常用有機(jī)廢氣處理方法的優(yōu)缺點(diǎn)
隨著工業(yè)的快速發(fā)展,生產(chǎn)制作型企業(yè)在生產(chǎn)過程中都會(huì)產(chǎn)品產(chǎn)生VOCs有機(jī)廢氣,所以,近年來國家加大了環(huán)境治理措施。一再提高氣體排放標(biāo)準(zhǔn),相應(yīng)的懲罰力度也逐漸加大,vocs廢氣處理成為企業(yè)發(fā)展中的最大問題。那么,常用的有機(jī)廢氣處理方法有什么不同,有什么優(yōu)缺點(diǎn)呢?
當(dāng)前,VOC廢氣處理技術(shù)主要包括熱破壞法、變壓吸附分離與凈化技術(shù)、低溫等離子法、吸附法和氧化處理方法等。
1. 熱破壞法
熱破壞法是指直接和輔助燃燒有機(jī)氣體,也就是VOC,或利用合適的催化劑加快VOC的化學(xué)反應(yīng),最終達(dá)到降低有機(jī)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(jī)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(yīng)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(jī)廢氣的熱處理效率相對較高,一般情況下可達(dá)到 99%。而催化燃燒指的是在催化床層的作用下,加快有機(jī)廢氣的化學(xué)反應(yīng)速度。這種方法比直接燃燒用時(shí)更少,但是如果離開催化劑輔助,則無法發(fā)揮作用。現(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(dāng)成熟,但是其價(jià)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(jìn)展。此外,在催化有機(jī)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(dāng)前,多以陶瓷作為催化劑載體,但在未來的催化劑研究當(dāng)中,應(yīng)加快研發(fā)高效活性催化劑及其載體。
2.吸附法
有機(jī)廢氣處理中的吸附法主要適用于低濃度、高通量有機(jī)廢氣。現(xiàn)階段,這種有機(jī)廢氣的處理方法已經(jīng)相當(dāng)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(jī)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(fù)雜;如果廢氣中有大量雜質(zhì),則容易導(dǎo)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(dāng)前,采用吸附法處理有機(jī)廢氣,多使用活性炭,主要是因?yàn)榛钚蕴考?xì)孔結(jié)構(gòu)比較好,吸附性比較強(qiáng)。此外,經(jīng)過氧化鐵或臭氧處理,活性炭的吸附性能將會(huì)更好,有機(jī)廢氣的處理將會(huì)更加安全和有效。
3.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(jī)廢氣,是使用微生物的生理過程把有機(jī)廢氣中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為簡單的無機(jī)物,比如CO2、H2O和其它簡單無機(jī)物等。這是一種無害的有機(jī)廢氣處理方式。一般情況下,一個(gè)完整的生物處理有機(jī)廢氣過程包括3個(gè)基本步驟:a) 有機(jī)廢氣中的有機(jī)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(jī)物,在液態(tài)濃度低的情況下,可以逐步擴(kuò)散到生物膜中,進(jìn)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(jī)廢氣,在其自身生理代謝過程中,將會(huì)被降解,最終轉(zhuǎn)化為對環(huán)境沒有損害的化合物質(zhì)。
4.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(jī)廢氣與分離凈化裝置中,氣體的壓力會(huì)出現(xiàn)一定的變化,通過這種壓力變化來處理有機(jī)廢氣。PSA 技術(shù)主要應(yīng)用的是物理法,通過物理法來實(shí)現(xiàn)有機(jī)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(jī)廢氣中的有機(jī)成分,然后把剩余氣體輸送到下個(gè)環(huán)節(jié)中。在吸附有機(jī)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(jìn)而可讓吸附劑再次投入使用,然后重復(fù)上步驟工序,循環(huán)反復(fù),直到有機(jī)廢氣得到凈化。近年來,該技術(shù)開始在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)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(dòng)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(jià)值的氣體效果良好。
5.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(yīng),生成CO2和H2O,化學(xué)方程式如下:aCxHyOz+bO2→cCO2+dH2O從化學(xué)反應(yīng)方程式上看,該氧化反應(yīng)和化學(xué)上的燃燒過程相類似,但其由于VOC濃度比較低,在化學(xué)反應(yīng)中不會(huì)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(yīng)的順利進(jìn)行:a) 加熱。使含有VOC的有機(jī)廢氣達(dá)到反應(yīng)溫度;b) 使用催化劑。如果溫度比較低,則氧化反應(yīng)可在催化劑表面進(jìn)行。所以,有機(jī)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(xì)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(jī)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(dāng)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(xué)反應(yīng)的反應(yīng)溫度。
6. 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(dǎo)電氣體組成,組合成分有分子、電子、正離子、負(fù)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(fù)帶點(diǎn)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(fù)轟擊異味氣體,去啟動(dòng)、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(fù)雜的化學(xué)反應(yīng),再經(jīng)過反復(fù)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(yīng)用前景非常廣闊。但是目前大多數(shù)還在試驗(yàn)階段,未見有效的工業(yè)應(yīng)用,處理效率得不到保證。
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