13種有機(jī)氣體處理方法你知道幾種？
近年來隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,化工企業(yè)的大量新起,在加上環(huán)保投資力度的不夠,導(dǎo)致了大量工業(yè)有機(jī)廢氣的排放,使得大氣環(huán)境質(zhì)量下降,給人體健康來嚴(yán)重危害,給國民經(jīng)濟(jì)造成巨大損失,因此,需要加大對(duì)有機(jī)氣體的處理。對(duì)有機(jī)氣體的治理,人們?cè)缇陀醒芯?而且已經(jīng)開發(fā)出一些卓有成效的控制技術(shù),如廣泛采用的有機(jī)廢氣處理方法并且研究較多的有熱破壞法、冷凝法、吸收法等,近年來形成的新控制技術(shù)有生物膜法、電暈法、等離子體分解法等。本文將對(duì)如今常用的13種有機(jī)氣體處理方法作較為詳細(xì)的介紹，不知道你知道幾種？
1、熱破壞法:
熱破壞是目前應(yīng)用比較廣泛也是研究較多的有機(jī)氣體處理方法,特別是對(duì)低濃度有機(jī)廢氣,有機(jī)化合物的熱破壞可分為直接火焰燃燒和催化燃燒。直接火焰燃燒是一種有機(jī)物在氣流中直接燃燒和輔助燃料燃燒的方法。多數(shù)情況下，有機(jī)物濃度較低,不足以在沒有輔助燃料時(shí)燃燒。直接火焰燃燒在適當(dāng)溫度和保留時(shí)間條件下,可以達(dá)到99%的熱處理效率。
催化燃燒有機(jī)氣體處理方法
催化燃燒是有機(jī)物在氣流中被加熱,在催化床層作用下,加快有機(jī)物化學(xué)反應(yīng)（或破壞效率的方法）,催化劑的存在使有機(jī)物在熱破壞時(shí)比直接燃燒法需要更少的保留時(shí)間和更低的溫度。催化劑在催化燃燒系統(tǒng)中起著重要作用。用于有機(jī)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(shù)成熟,而且催化活性高,但價(jià)格比較昂貴而且在處理鹵素有機(jī)物,含N、S、P等元素時(shí),有機(jī)物易發(fā)生氧化等作用使催化劑失活。非金屬催化劑有過渡族元素鈷、稀土等。近年來催化劑的研制無論是國內(nèi)還是國外進(jìn)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。例如V2O5 MOX（M:過渡族金屬） 貴金屬制成的催化劑用于治理甲硫醇廢氣,Pt Pd Cu催人劑用于治理含氮有機(jī)醇廢氣。
由于有機(jī)氣體中常出現(xiàn)雜質(zhì),很容易引起催化劑中毒,導(dǎo)致催化劑中毒的毒物（抑制劑主要有磷、鉛、鉍砷、錫、汞、亞鐵離子鋅、鹵素等。催化劑載體起到節(jié)省催化劑,增大催化劑有效面積,使催化劑具有一定機(jī)械強(qiáng)度,減少燒結(jié),提高催化活性和穩(wěn)定性的作用。能作為載體的材料主要有AL2O3、鐵釩、石棉、陶土、活性炭、金屬等,常用的是陶瓷載體一般制成網(wǎng)狀、球狀、柱狀、峰窩狀。另外近年來研究較多且成功的有絲光沸石等。對(duì)催化燃燒而言,今后研究的重點(diǎn)與熱點(diǎn)仍將是探索高活性的催化劑及其載體,催化氧化機(jī)理。
2、液體吸收法：
液體吸收法是利用液體吸收液與有機(jī)廢氣的相似相溶性原理而達(dá)到處理有機(jī)氣體的目的。通常為強(qiáng)化吸收效果用液體石油類物質(zhì)、表面活性劑和水組成的混合液來作為吸收液。近年來,日本人研究利用了用環(huán)糊精作為有機(jī)鹵化物的吸收材料,根據(jù)環(huán)糊精對(duì)有機(jī)鹵化物親合性極強(qiáng)的原理,將環(huán)糊精的水溶液作為吸收劑對(duì)有機(jī)鹵化物氣體進(jìn)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(jié)省能源,可反復(fù)使用的優(yōu)點(diǎn)。
3、吸附法：
活性炭吸附塔的應(yīng)用廣泛,具有能耗低、工藝成熟、去除率高、凈化好、易于推廣的優(yōu)點(diǎn),有很好的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。缺點(diǎn)是設(shè)備龐大,流程復(fù)雜,當(dāng)廢氣中有膠粒物質(zhì)或其他雜質(zhì)時(shí),吸附劑易中毒。吸附法主要用于低濃度,高通量可揮法性有機(jī)物（VOCs）的處理。決定吸附法處理VOCs的關(guān)鍵是吸附劑,吸附劑應(yīng)具有密集的細(xì)孔結(jié)構(gòu)、內(nèi)表面積大、吸附性能好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、不易破碎、對(duì)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(shù)采用活性炭,其去除效率高。活性炭有粒狀和纖維狀兩類。顆粒狀活性炭結(jié)構(gòu)氣孔均勻,除小孔外,還有10~100nm的中孔和1.5~5um的大孔,處理氣體從外向內(nèi)擴(kuò)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(shù)是1.5~3nm的微孔,由于小孔都向外,氣體擴(kuò)散距離短,因而吸附脫附快。經(jīng)過氧化鐵或氫氧化鈉或臭氧處理的活性炭往往具有更好的吸附性能。
4、冷凝法：
冷凝法是利用物質(zhì)在不同溫度下具有不同飽和蒸汽壓這一性質(zhì),采用降低系統(tǒng)溫度或提高系統(tǒng)壓力,使處于蒸汽狀態(tài)的污染物冷凝并從廢氣中分離出來的過程。冷凝過程可在恒定溫度的條件下用提高壓力的辦法來實(shí)現(xiàn),也可在恒定壓力的條件下用降低溫度的辦法來實(shí)現(xiàn),一般多采用后者。利用冷凝的辦法,能使廢氣得到很高程度的凈化,但是高的凈化要求,往往是室溫下的冷卻水所不能達(dá)到的。凈化要求愈高,所需冷卻的溫度愈低,必要時(shí)還得增大壓力,這樣就會(huì)增加處理的難度和費(fèi)用。因而,冷凝法往往與吸附、燃燒和其他凈化手段聯(lián)合使用，以回收有價(jià)值的產(chǎn)品。
5、生物法：
生物凈化實(shí)質(zhì)上是一種氧化分解過程：附著在多孔、潮濕介質(zhì)上的活性微生物以廢氣中有機(jī)組分作為其生命活動(dòng)的能源或養(yǎng)分，轉(zhuǎn)化為簡單的無機(jī)物（CO2、H2O）或細(xì)胞組成物質(zhì)。現(xiàn)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。1.5.1生物過濾床生物過濾床是一種在其中填入具有吸附性濾料（如泥炭、土壤、活性炭等物質(zhì)）的凈化裝置。掛生物膜前,在過濾床中摻入pH緩沖劑和N、P、K等營養(yǎng)元素（如NH4NO3和K2HPO3）,當(dāng)具有一定濕度的廢氣進(jìn)入生物濾床，通過約0.5~1m厚的生物活性填料層時(shí),濾料中的微生物（主要是細(xì)菌、放線菌、原生動(dòng)物、藻類等）即可通過接觸而捕獲廢氣中的有機(jī)物并將其作為自身生長的碳源。因此,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(xù)進(jìn)行。濾料使用一年后一般呈酸性,要定期進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)。
不同成分、濃度及氣量的氣態(tài)污染物各有其有效的生物凈化系統(tǒng)。生物洗滌塔適宜于處理凈化氣量較小、濃度大、易溶且生物代謝速率較低的廢氣；對(duì)于氣量大、濃度低的廢氣可采用生物過濾床；而對(duì)于負(fù)荷較高以及污染物降解后會(huì)生成酸性物質(zhì)的則以生物滴濾床為好。
6、脈沖電暈法：
脈沖電暈法基本原理是通過前沿陡峭、脈寬窄（納秒級(jí)）的高壓脈沖電暈放電,能在常溫、常壓下獲得非平衡等離子體,即產(chǎn)生大量電子和O、H0等活性粒子,與有害分子進(jìn)行氧化降解反應(yīng),使污染物轉(zhuǎn)化為無害物。1988年以來,外國就開展了電暈法降解低濃度的揮發(fā)性有機(jī)物的研究。研究表明在環(huán)境通常溫度和壓力下,該法能達(dá)到較好的效率。
7、膜分離法：
膜分離法的基本原理是基于氣體中各組分透過膜的速度不同,每種組分透過膜的速度與該氣體的性質(zhì)、膜的特性與膜兩邊的氣體分壓有關(guān)。膜分離法凈化有機(jī)廢氣是根據(jù)有機(jī)蒸氣和空氣透過膜的能力不同,而將二者分開的。常用膜分離工藝有：蒸氣滲透、氣體膜分離和膜基吸收法。膜分離技術(shù)用于氣體凈化上的優(yōu)點(diǎn)是投資費(fèi)用低、分離因子大、分離效果好（即凈化效果好）,而且膜法凈化操作簡單、控制方便、操作彈性大。
8、光分解法：
光分解VOCs有兩種形式：一種是直接光照在波長合適時(shí),VOCs分解；另一種是催化劑存在下,光照VOCs使之分解。有研究表明,有機(jī)氯化物和氟氯烴在185nm紫外光照射下,兩種物質(zhì)都能在極短的時(shí)間內(nèi)分解,鹵代物的分解速度大于氟氯烴；三氯乙烯幾秒鐘內(nèi)即能分解成氧氣、氯氣、氟氣等。光分解可產(chǎn)生中間產(chǎn)物,可通過氫氧化鈉溶液處理或延長滯留時(shí)間等手段去除。
光催化氧化有機(jī)氣體處理方法
光催化氧化廢氣處理設(shè)備技術(shù)原理是光催化劑如TiO2在紫外線的照射下被激活,使H2O生成OH自由基,然后OH自由基將有機(jī)污染物氧化成CO2和H2O.用TiO2催化劑時(shí)可采用普通的熒光燈為光源來消除惡臭和非常低濃度的污染物。受催化劑降解效率的影響,光催化氧化法在工業(yè)上的應(yīng)用還待開發(fā)。
9、等離子體分解法：
低溫等離子廢氣處理設(shè)備是利用等離子體分解氯氟烴的技術(shù)已到實(shí)用階段,植松信行研究了利用等離子體的化學(xué)作用分解氯氟烴之類難分解氣體為無害物的應(yīng)用。此技術(shù)可在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行大量的氯氟烴等氣體的處理。此過程采用二個(gè)系統(tǒng),一系統(tǒng)利用高頻等離子體急速加熱,使溫度達(dá)10000℃利用等離子體的化學(xué)作用與水蒸汽接觸進(jìn)行分解的高溫加水系統(tǒng)；第二個(gè)系統(tǒng)是將高溫分解的排氣急冷到80℃下的排氣系統(tǒng)。該系統(tǒng)是由氯氟烴和水蒸汽的供給裝置、等離子體發(fā)生裝置、反應(yīng)爐、冷卻罐以及排水處理裝置等構(gòu)成。
10、微波催化氧化技術(shù)：
微波空氣凈化技術(shù)是由填料吸附-解吸技術(shù)發(fā)展而來,是將傳統(tǒng)解吸方式轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒉ń馕?微波能的應(yīng)用大大減少了能量的消耗，并縮短了解吸時(shí)間,而且吸附劑經(jīng)20次解吸后基本上保持原有吸附能力。微波解吸技術(shù)對(duì)空氣的凈化基本上與其在水處理中的應(yīng)用類似,解吸原理都可以用“容器加熱理論”和“體積加熱理論”加以解釋。國內(nèi)外在水處理中均有此方面的成功應(yīng)用,而在空氣凈化中的應(yīng)用,國外已有小規(guī)模的成功范例,國內(nèi)尚處于起步階段。
11、變壓吸附分離與凈化的技術(shù)：
變壓吸附分離與凈化的技術(shù)（PSA）是利用氣體組分在固體吸附材料上吸附特性的差異,通過周期性的壓力變化過程實(shí)現(xiàn)氣體的分離與凈化。PSA技術(shù)是一種物理吸附法。一般采用沸石分子篩作為吸附劑（吸附容量大、吸附選擇性強(qiáng)）。在常溫及一定壓力條件下,可把有機(jī)廢氣中吸附在沸石分子篩上,沒有被吸附的氣體進(jìn)入下一個(gè)工段。吸附有機(jī)廢氣以后的吸附劑通過降壓抽真空把有機(jī)物解吸,使吸附劑再生。再生后的吸附劑重新去吸附廢氣中的有機(jī)物,以此循環(huán)往復(fù)。PSA技術(shù)是近幾十年來在工業(yè)上新崛起的氣體分離技術(shù),具有能耗低、投資少、流程簡單、自動(dòng)化程度高、產(chǎn)品純度高、無環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn),是各種氣體分離與回收的較理想的方法,極富有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,在不久的將來將會(huì)在工業(yè)上迅速推廣。
12、臭氧分解法
臭氧分解法國內(nèi)未見報(bào)導(dǎo),國外對(duì)此技術(shù)的研究也還極少。有研究表明O3可用于凈化地面廢氣,即能分解土壤中非揮發(fā)性有機(jī)物多環(huán)芳香有機(jī)物、脂肪族有機(jī)物、酚和殺蟲劑,此時(shí)用地面氣作O3載體。另外,研究人員還特別注意了O3處理后土壤的微生物狀態(tài)變化,結(jié)果顯示細(xì)菌減少99%,呼吸性能降低。為此,研究人員通過用純O2和未反應(yīng)的O3的分解控制技術(shù),減少O3處理對(duì)土壤的生態(tài)系統(tǒng)的影響,從而達(dá)到安全的目的。
13、電化學(xué)氧化法
電化學(xué)氧化技術(shù)是采用一種內(nèi)裝專利膜和AgNO3-HNO3溶液的化學(xué)電池,在溫度為50~100℃和常壓的條件下進(jìn)行氧化,在陽極,VOCs惡臭氣體轉(zhuǎn)化為CO2和H2O;在陰極,生成亞硝酸,經(jīng)處理后可循環(huán)使用。該法的典型特點(diǎn)：VOCs惡臭物質(zhì)去除率高，可達(dá)99%以上,但運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用亦高較高。
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