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有機廢氣處理工藝比較

2022-10-17 13:31:24

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一、熱破壞法

  

  熱破壞法是指直接和輔助燃燒有機氣體,也就是VOC,或利用合適的催化劑加快VOC的化學反應,最終達到降低有機物濃度,使其不再具有危害性的一種處理方法。

  

  熱破壞法對于濃度較低的有機廢氣處理效果比較好,因此,在處理低濃度廢氣中得到了廣泛應用。這種方法主要分為兩種,即直接火焰燃燒和催化燃燒。直接火焰燃燒對有機廢氣的熱處理效率相對較高,一般情況下可達到 99%。而催化燃燒指的是在催化床層的作用下,加快有機廢氣的化學反應速度。這種方法比直接燃燒用時更少,但是如果離開催化劑輔助,則無法發(fā)揮作用?,F(xiàn)階段,可作為催化劑使用的大都是金屬、金屬鹽。這兩種催化劑的催化效果雖說比較好,技術(shù)也已經(jīng)相當成熟,但是其價格卻比較高,所以處理成本也就比較高。近年來,催化劑研制多集中在非貴金屬催化劑方向,取得了比較大的進展。此外,在催化有機廢氣過程中,還需要有催化劑的載體,其起著提高催化活性和穩(wěn)定性的重要作用。當前,多以陶瓷作為催化劑載體,但在未來的催化劑研究當中,應加快研發(fā)高效活性催化劑及其載體。

  

二、吸附法

  

  有機廢氣處理中的吸附法主要適用于低濃度、高通量有機廢氣?,F(xiàn)階段,這種有機廢氣的處理方法已經(jīng)相當成熟,能量消耗比較小,但是處理效率卻非常高,而且可以徹底凈化有害有機廢氣。

  

  但是這種方法也存在一定缺陷,它需要的設(shè)備體積比較龐大,而且工藝流程比較復雜;如果廢氣中有大量雜質(zhì),則容易導致工作人員中毒。所以,使用此方法處理廢氣的關(guān)鍵在于吸附劑。當前,采用吸附法處理有機廢氣,多使用活性炭,主要是因為活性炭細孔結(jié)構(gòu)比較好,吸附性比較強。此外,經(jīng)過氧化鐵或臭氧處理,活性炭的吸附性能將會更好,有機廢氣的處理將會更加安全和有效。

  

三、生物處理法

  

  從廢氣處理的基本原理上講,采用生物處理方法處理有機廢氣,是使用微生物的生理過程把有機廢氣中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為簡單的無機物,比如CO2、H2O和其它簡單無機物等。這是一種無害的有機廢氣處理方式。一般情況下,一個完整的生物處理有機廢氣過程包括3個基本步驟:a) 有機廢氣中的有機污染物首先與水接觸,在水中可以迅速溶解;b) 在液膜中溶解的有機物,在液態(tài)濃度低的情況下,可以逐步擴散到生物膜中,進而被附著在生物膜上的微生物吸收;c) 被微生物吸收的有機廢氣,在其自身生理代謝過程中,將會被降解,最終轉(zhuǎn)化為對環(huán)境沒有損害的化合物質(zhì)。

  

四、變壓吸附分離與凈化技術(shù)

  

  變壓吸附分離與凈化技術(shù)是利用氣體組分可吸附在固體材料上的特性,在有機廢氣與分離凈化裝置中,氣體的壓力會出現(xiàn)一定的變化,通過這種壓力變化來處理有機廢氣。PSA 技術(shù)主要應用的是物理法,通過物理法來實現(xiàn)有機廢氣的凈化,使用材料主要是沸石分子篩。沸石分子篩,在吸附選擇性和吸附量兩方面有一定優(yōu)勢。在一定溫度和壓力下,這種沸石分子篩可以吸附有機廢氣中的有機成分,然后把剩余氣體輸送到下個環(huán)節(jié)中。在吸附有機廢氣后,通過一定工序?qū)⑵滢D(zhuǎn)化,保持并提高吸附劑的再生能力,進而可讓吸附劑再次投入使用,然后重復上步驟工序,循環(huán)反復,直到有機廢氣得到凈化。近年來,該技術(shù)開始在工業(yè)生產(chǎn)中應用,對于氣體分離有良好效果。該技術(shù)的主要優(yōu)勢有:能源消耗少、成本比較低、工序操作自動化及分離凈化后混合物純度比較高、環(huán)境污染小等。使用該技術(shù)對于回收和處理有一定價值的氣體效果良好。

  

五、氧化法

  

  對于有毒、有害,而且不需要回收的VOC,熱氧化法是最適合的處理技術(shù)和方法。氧化法的基本原理:VOC與O2發(fā)生氧化反應,生成CO2和H2O,化學方程式如下:aCxHyOz+bO2→cCO2+dH2O從化學反應方程式上看,該氧化反應和化學上的燃燒過程相類似,但其由于VOC濃度比較低,在化學反應中不會產(chǎn)生肉眼可見的火焰。一般情況下,氧化法通過兩種方法可確保氧化反應的順利進行:a) 加熱。使含有VOC的有機廢氣達到反應溫度;b) 使用催化劑。如果溫度比較低,則氧化反應可在催化劑表面進行。所以,有機廢氣處理的氧化法分為以下兩種方法:

  

  (1) 催化氧化法?,F(xiàn)階段,催化氧化法使用的催化劑有兩種,即貴金屬催化劑和非貴金屬催化劑。貴金屬催化劑主要包括Pt、Pd等,它們以細顆粒形式依附在催化劑載體上,而催化劑載體通常是金屬或陶瓷蜂窩,或散裝填料;非貴金屬催化劑主要是由過渡元素金屬氧化物,比如MnO2,與粘合劑經(jīng)過一定比例混合,然后制成的催化劑。為有效防止催化劑中毒后喪失催化活性,在處理前必須徹底清除可使催化劑中毒的物質(zhì),比如Pb、Zn和Hg等。如果有機廢氣中的催化劑毒物、遮蓋質(zhì)無法清除,則不可使用這種催化氧化法處理VOC;

  

  (2) 熱氧化法。熱氧化法當前分為三種:熱力燃燒式、間壁式、蓄熱式。三種方法的主要區(qū)別在于熱量回收方式。這三種方法均能催化法結(jié)合,降低化學反應的反應溫度。

  

六、低溫等離子法

  

  低溫等離子體亦被稱為物質(zhì)第四形態(tài),由電離的導電氣體組成,組合成分有分子、電子、正離子、負離子,激發(fā)態(tài)的原子或分子、基態(tài)的原子或分子、質(zhì)子、光子。即是由大量的正負帶點粒子和中性粒子組成的分子以每秒300萬次至3000萬次的速度反復轟擊異味氣體,去啟動、電離、裂解廢氣中的各種有害成分,從而使其發(fā)生氧化等一系列復雜的化學反應,再經(jīng)過反復凈化過程,將廢氣中的有害物轉(zhuǎn)化為無害物。利用此法處理廢氣應用前景非常廣闊。但是目前大多數(shù)還在試驗階段,未見有效的工業(yè)應用,處理效率得不到保證。


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