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探討有機廢氣的處理
2018-12-08
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大氣污染是我國目前突出的環境問題之一,工業廢氣是大氣污染物的重要來源。大量工業廢氣排入大氣,必然使大氣環境質量下降,給人體健康帶來嚴重危害。工業廢氣中難處理的是有機廢氣,有機廢氣通過呼吸道和皮膚進入人體后,能給人的呼吸、血液、肝臟等系統和器官造成暫時性病變,尤其是苯并花類多環芳烴能使人體直接致癌,己經引起人類的高度重視。工業生產中會產生各種有機物廢氣,主要包括各種烴類、醇類、醛類、酸類、酮類和胺類等,這些有機廢氣會造成大氣污染,危害人體健康,而且還會造成浪費,所以有機廢氣的處理與凈化勢在必行。進入21世紀,隨著社會經濟的發展和人們環保意識的增強,人們對環境質量提出了   高的要求。目前我國的環境問題依然十分突出,己嚴重地制約了經濟發展和人民生活水平的提高,其中有毒有機物對環境污染非常嚴重,該類污染物具有排放量大、污染面廣和難以降解的特點,對它們的污染控制一直是環保工作者研究的重點課題。
  一、有機廢氣的來源及特點
  有機廢氣主要來源于石油和化工行業生產過程中排放的廢氣,特點是數量較大,有機物含量波動性大、可燃、有一定毒性,有的還有惡臭,而氯氟烴的排放還會引起臭氧層的破壞。石油和化工工廠及石化產品的存儲設施,印刷及其他與石油和化工有關的行業,使用石油、石油化工產品的場合和燃燒設備,以石油產品為燃料的各種交通工具都是有機廢氣的源頭。有機廢氣一般都存在易燃易爆、有毒有害、不溶于水、溶于有機溶劑、處理難度大的特點。
  二、有機廢氣的危害
  有機廢氣對人體的危害是多方面的,不同行業有機物廢氣的毒性也是各不相同的,其中工業廢氣中10種常見的有機廢氣對人體的危害主要表現為:苯類有機物多損害人的神經,造成神經系統障礙,當苯蒸氣濃度過高時(空氣中含量達2%),可以引起致死性的急性中毒。多環芳烴有機物有強烈的致癌性。苯酸類有機物能使細胞蛋白質發生變形或凝固,致使全身中毒。發生睛類有機物中毒時,可引起呼吸困難、嚴重窒息、意識喪失直至死亡。有機物硝基苯影響神經系統、血相和肝、脾器官功能,皮膚大面積吸收可以致人死亡。芳香胺類有機物致癌,二苯胺、聯苯胺等進入人體可以造成缺氧癥。有機氮化合物可致癌。有機磷化合物降低血液中膽堿脂酶的活性,使神經系統發生功能障礙。有機硫化合物中,低濃度硫醇可引起不適,高濃度可致人死亡。含氧有機化合物中,吸入高濃度環氧乙烷可致人死亡;丙烯醛對粘膜有強烈的刺激;戊醇可以引起嘔吐、腹瀉等。
  三、有機廢氣處理的方法
  對有機廢氣的治理,人們早有研究,而且己經開發出一些卓有成效的控制技術,如廣泛采用并且研究較多的有燃燒法、吸收法、吸附法等,近年來形成的新控制技術有生物膜法和等離子體分解法等。
  1、燃燒法
  直接火焰燃燒是一種有機物在氣流中直接燃燒和輔助燃料燃燒的方法。多數情況下,有機物濃度較低,不足以在沒有輔助燃料時燃燒。直接火焰燃燒在適當溫度和保留時間條件下,可以達到99%的熱處理效率。
  催化燃燒是有機物在氣流中被加熱,在催化床層作用下,加快有機物化學反應(或破壞效率的方法),催化劑的存在使有機物在熱破壞時比直接燃燒法需要   少的保留時間和   低的溫度。催化劑在催化燃燒系統中起著重要作用。用于有機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、Pd,技術成熟,而且催化活性高,但價格比較昂貴而且在處理鹵素有機物,含N、S、P等元素時,有機物易發生氧化等作用使催化劑失活。非金屬催化劑有過渡族元素鉆、稀土等。近年來催化劑的研制無論是國內還是國外進行得較多,而且多集中于非貴金屬催化劑并取能得了很多成果。
  2、吸收法
  利用液體吸收液與有機廢氣的相似相溶性原理而達到處理有機廢氣的目的。通常為強化吸收效果用液體石油類物質、表面活性劑和水組成的混合液來作為吸收液。近年來,日本學者研究利用了用環糊精作為有機鹵化物的吸收材料,根據環糊精對有機鹵化物親合性極強的原理,將環糊精的水溶液作為吸收劑對有機鹵化物氣體進行吸收。這種吸收劑具有無毒不污染,捕集后解吸率高,回收節省能源,可反復使用的優點。此外,該處理方法投資費用較少,運行成本也較低,因而在一些中小型企業中的應用比較廣泛。
  3、吸附法
  吸附法的應用廣泛,具有能耗低、工藝成熟、去除率高、凈化徹底、易于推廣的優點,有很好的環境和經濟效益。缺點是設備龐大,流程復雜,當廢氣中有膠粒物質或其他雜質時,吸附劑易中毒。活性炭吸附塔主要用于低濃度,高通量可揮法性有機物(VOCs)的處理。決定吸附法處理VOCs的關鍵是吸附劑,吸附劑應具有密集的細孔結構、內表面積大、吸附性能好、化學性質穩定、不易破碎、對空氣阻力小等性能,常用的有活性炭、氧化鋁、硅膠、人工沸石等。
  目前,多數采用活性炭,其去除效率高?;钚蕴坑辛詈屠w維狀兩類。顆粒狀活性炭結構氣孔均勻,除小孔外,還有10~100nm的中孔和1.5~5μm的大孔,處理的氣體從外向內擴散,吸附脫附都較慢;而纖維活性炭孔徑分布均勻,孔徑小且絕大多數是1.5~3nm的微孔,由于小孔都向外,氣體擴散距離短,因而吸附脫附快。經過氧化鐵或氫氧化鈉或臭氧處理的活性炭往往具有   好的吸附性能。
  4、生物法
  生物凈化實質上是一種氧化分解過程:附著在多孔、潮濕介質上的活性微生物以廢氣中有機組分作為其生命活動的能源或養分,轉化為簡單的無機物(CO2、H2O)或細胞組成物質?,F階段主要工藝包括:生物過濾床、生物滴濾床以及生物洗滌床。廢氣通過生物過濾床后即可被凈化,而濾料層中的微生物在生化降解污染物的過程中不斷生長繁殖,從而使生物濾池的操作得以持續進行。濾料使用一年后一般呈酸性,要定期進行維護和保養。
  5、等離子體分解法
  等離子體分解氯氟烴的技術己到實用階段,技術可在短時間內進行大量的氯氟烴等氣體的處理。此過程采用二個系統,一系統利用高頻等離子體急速加熱,使溫度達10000℃利用等離子體的化學作用與水蒸汽接觸進行分解的超高溫加水系統;   個系統是將高溫分解的排氣急冷到80℃下的排氣系統。該系統是由氯氟烴和水蒸汽的供給裝置、等離子體發生裝置、反應爐、冷卻罐以及排水處理裝置等構成。
  對于有機氣體的凈化處理,無論是廣泛采用的傳統處理方法,還是新開發的處理技術,都要考慮到應用的實效性。目前,除了推廣傳統工藝外,應重點開發新的技術,以達到提高去除效率、降低投資運行費用,減少二次污染的目的。隨著有機產品的大量使用,有機物污染己引起世界各國的高度重視,控制該類污染己成為各國的一項義不容辭且刻不容緩的任務。我國是一個發展中,面臨經濟發展和環境保護的雙重任務。為促使經濟、社會、環境的協調發展,開發經濟有效的有機物的凈化處理技術己成為我國解決有機物污染的重要課題。在目前己經開發應用的處理技術中,先進氧化方法降解有機氣體適合我國國情,在國內有機廢氣治理領域   具發展前途。 

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