發(fā)性有機(jī)化合物被分解；另一種是揮發(fā)性有機(jī)化合物在催化劑存在下通過(guò)光照分解。

 

研究表明，有機(jī)氯化物和氫氯氟烴在185nm紫外光照射下可在極短時(shí)間內(nèi)分解，鹵代化合物的分解速率比氫氯氟烴快；三氯乙烯可以在幾秒鐘內(nèi)分解成氧、氯和氟。光解可以產(chǎn)生中間產(chǎn)物，***終可以通過(guò)氫氧化鈉溶液處理或延長(zhǎng)停留時(shí)間去除。

 

光催化降解技術(shù)的原理是在紫外線的照射下，將Ti O2等光催化劑活化，使H2O產(chǎn)生OH自由基，然后OH自由基將有機(jī)污染物氧化成CO2和H2O。使用Ti O2催化劑時(shí)，普通熒光燈可作為光源，消除惡臭和極低濃度污染物。由于催化劑降解效率的影響，光催化氧化的工業(yè)應(yīng)用還有待發(fā)展。

 

9.等離子體分解法

 

等離子體分解含氯氟烴(CFCs)技術(shù)已進(jìn)入實(shí)用階段，豬又信行研究了等離子體化學(xué)作用將CFCs等難降解氣體分解為無(wú)害物質(zhì)的應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)可以在短時(shí)間內(nèi)處理***量氣體，如含氯氟烴。該工藝采用兩個(gè)系統(tǒng)，一個(gè)是超高溫加水系統(tǒng)，利用高頻等離子體快速升溫至10000℃，利用等離子體的化學(xué)作用與水蒸氣接觸分解；***二個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)排氣系統(tǒng)，將分解后的廢氣快速冷卻至80℃。該系統(tǒng)由含氯氟烴和蒸汽供應(yīng)裝置、等離子體發(fā)生器、反應(yīng)爐、冷卻罐、排水處理裝置等組成。

 

10.微波催化氧化技術(shù)

 

微波空氣凈化技術(shù)是在填料吸附-解吸技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它將傳統(tǒng)的解吸方式轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒉ń馕?。微波能的?yīng)用******降低了能耗，縮短了解吸時(shí)間，吸附劑經(jīng)過(guò)20次解吸后基本保持了原有的吸附能力。微波解吸技術(shù)凈化空氣與它在水處理中的應(yīng)用基本相似，解吸原理可用“容器加熱理論”和“體積加熱理論”來(lái)解釋。***內(nèi)外已成功應(yīng)用于水處理，***外也有小規(guī)?？諝鈨艋某晒?shí)例，***內(nèi)尚處于起步階段。

 

11變壓吸附分離純化技術(shù)

 

變壓吸附分離提純技術(shù)(PSA)利用氣體組分在固體吸附材料上吸附***性的差異，通過(guò)周期性的壓力變化過(guò)程實(shí)現(xiàn)氣體的分離提純。變壓吸附技術(shù)是一種物理吸附方法。沸石分子篩一般用作吸附劑(吸附容量***，吸附選擇性強(qiáng))。在常溫和一定壓力下，有機(jī)廢氣可以吸附在沸石分子篩上，未吸附的氣體進(jìn)入下一段。吸附劑吸附有機(jī)廢氣后，通過(guò)減壓抽真空解吸有機(jī)物，再生吸附劑。再生后的吸附劑重新吸附廢氣中的有機(jī)物，循環(huán)使用。變壓吸附技術(shù)是近幾十年來(lái)工業(yè)上新興的氣體分離技術(shù)。它具有能耗低、投資少、工藝簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高、產(chǎn)品純度高、無(wú)環(huán)境污染等***點(diǎn)。是各種氣體分離回收的理想方法，具有很***的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。在不久的將來(lái)，它將在工業(yè)上迅速推廣。

 

12.臭氧分解法

 

***內(nèi)還沒(méi)有臭氧分解的報(bào)道，***外對(duì)該技術(shù)的研究也很少。研究表明，O3可以用于凈化地面廢氣，即可以分解土壤中的非揮發(fā)性有機(jī)化合物、多環(huán)芳香族有機(jī)化合物、脂肪族有機(jī)化合物、酚類和農(nóng)藥。此時(shí)采用地氣作為O3載體。此外，研究人員還***別關(guān)注O3處理后土壤微生物狀況的變化。結(jié)果表明，細(xì)菌減少99%，呼吸性能下降。因此，研究人員利用純O2和未反應(yīng)O3的分解控制技術(shù)，降低O3處理對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)的影響，從而達(dá)到安全的目的。

 

13.電化學(xué)氧化法

 

電化學(xué)氧化技術(shù)是一種擁有專利膜和硝酸銀-硝酸溶液的化學(xué)電池，在50 ~ 100℃和常壓下氧化。在陽(yáng)極，揮發(fā)性有機(jī)化合物惡臭氣體轉(zhuǎn)化為二氧化碳和H2O。陰極產(chǎn)生亞硝酸，經(jīng)處理后可循環(huán)使用。該方法的典型***點(diǎn):VOCs惡臭物質(zhì)去除率高，可達(dá)99%以上，但運(yùn)行成本也高。