活性炭吸附-水蒸汽再生法處理包裝印刷行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)污染物的研究

陳　驥，蔣招林，陳舜湖（蒼南縣環(huán)境監(jiān)測站，浙江 蒼南 325800）

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活性炭吸附-水蒸汽再生法處理包裝印刷行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)污染物的研究

陳驥，蔣招林，陳舜湖
（蒼南縣環(huán)境監(jiān)測站，浙江 蒼南 325800）

摘 要：工業(yè)排放有機(jī)廢氣已經(jīng)成為城市主要污染源之一，包裝印刷行業(yè)是涉及VOCs 排放的主要工業(yè)行業(yè)。目前活性炭吸附-水蒸汽再生法是我國有機(jī)廢氣吸附凈化的主體工藝，對(duì)包裝印刷行業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有機(jī)廢氣采用活性炭吸附、蒸汽脫附、冷凝分離方法，處理后的廢氣可達(dá)標(biāo)排放，有機(jī)溶劑可回收利用。

關(guān)鍵詞：活性炭吸附；水蒸汽再生；揮發(fā)性有機(jī)污染物

1　包裝印刷行業(yè)的VOCs 排放現(xiàn)狀和處理對(duì)策

包裝印刷生產(chǎn)過程中使用油墨、粘膠劑和有機(jī)溶劑造成了VOCs揮發(fā)。根據(jù)第一次全國污染源普查資料，包裝印刷行業(yè)主要使用的有機(jī)溶劑有：乙酸、甲苯、二甲苯、甲乙酮、異丙醇、乙酸乙酯、甲醇、高沸點(diǎn)石油溶劑等，其中甲苯、二甲苯毒性較大、光化學(xué)反應(yīng)活性大。

目前使用較多的VOCs的治理技術(shù)主要有活性炭和活性炭纖維吸附、溶劑吸收、降溫冷凝等回收技術(shù)和直接燃燒、催化燃燒等銷毀技術(shù)。

吸附法是利用各種固體吸附劑（如活性炭顆粒、活性炭纖維、分子篩等）對(duì)排放廢氣中的污染物進(jìn)行吸附凈化的方法。吸附技術(shù)主要包括固定床吸附技術(shù)、移動(dòng)床（含轉(zhuǎn)輪）吸附技術(shù)、流化床吸附技術(shù)和變壓吸附技術(shù)等。固定床吸附/水蒸氣脫附/冷凝回收工藝和固定床吸附/熱空氣脫附/催化燃燒工藝目前在我國應(yīng)用范圍最廣，工藝設(shè)備成熟，是我國有機(jī)廢氣吸附凈化的主體工藝［1］。

2　活性炭吸附-水蒸汽再生法VOCs治理工程

常用的活性炭吸附劑有粒狀活性炭和活性炭纖維兩種，粒狀活性炭吸附法最適于處理 VOCs濃度為300×10-6～5000×10-6的有機(jī)廢氣，主要用于吸附回收脂肪和芳香族碳?xì)浠衔?、大部分含氯溶劑、常用醇類、部分酮類和酯類等；活性炭纖維吸附低濃度以至痕量的吸附質(zhì)時(shí)更有效，可用于回收苯乙烯和丙烯腈等，但費(fèi)用較高［2］。吸附床一般配置2臺(tái)以上，輪換使用，當(dāng)1臺(tái)吸附床吸附的有機(jī)物達(dá)到規(guī)定的吸附量時(shí)，換到另1臺(tái)吸附床進(jìn)行吸附凈化操作，同時(shí)對(duì)1臺(tái)吸附床進(jìn)行水蒸汽脫附再生。大部分的有機(jī)物在水中的溶解度很低，與水蒸汽經(jīng)過冷凝后可以通過溶劑分離器分層分離回收。但對(duì)于醇類等易溶或與水混溶的有機(jī)物冷凝后需改用精餾塔裝置進(jìn)行分離回收［1］。整個(gè)工藝過程由PLC 程序控制，自動(dòng)切換，交替進(jìn)行吸附、再生和干燥三個(gè)工藝過程的操作，典型工藝流程見圖1。

圖1　固定床活性炭吸附-水蒸汽再生法典型工藝流程

在吸附操作周期內(nèi)，吸附了有機(jī)氣體后吸附床內(nèi)的溫度應(yīng)低于83℃。水蒸氣的溫度應(yīng)低于140℃，吸附器的凈化效率應(yīng)不低于90%，已經(jīng)得到凈化的廢氣應(yīng)高空排放，排氣筒高度和污染物的排放濃度應(yīng)滿足國家、地方和行業(yè)相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

固定床吸附器的設(shè)計(jì)方法主要有經(jīng)驗(yàn)放大法、傳質(zhì)模型法、改良設(shè)計(jì)法、Bohart-Adams計(jì)算法、Hutchins計(jì)算法［3］。

3　活性炭吸附-水蒸汽再生法的工藝改進(jìn)

（1）回收冷凝熱。工業(yè)化的VOCs回收設(shè)備中，水蒸汽的用量很大，因此，可以考慮從脫附后的水蒸汽中回收冷凝熱。該方法利用脫附后的水蒸汽冷凝熱產(chǎn)生壓力低一些的水蒸汽升壓后，再回到脫附操作中使用［4］。使用這種方法，所需水蒸汽的蒸發(fā)潛熱大部分能夠回收，扣除水蒸汽升壓所需的能量，還能回收很多能量。

（2）優(yōu)化吸附溫度。溫度對(duì)活性炭吸附的影響比較大，隨著溫度的上升，吸附總量不斷下降，而在40℃以后，出現(xiàn)明顯下降?？刹扇〉姆椒ㄓ校何狡鬟M(jìn)口裝換熱器和吸附床內(nèi)埋冷卻管［5］。

（3）活性炭的改性?；钚蕴课叫阅苤饕怯善涮厥獾谋砻娼Y(jié)構(gòu)特性和表面化學(xué)特性所決定的。通過物理法、化學(xué)法以及物理化學(xué)聯(lián)合處理對(duì)活性炭進(jìn)行物理結(jié)構(gòu)特性和表面化學(xué)特性的改性可以提高其對(duì)VOCs的吸附脫附性能［6］。

（4）二次污染物控制。當(dāng)使用濕法前處理裝置時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定量的含有機(jī)物的廢水；當(dāng)吸附劑的再生采用水蒸氣置換再生，后處理采用冷凝分離裝置時(shí)，會(huì)產(chǎn)生少量但濃度很高的有機(jī)廢水，都需要進(jìn)行處理達(dá)標(biāo)后排放。干法和濕法預(yù)處理裝置中所產(chǎn)生的粉塵和廢渣，更換下來的過濾材料、吸附劑和催化劑應(yīng)收集后進(jìn)行集中處理。

參考文獻(xiàn)：

［1］沈秋月，羌寧.有機(jī)溶劑回收技術(shù)的研究［J］.四川環(huán)境，2006，25（06）：101-105.

［2］孫茂發(fā)，蔣凡軍.溶劑回收生產(chǎn)中存在以活性炭纖維取代活性炭的趨勢［J］.覆銅板資訊.2009（04）：37-39.

［3］裘兆蓉，李成益，姚孟海.固定床吸附器工藝設(shè)計(jì)計(jì)算擇優(yōu)［J］.江蘇化工，1991（03）：41-45.

［4］立本英機(jī)，安部郁夫.活性炭的應(yīng)用技術(shù)：其維持管理及存在問題［M］.南京：東南大學(xué)出版社，2002：194-195.

［5］謝裕壇.活性炭吸附治理多組分有機(jī)廢氣的研究［D］.杭州：浙江大學(xué)，2002：49-50.

［6］黃偉，賈艷秋，孫盛凱.活性炭及其改性研究進(jìn)展［J］.化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù)，2006，27（05）：39-44.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.031

作者簡介：陳驥（1975-），男，浙江蒼南人，碩士，高級(jí)工程師，研究方向：環(huán)境保護(hù)。