周芳
摘 要:科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,促進(jìn)了廢氣處理技術(shù)的進(jìn)步,二氧化硫等大氣污染問題被有效處理,但是工業(yè)廢氣中含有的有機(jī)化合物又成為了導(dǎo)致空氣污染的元兇,因此成為了各國研究的焦點問題。有鑒于吸附法處理效率高、工藝成熟且處理成本較低的現(xiàn)狀,ACF(活性炭纖維)在處理工業(yè)有機(jī)廢氣中的應(yīng)用日益廣泛。本文就以ACF吸附法在VOC氣體中的應(yīng)用為例,淺論ACF吸附法的應(yīng)用優(yōu)勢與技術(shù)。
關(guān)鍵詞:ACF吸附法 有機(jī)廢氣處理 空氣污染
中圖分類號:X701 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2017)08(a)-0125-02
隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,我國空氣污染問題也日益突出,如溫室效應(yīng)、霧霾、沙塵暴等對人們的安居樂業(yè)已經(jīng)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。尤其是工業(yè)有機(jī)廢氣,不僅會造成嚴(yán)重的空氣污染,而且有些有機(jī)物還含有苯、多環(huán)芳徑等致癌有毒物質(zhì),嚴(yán)重地威脅了人體的健康。許多國家制定政策限制有機(jī)廢氣的排放,但是在我國化工生產(chǎn)中實施起來較為困難,因此如何處理工業(yè)有機(jī)廢氣成為擺在眼前的問題。
1 有機(jī)廢氣處理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
目前針對有機(jī)廢氣的處理主要采用后處理法,即排放后采用相關(guān)技術(shù)進(jìn)行處理,實施性較高而且實施成本低。主要有催化燃燒法、光催化降解、電暈法、冷凝法、生物膜法、膜分離法、吸收法、吸附法等。
(1)催化燃燒法。催化燃燒法即是在催化劑的催化下,將有機(jī)廢氣燃燒產(chǎn)生二氧化碳和水,以達(dá)到環(huán)保的排放要求。相對于直接燃燒法,對空氣的污染要小很多,凈化效果更好,效率更高,可達(dá)到98%以上且無二次污染;而且工藝更加簡單,操作也更加安全。但是對于有機(jī)廢氣中的有機(jī)成分回收利用度不高。
(2)光催化氧化法。在常溫常壓下,通過一定波長光的照射,將有機(jī)廢氣進(jìn)行氧化分解成為水和二氧化碳以及其他小分子的有機(jī)物。該方法具有能耗低,且無毒無害的優(yōu)勢。但是目前技術(shù)還不成熟,因此需要進(jìn)一步研究。
(3)生物膜法。生物膜法是將微生物附著在多孔填料介質(zhì)表面,使有機(jī)廢氣在填料床上進(jìn)行生物處理,當(dāng)有機(jī)氣體通過填料床時,其中的易揮發(fā)成分會被吸附在填料介質(zhì)表面進(jìn)而被微生物分解成二氧化碳、水和中性無機(jī)鹽等。但是該技術(shù)目前還處于試驗階段,距離大面積推廣和應(yīng)用還有許多問題。然而有鑒于其高效、低能耗、無二次污染等優(yōu)點,勢必會成為未來廢氣處理的前沿與研究熱點。
(4)吸附法。吸附法是借助多孔性吸附介質(zhì),對通過其間的有機(jī)廢氣中的有害成分進(jìn)行過濾、吸附。該方法具有吸附效率高、能耗小的特點,而且廢氣處理工藝更加簡單和成熟。因此目前吸附法被廣泛地應(yīng)用于苯、甲苯、丙酮、丁酮等污染物的處理中。但是吸附法處理有機(jī)廢氣中,吸附介質(zhì)不適用于高濃度有機(jī)廢氣的吸附。
2 ACF吸附法在工業(yè)有機(jī)廢氣處理中的引用
ACF也叫活性炭纖維,是一種新型的吸附介質(zhì),呈現(xiàn)纖維狀。它與傳統(tǒng)吸附介質(zhì)相比,其吸附工作面積更大,因此具有更高的吸附量和可塑造形態(tài),能夠?qū)崿F(xiàn)更高效的廢氣處理工作。本文以印刷車間的有機(jī)廢氣處理為例,淺論ACF吸附法的應(yīng)用與效果。
(1)ACF吸附介質(zhì)與系統(tǒng)構(gòu)建。印刷車間產(chǎn)生的有機(jī)廢氣,主要是由乙酸乙酯和混合其他有機(jī)廢氣(苯、甲苯等)組成的。因此在選擇吸附介質(zhì)時,根據(jù)情況選擇了表面為1400m2/g、孔容為0.612mL/g、平均孔徑為13.5?。吸附系統(tǒng)主要是由吸附箱體、閥門、牽引風(fēng)機(jī)以及無塵過濾紗布等組成的。
(2)實驗流程。實驗研究內(nèi)容主要分兩部分,第一是活性炭纖維吸附有機(jī)廢氣的動力研究;第二步是采用吸附等溫方程進(jìn)行擬合,和實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。實驗過程基本如下:開啟牽引風(fēng)機(jī),通過濃度伩測定進(jìn)口和通過活性炭纖維后的有機(jī)廢氣的出口濃度,當(dāng)進(jìn)出口濃度相同時停止吸附,切換至活性炭纖維解吸程序,解吸完畢后用干燥風(fēng)機(jī)干燥降溫投入到下一個吸附循環(huán)。
具體實驗步驟如下:①實驗開始前,先記錄日期、當(dāng)天車間的室溫、蒸汽壓力等;②開啟牽引風(fēng)機(jī),在取樣口測定廢氣濃度,當(dāng)廢氣濃度穩(wěn)定后,開啟吸附系統(tǒng),使用手動調(diào)節(jié)吸附;③每隔一段時間通過尾氣采樣口采樣,測定出口有機(jī)廢氣的濃度,記錄采樣時間;④當(dāng)進(jìn)口和出口濃度達(dá)到一致,一段時間后,停止吸附試驗;⑤關(guān)閉有機(jī)廢氣進(jìn)口和出口,打開蒸汽進(jìn)閥,通過氣動閥控制蒸汽壓力,記錄下箱體頂部溫度達(dá)到最高所需要的時間,解析得到的溶劑量和蒸汽用量;⑥將已經(jīng)解吸好的活性炭纖維進(jìn)行干燥處理,通過氣動閥關(guān)閉蒸汽,開啟干燥風(fēng)機(jī),對活性炭纖維進(jìn)行干燥降溫,記錄吸附箱底部溫度降到常溫所需的時間,關(guān)閉牽引風(fēng)機(jī)和吸附系統(tǒng),實驗結(jié)束。
(3)實驗結(jié)果。在印刷車間廢氣中,處理前其含有的乙酸乙酯濃度為367ppm,在溫度為298K、牽引風(fēng)機(jī)頻率為30Hz的條件下通過吸附箱,每隔5min測定出口濃度。結(jié)果顯示,在測試開始的20min內(nèi),出口氣體中含有少量乙酸乙酯。在實驗開始20min后后乙酸乙酯開始穿刺,到實驗開始40min時到達(dá)平衡。由此可見活性炭纖維對工業(yè)廢氣中的乙酸乙酯成分有較強(qiáng)的吸附能力。而且乙酸乙醋廢氣通過活性炭纖維的凈化之后,排出的氣體基本上不含乙酸乙醋。證明ACF在處理有機(jī)廢氣中,對于相關(guān)危害物具有良好的吸附能力。另外,在實驗中,隨著廢氣濃度的增加,可以看出活性炭纖維達(dá)到吸附飽和的時間越來越短,例如在367ppm時,ACF飽和時間為35min;而在濃度為598ppm時,ACF吸附飽和時間則縮短為20min。因此進(jìn)一步論證,隨著有機(jī)廢氣濃度的增加,ACF吸附能力更強(qiáng),吸附飽和更快。
3 結(jié)語
在空氣污染物中,有機(jī)廢氣中蘊(yùn)含的大量苯、甲苯、乙酸乙酯等有害物質(zhì)對于空氣和人民身體健康有著嚴(yán)重的威脅。本文以印刷車間有機(jī)廢氣為例,對ACF吸附介質(zhì)在有機(jī)廢氣處理中的應(yīng)用效果進(jìn)行了分析和實驗,結(jié)果顯示ACD具有更強(qiáng)的吸附能力,在生產(chǎn)中可以有效推廣。
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