揮發(fā)性苯類廢氣凈化處理研究進(jìn)展

1、揮發(fā)性苯類廢氣凈化處理研究進(jìn)展2010年6月第6期(總第139期)廣西輕工業(yè)GUANGXIJ0IRNALoFuGHT1NDusTRY資源與環(huán)境揮發(fā)性苯類廢氣凈化處理研究進(jìn)展蔣廉穎,黃立維(浙江工業(yè)大學(xué)生物與環(huán)境工程學(xué)院,浙江杭州3l0032)【摘要】有機廢氣中大多含有低濃度的苯,甲苯,苯乙烯,多環(huán)芳烴等揮發(fā)性有(voc.),治理VOCs污染是大氣污染治理的重要組成部分.敘述了吸收法,燃燒法,膜分離法和脈沖電暈等苯類廢氣凈化技術(shù)的原理和國內(nèi)外研究進(jìn)展情況,并對其發(fā)展前景和研究方向進(jìn)行了探討,認(rèn)為有機廢氣的聯(lián)合協(xié)同處理方法是4-,O的一個重要研究方向.【關(guān)鍵詞】苯類廢氣;凈化;吸收法;膜分離法;脈

2、沖電暈法【中圖分類號】X701【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】10032673(2010)0699021前言大氣污染已經(jīng)是人類的夢魘,而其中的污染物分為顆粒物和氣態(tài)物,氣態(tài)物又分為無機污染物和有機污染物.其中有機污染物占絕大多數(shù),大多是揮發(fā)性有機化合物(VolatileOrganieCompounds),簡稱VOCs.VOCs是指在常壓下沸點低于260C或室溫時飽和蒸氣壓大于71Pa的有機化合物,包括各種烴類,鹵代烴類,醇類,酮類,醛類,醚,酸類和胺類等【l】.苯系物被廣泛運用于各行各業(yè)中是比較常見的一類污染物.產(chǎn)生苯類有機廢氣的行業(yè)主要有石油化工,有機化工,煉焦業(yè),農(nóng)藥,橡膠粘合劑,人造革,漆布

3、,膠布,絕緣材料業(yè)以及裝修家具制造業(yè).苯系物不僅在光化學(xué)反應(yīng)中起著重要作用,而且高濃度的苯系物主要對中樞神經(jīng)系統(tǒng)具有麻醉作用.因此,苯系廢氣的凈化處理在世界范圍內(nèi)已是一個熱點,本文主要介紹當(dāng)前的苯系廢氣的主要凈化技術(shù)以及前沿進(jìn)展,并展望了VOCs凈化技術(shù)的發(fā)展.2VOCs凈化技術(shù)現(xiàn)狀VOCs凈化技術(shù)大體可分為回收和消除兩類,回收法主要有吸附法,冷凝法,吸收法及膜分離法,是通過物理方法,用溫度,選擇性吸收劑和選擇性滲透膜等來分離回收有機溶劑.消除法有熱氧化,催化燃燒,生物氧化等技術(shù),主要是通過化學(xué)或生化反應(yīng),用熱,催化劑和微生物等將有機物轉(zhuǎn)變成為CO和H20o2.1吸收法吸收法是利用吸收劑將有機

4、物從氣相吸收到液相中,然后直接分離或精餾,廢氣凈化不需要預(yù)處理,但再生費用較高,易于產(chǎn)生二次污染翻.吸收裝置種類很多,如噴淋塔,填充塔,各類洗滌器,氣泡塔,篩板塔等.吸收劑選取的原則是對VOCs溶解度大,選擇性強,蒸氣壓低,無毒及化學(xué)穩(wěn)定性好等.常用吸收劑有柴油,煤油,664消泡劑,碳酸丙烯脂等,該法適用于濃度高,溫度較低和壓力較高的VOCs的去除.在以柴油作為吸收液吸收噴漆尾氣中的苯類廢氣試驗中131,用二級吸收可以使廢氣的苯類物質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn);在用純柴油,環(huán)丁砜,二甲苯亞砜作為吸收液進(jìn)行苯乙烯廢氣的吸收實驗中,其結(jié)果認(rèn)為,環(huán)丁砜和二甲基亞砜的混合吸收劑對苯乙烯有更好的吸收能力.2_2膜分離

5、法膜分離法是利用對有機物有選擇吸附性的親有機物膜,將有機物與空氣分離,其流程簡單,回收率高,能耗低,無二次污染四,是一種"潔凈技術(shù)",但投資高,不適于大流量物流.膜分離技術(shù)的基礎(chǔ)是使用對有機蒸氣采用較空氣更易于滲透10100倍滲透選擇性的聚合物復(fù)合膜.分離膜由涂層和支撐層組成,常用的膜元件有平板膜,中空纖維膜和卷式膜,又可分為氣體分離膜和液體分離膜等胸.目前提供VOCs分離膜的廠豸一MTR和Nitto提供卷式膜,GKSS提供板式膜.卷式膜更緊湊和更經(jīng)濟,可大大地降低設(shè)備費用;而板式膜可以提供很好的流動分布和降低滲透側(cè)壓力降四.處理廢氣中VOCs的膜分離工藝包括:蒸汽滲透(v

6、aporpermeation,vP),氣體膜分離(gas/vapormembraneseparation,GMS/VMP)和膜接觸器(membranecontactor)等.2.3熱破壞法有機化合物的熱破壞包含一系列高分子分解,聚合及自由基反應(yīng).熱破壞法可分為直接火焰燃燒法,催化燃燒法和蓄熱式直接火焰燃燒法等.燃燒技術(shù)最初采用的是直接燃燒法,VOCs在較高的溫度下快速地轉(zhuǎn)化為CO:和H:0,其脫除效率可超過99%rn.如果有機廢氣中的VOCs含量較低,要將其中的VOCs氧化掉,就要將廢氣直接加熱到很高的溫度,這種情況下,許多能量消耗在加熱空氣上,而且溫度高易產(chǎn)生NO,造成二次污染.直接火焰燃燒

7、和催化燃燒法適用于有機廢氣濃度為0.11.4mg/m,發(fā)熱值3345kJ/m,風(fēng)量在033000m3/h的工程嘲.催化燃燒是借助催化劑在低起燃溫度下(200300)進(jìn)行無火焰燃燒,并將有機廢氣氧化分解為二氧化碳和水的技術(shù).催化燃燒處理有機廢氣的優(yōu)點171:(1)起燃溫度低,能量消耗少,甚至達(dá)到起燃溫度后無需外界傳熱就能完成氧化反應(yīng);(2)使用范圍廣;(3)適應(yīng)氧濃度范圍大,凈化效率高,無二次污染,且燃燒緩和,運轉(zhuǎn)費用少,操作管理方便,可長周期運行,并可回收費熱,降低處理成本.蓄熱式燃燒法采用了熱量回收系統(tǒng),回收燃燒后的高溫氣體的熱量用于預(yù)熱進(jìn)入系統(tǒng)的廢氣.蓄熱式燃燒裝置有管殼式【作者簡介】(1

8、985一),湖南人,碩士研究生,研究方向:大氣污染控制.99熱氧化器(RcTO)和蓄熱式熱氧化器(RTO).RTO用于低濃度,大流量廢氣的處理,熱回收率達(dá)95%以上,RcTO用于低流量或中流量,較高濃度廢氣的處理,熱回收率85%,兩者去除率都達(dá)9099%.RTO的有兩個陶瓷填充床熱回收室,每個熱回收室底部有兩個自動控制閥門分別與進(jìn)氣總管和排氣總管相連.當(dāng)廢氣從右側(cè)進(jìn)入時,左側(cè)熱回收室用燃燒室尾氣加熱填充床來蓄存熱量,在切換進(jìn)氣方向后再用此蓄存的熱量來加熱廢氣.2.4脈沖電暈法電暈放電技術(shù)處理VOCs具有處理效率高,能量利用率高,設(shè)備維護簡單,費用低等優(yōu)點,發(fā)展前景廣闊.黃立維等人嘲利用脈沖電暈

9、放電處理低濃度甲苯廢氣,在線管式反應(yīng)器中,甲苯的降解率達(dá)到81%,能量利用率為8.4g/kWh.在另一馮春楊等人I-睬用線筒式反應(yīng)器以苯作為代表物質(zhì)進(jìn)行處理實驗.電暈線為邊長0.42cm的不銹鋼四棱柱,反應(yīng)器由內(nèi)徑為2.8cm的不銹鋼管制成.研究發(fā)現(xiàn):隨著苯的初始濃度增大,去除率降低,去除率平均值在50%,當(dāng)苯的初始濃度76.8ms/m,時,苯的去除率為61.4%;隨著峰值電壓的增高,去除率變化的總體趨勢是不斷提高,并且逐步趨于平緩:空氣作載氣的去除率比氮氣作載氣的去除率要提高8.5個百分點.Chan"把電暈矩改造為多排噴嘴結(jié)構(gòu)來處理s0:和NO實驗證明其脫除效率均可達(dá)800/o以上

10、,且能耗低于8W?h/m',低于一般脈沖電暈法的能耗.經(jīng)過這一系列反應(yīng)器及電極結(jié)構(gòu)的改造,直流電暈放電技術(shù)克服了如何產(chǎn)生穩(wěn)定的流光電暈的問題,而且其高壓電源的費用和折舊遠(yuǎn)低于脈沖電暈技術(shù).2.4生物法生物法主要原理是利用微生物的生長代謝作用將有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵蔚臒o機物或同化為細(xì)胞體本身的組成成分.主要過程為使含揮發(fā)性有機物的廢氣通過與水接觸或溶解于水,在濃度差的推動下擴散到生物膜表面,經(jīng)微生物的生物化學(xué)轉(zhuǎn)化和自身的代謝過程,將它們作為能源和營養(yǎng)物質(zhì)分解和消耗掉,從而達(dá)到處理的效果.生物處理技術(shù)在荷蘭,德國和美國的食品加工,噴涂,油脂加工等工業(yè)得到廣泛應(yīng)用,生物過濾反應(yīng)器的面積一般在

11、10.2000m:,廢氣處理流量達(dá)到1000,15萬m/11,氣體中VOCs的去除率大都在90%以上【.季學(xué)光等【J,哚用纖維附著活性載體材料進(jìn)行甲苯廢氣的凈化試驗,以探索生物滴濾器處理高負(fù)荷VOCs的可能性,發(fā)現(xiàn)高負(fù)荷時滴濾器的堵塞以及廢氣中存在多種化合物時,目標(biāo)化合物(甲苯)的去除量減少.10O3展望工業(yè)VOCs的治理在今后五年內(nèi)仍將以活性碳纖維/顆?；钚蕴课交厥赵O(shè)備,催化燃燒設(shè)備,吸附濃縮一催化燃燒設(shè)備為主【l41.近年來,生物降解技術(shù),等離子體技術(shù)和膜分離技術(shù)等新技術(shù)也得到了很快的發(fā)展.考慮到各種工業(yè)VOCs的特點,不同技術(shù)間的協(xié)同凈化也得到了重視,如吸附濃縮催化燃燒工藝已經(jīng)是一項成

12、熟的工藝.現(xiàn)在VOCs的治理應(yīng)該突破操作費用高,能耗過大,二次污染等藩籬,研究開發(fā)有機廢氣處理的聯(lián)合協(xié)同工藝也是重要方向.參考文獻(xiàn)李守信,宋劍飛,李立清等.揮發(fā)性有機化合物處理技術(shù)的研究進(jìn)展IJ.化工環(huán)保.2008,28(1):17.【2】閻勇.從工業(yè)廢氣中回收有機溶劑的技術(shù)】.現(xiàn)代化工,1999,19(12):54-94.【3】姚恕.液體吸收法處理噴漆尾氣的研究田】.環(huán)境污染與防治,1984,6:23-_264】蘇建華.液體吸收一活性炭吸附凈化苯乙烯廢氣】_環(huán)境科學(xué),1993,14(3):3638【5】閆勇.有機廢氣中VOC的回收方法U】.化工環(huán)保,1997,17(6):1215.【61閆勇.膜分離技術(shù)在有機廢氣處理中的應(yīng)用U】.現(xiàn)代化工,1998(11):19-22【7左滿宏,呂宏安.催化燃燒與催化劑材料在VOCs治理方面研究進(jìn)展【J】.天津化工,2001.21(3):810.8】李堅,馬廣大.電暈法處理易揮發(fā)性有機物(vOCs)的實驗研究口】_環(huán)境工程,1999,17(3):30-33.【9】黃立維,譚天恩.脈沖電暈法治理甲苯廢氣實驗研究l中國環(huán)境科學(xué),1997,17(5):449453.【10馮春楊,趙君科.脈沖電暈技術(shù)在處理揮發(fā)性有機化合物中的應(yīng)用研究田卟安全與環(huán)境,2004,(1)5961.【1llABBPowerPla.ntLaboratories.NOx:U.S