丁剛(山東山大能源環(huán)境有限公司 250000)
我國經(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,卻忽略了對環(huán)保的投入,造成了大量工業(yè)廢氣直接排入大氣,使得本就脆弱的大氣環(huán)境更加惡化。幾年年來,人們不斷詬病于我國出現(xiàn)的霧霾天氣,其實很大原因是由于環(huán)境保護(hù)政策的缺失造成的。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,而對工業(yè)廢氣處理的技術(shù)研究也就擺在人們面前。
在現(xiàn)有的有機(jī)廢氣處理技術(shù)中,主要包括兩種方法,分別是回收法和消除法。其中,回收法可以理解為通過物理原理,在一定溫度和壓力下,利用滲透膜和吸附劑對有機(jī)化合物進(jìn)行分離,比如常用的變壓吸附、活性吸附以及生物膜法等。相應(yīng)的,消除法則是通過化學(xué)原理,綜合利用熱、光和催化劑,將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為對大氣無害的CO2和水,比如常用的生物氧化、電暈法和催化燃燒法等。接下來,簡單分析集中常用的傳統(tǒng)廢氣處理技術(shù)。
對于濃度比較低的有機(jī)廢氣,主要采用熱破壞法對其處理。根據(jù)具體的操作流程,又可以分為火焰燃燒和催化氧化燃燒;其中,作為一種比較傳統(tǒng)的方法,火焰燃燒法能夠在適當(dāng)?shù)臏囟葪l件下,有效燃燒廢氣,處理效率可以達(dá)到99%以上,該方法具有處理徹底和投資較少的特點,但是,對于廢氣濃度較低且缺少輔助燃料的情況,廢氣難以有效燃燒。相應(yīng)地,催化燃燒方法則能夠有效降低廢氣燃點,可以在催化劑作用下,對廢氣進(jìn)行適當(dāng)加熱即可產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),消除有害污染物,在此過程中,所采用的催化劑主要包括:非貴金屬、貴金屬和鹽類等,不過,此類方法容易造成催化劑中毒現(xiàn)象,對工藝條件的要求也比較嚴(yán)格,后續(xù)處理難度較高,需要進(jìn)一步研究,找到活性更高的催化劑。
吸附法的基本原理就是利用界面現(xiàn)象,也就是一種物質(zhì)在另一種物質(zhì)表面附著的緩慢作用過程。所以,基于界面現(xiàn)象的吸附法廢氣處理,其關(guān)鍵是吸附劑的選擇,通常,要求吸附劑具有疏松多孔的結(jié)構(gòu),且化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定,內(nèi)部表面積較大,現(xiàn)在,該方法中常用的吸附劑主要包括硅膠、人工沸石、活性炭等。該方法的特點是應(yīng)用比較廣泛、工藝簡單成熟、便于推廣,但是,該方法的流程比較復(fù)雜,設(shè)備比較龐大,特別是在廢氣中存在膠粒物質(zhì)的情況下,會造成吸附劑中毒現(xiàn)象。所以,該方法更多的用于低濃度可揮發(fā)性廢氣的處理。
還有一種應(yīng)用廣泛的廢氣處理方法,就吸收法。根據(jù)該方法中所采用的吸收過程的不同,又可以分為物理吸收法與化學(xué)吸收法。在該方法中,主要根據(jù)廢氣與液體吸收液之間的相容原理,實現(xiàn)對廢氣的吸收過程。通常,所采用的吸收劑主要為液體物質(zhì),能夠?qū)I(yè)廢氣產(chǎn)生較好的吸收效果。采用這種方法,廢氣中的多種污染物都能夠被吸收,而對于其中的一些有用產(chǎn)品,還可以經(jīng)過解析后,完成回收利用過程,同時,吸收劑還可以重復(fù)使用,經(jīng)濟(jì)效果顯著,通過選用無毒無污染的吸附劑,可以更好的保護(hù)環(huán)境。
市場經(jīng)濟(jì)環(huán)境下,人們逐漸意識到環(huán)境包含的重要性,在工業(yè)廢氣領(lǐng)域所投入的研發(fā)力度也更大,出現(xiàn)了多種應(yīng)用前景廣闊的廢氣處理新技術(shù)。這些新技術(shù)都有其優(yōu)缺點,下面,針對應(yīng)用前景較好的幾項技術(shù)進(jìn)行分析:
在新出現(xiàn)的廢氣處理技術(shù)中,利用高壓放電技術(shù)對其進(jìn)行處理不失為一種有效的方式,因為該方法能夠產(chǎn)生大量高能電子以及O、N或者OH等活性離子,從相對于廢氣構(gòu)成熱平衡等離子體,這樣,就會造成C-C和C-H等化學(xué)鍵的斷裂,從而實現(xiàn)與廢氣中F、H和CI等原子的置換,進(jìn)而得到對大氣無害的水和CO2;此外,還可以在等離子體重引入金屬氧化物,構(gòu)成催化體系,降低副產(chǎn)物的產(chǎn)生,提高污染物的去除效率。相較于常規(guī)方法符合技術(shù),該方法具有流程短、操作簡便的特點,且具有較好的節(jié)能型,更加適用于對低濃度廢氣的處理。
現(xiàn)在,PSA技術(shù)已經(jīng)在工業(yè)廢氣處理領(lǐng)域得到應(yīng)用。作為一種變壓吸附與凈化技術(shù),又稱為無力吸附法,其工作原理可以概括為:根據(jù)工業(yè)廢氣的構(gòu)成以及吸附材料的吸附特性差異,通過周期壓力變化的應(yīng)用,有效實現(xiàn)對工業(yè)廢氣的分離和凈化。該技術(shù)的自動化程度較高,是一種對工業(yè)有機(jī)廢氣進(jìn)行分離和回收的理想方法。如果光照條件能夠滿足,有些半導(dǎo)體會出現(xiàn)自由基活性物質(zhì),這些物質(zhì)的氧化性更強(qiáng),能夠?qū)е鹿I(yè)廢氣在常溫條件下的無毒反應(yīng),且不容易受到溶劑分子的影響。
顧名思義,綜合處理技術(shù)就是在綜合各種傳統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上,充分發(fā)揮各項處理方法的優(yōu)點,可以大幅提升廢氣處理效果?,F(xiàn)在,綜合處理技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了工程應(yīng)用,比如吸附催化氧化技術(shù)、吸收-解吸-變壓-吸附組合工藝等等。比如,利用非離子表面活性劑、陰離子表面活性劑以及自制的表面活性劑等,通過水量控制復(fù)合吸收劑的濃度,實現(xiàn)了對包含低濃度、高通量工業(yè)有機(jī)廢氣的吸附研究,實驗結(jié)果表明,復(fù)合吸收技術(shù)能夠有效提高對甲苯和乙酸丁酯的吸收效率,是廢氣排放達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn);同時,整套處理裝置的體積較小,防堵塞,能夠高效吸收傳質(zhì)。
為了改善工業(yè)廢氣的無污染處理,應(yīng)該在對傳統(tǒng)廢氣處理技術(shù)改進(jìn)的同時,以提高處理效率、節(jié)約處理成本為目標(biāo),積極研發(fā)新的處理技術(shù),并盡快向工業(yè)應(yīng)用發(fā)展,而針對工業(yè)有機(jī)廢氣成分較復(fù)雜的情況,則可以通過聯(lián)合工業(yè)或者綜合處理技術(shù),有效去除有機(jī)污染物,實現(xiàn)對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。
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