摘要：采用“微納米臭氧氧化強(qiáng)化的堿液噴淋+活性炭吸附”工藝，對(duì)氟工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的氣態(tài)氟化物進(jìn)行處理。研究結(jié)果表明，堿液中微納米臭氧的存在能夠明顯降低噴淋液中的有機(jī)物濃度，其COD去除率可達(dá)62%，對(duì)有機(jī)氟具有較好的分解效果。“微納米臭氧氧化強(qiáng)化的堿液噴淋+活性炭吸附”工藝可以高效地脫除廢氣中的有機(jī)氟和無(wú)機(jī)氟化物，氟化物的凈化效率高于95%，處理后的排放廢氣中的總氟化物<5mg/m?，能夠滿足排放要求。該工藝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作便捷，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定高效。

關(guān)鍵詞：微納米臭氧氧化;液堿吸收;活性炭吸附;氟化物

中圖分類(lèi)號(hào)：X701.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2020）12-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.12.040

Discussion on treatment of fluorine containing waste gas by spray adsorption combined process

Li Jingwang

（Tianjin Changlu Fluorochemicals Research Institute Co.，Ltd.，Tianjin 300350，China）

Abstract：The treatment of the gaseous fluorides resulting from industrial production process through alkali solution spraying strengthened by the oxidation of micro/nanometer ozone.The results showed that the presence of micro/nanometer ozone in the alkali solution could decrease obviously the concentration of organics，and the COD removal rate could reach 62%，which exhibited the superior decomposition performance for organic compounds containing fluorine.The process of alkali solution spraying strengthened by the oxidation of micro/nanometer ozone combined with activated carbon adsorption can remove efficiently inorganic and organic compounds containing fluorine，and the purification efficiency of gaseous fluorides is higher than 95%.After the treatment，the concentration of total gaseous fluorides is below 5mg/m? in exhaust gas，which can meet the requirement of the discharge standards.This process have the advantages of simple structure，convenient operation and stable and efficient system.

Key words：Micro nano ozone oxidation;Liquid alkali absorption;Activated carbon adsorption;Fluoride

目前，含氟廢氣的處理方法主要包括堿液吸收和吸附凈化兩種方法。其中，堿液吸收法對(duì)含有氫氟酸等無(wú)機(jī)化合物具有較好的吸收效果，但對(duì)有機(jī)氟的去除效果較差;而吸附法對(duì)含氟有機(jī)化合物具有較好的脫除性能[1]。因此，本研究中，將溶液吸收法與固體吸附劑吸附脫除法相結(jié)合，采用“微納米臭氧氧化堿液噴淋-活性炭吸附”的組合，實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)氟和無(wú)機(jī)氟的共同去除。

1 反應(yīng)原理

1.1 微納米臭氧氧化液堿吸收法

微納米臭氧氧化液堿吸收法是同時(shí)利用堿液中臭氧的氧化作用以及堿液的吸收作用去除廢氣中的含氟化合物。首先，溶解于堿液中的微納米臭氧氧化廢水中的有機(jī)氟化物，將其轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)氟化物;然后，用液堿作為吸收劑來(lái)洗滌含氟廢氣，使廢氣中的無(wú)機(jī)氟溶于水中，形成吸收溶液，實(shí)現(xiàn)氟資源回收。此方法氟去除效率高，吸收劑廉價(jià)易得。

本項(xiàng)目采用一級(jí)微納米臭氧氧化的液堿吸收，三層水噴淋結(jié)構(gòu)。

1.2 活性炭吸附法

通過(guò)微納米臭氧氧化液堿吸收后的工業(yè)廢氣，其含氟化合物濃度已較低，適合采用吸附法對(duì)其進(jìn)一步處理，實(shí)現(xiàn)更高的脫氟效率?；钚蕴渴枪I(yè)常用的吸附劑之一，它是以褐煤木屑果殼等含碳物質(zhì)為原料，經(jīng)碳化和活化制成，其孔隙發(fā)達(dá)，比表面積在500～1700㎡/g。由于活性炭對(duì)含氟化合物具有極強(qiáng)的吸附性能，廢氣經(jīng)過(guò)活性炭表面時(shí)，會(huì)使得其中某些組分通過(guò)物理吸附、化學(xué)吸附、交聯(lián)吸附等方式得到去除，且有較高的去除效率。本項(xiàng)目使用的活性炭性能參數(shù)如表1所示。

通過(guò)活性炭吸附方法，能夠有效地去除微納米臭氧沒(méi)有氧化的有機(jī)氟化合物，最終實(shí)現(xiàn)含氟廢氣的處理。

2 廢氣處理工藝流程

本項(xiàng)目含氟的廢氣處理工藝流程圖如圖1所示。

該項(xiàng)目的處理與運(yùn)行模后，依次經(jīng)過(guò)一級(jí)微納米臭氧氧化噴淋吸收系統(tǒng)，活性炭吸附裝置，最后經(jīng)離心風(fēng)機(jī)后高空達(dá)標(biāo)排放。離心風(fēng)機(jī)前，整個(gè)過(guò)程處于微負(fù)壓狀態(tài)，可有效地收集廢氣，防止廢氣泄露到環(huán)境中。

3 主要處理系統(tǒng)與設(shè)備

3.1 廢氣收集裝置與管路

廢氣收集裝置及管道由Φ200mm～Φ800mm組成，通過(guò)管道變徑，始終保持管道內(nèi)風(fēng)速在18～19m/s的極限風(fēng)速，管道選用玻璃鋼材質(zhì)。生產(chǎn)過(guò)程中，容易發(fā)生含氟廢氣逃逸的位置均加有廢氣收集裝置，風(fēng)機(jī)作用下廢氣經(jīng)收集裝置進(jìn)入廢氣輸送管路中，形成穩(wěn)定的有組織排放狀態(tài)。

3.2 微納米臭氧氧化的液堿噴淋系統(tǒng)

微納米臭氧氧化的液堿噴淋系統(tǒng)以液堿為吸收劑，臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧以微納米級(jí)的臭氧分子溶解在堿液中，通過(guò)高效噴淋方式吸收廢氣中的氟化物。噴淋過(guò)程臭氧氧化有機(jī)氟化物變?yōu)闊o(wú)機(jī)氟化物，而液堿將無(wú)機(jī)氟化物吸收，最終形成含氟廢液。該工程項(xiàng)目的處理量為35 000m?/h，尺寸大小為：Φ2m*9.5m，廢氣進(jìn)口直徑Φ800mm，主體材質(zhì)為玻璃鋼。采用三層噴淋結(jié)構(gòu)，在填料作用下廢氣與含臭氧的液堿充分接觸，增加氟化物脫除效率。噴淋塔進(jìn)出口處設(shè)置過(guò)濾器，用于去除廢氣中的懸浮顆粒以及水汽。

3.3 活性炭吸附系統(tǒng)

活性炭吸附裝置，主要用以吸收水噴淋系統(tǒng)中未被充分吸收的含氟化物，其設(shè)計(jì)流量大小為35 000 m?/h，尺寸大小為：2.2m*3m*7m，主體材料為普通碳鋼（內(nèi)襯環(huán)氧防腐瀝青漆），活性炭箱內(nèi)采用迷宮式布置，增加活性炭與廢氣的接觸面積，過(guò)濾速度約0.5 m/s。

3.4 風(fēng)機(jī)系統(tǒng)

風(fēng)機(jī)引風(fēng)系統(tǒng)主要由離心風(fēng)機(jī)構(gòu)成，離心風(fēng)機(jī)規(guī)格為：35 000m?/h、全壓3 000 Pa，N=45kW、玻璃鋼材質(zhì)。配套設(shè)備為電控系統(tǒng)1套，變頻、防水。

4 工藝參數(shù)相關(guān)計(jì)算

風(fēng)管內(nèi)空氣流動(dòng)的阻力有兩種，一種是由于空氣流體分子間及其與管道壁間的摩擦而產(chǎn)生的阻力，稱為摩擦阻力或沿程阻力（hf ）;另一種是空氣流體通過(guò)管路中的管件、閥門(mén)時(shí)，由于變徑、變向等局部障礙，導(dǎo)致邊界層分離產(chǎn)生漩渦而造成的能量損失，稱為局部阻力（hξ）。主要計(jì)算公式如下：

hf= λv2ρl/（2D）

hξ=ξv2p/2

其中λ為摩擦阻力系數(shù)，v為風(fēng)管內(nèi)空氣的平均流速（m/s）， ρ為空氣的密度（kg/m3），1為風(fēng)管長(zhǎng)度（m），D為圓形風(fēng)管直徑（m）， ξ為局部阻力系數(shù)。

所以管網(wǎng)與設(shè)備總壓降為2 370.2Pa，由于有15%的安全系數(shù)，故總風(fēng)壓應(yīng)為2 725.73 Pa，選取風(fēng)機(jī)風(fēng)壓約3 000 Pa是合適的。

5 結(jié)果與討論

5.1 微納米臭氧氧化對(duì)有機(jī)氟的處理效果

5.1.1 臭氧自由基引發(fā)反應(yīng)

合并上式，可寫(xiě)為：

5.1.2 自由基產(chǎn)生反應(yīng)

5.1.3 自由基與有機(jī)物的反應(yīng)

化學(xué)需氧量（Chemical Oxygen Demand， COD）是反映水中有機(jī)物含量的常用指標(biāo)，本實(shí)驗(yàn)中的吸收塔使用的水采用的是廠區(qū)內(nèi)自來(lái)水配制的液堿，COD含量幾乎為零。因此，噴淋塔的液堿吸收了有機(jī)氟后會(huì)造成液堿的COD值升高，因此，有機(jī)氟在廢水中的濃度可以通過(guò)監(jiān)測(cè)COD的含量反映出來(lái)。

在未開(kāi)啟微納米臭氧設(shè)備時(shí)，僅通過(guò)噴淋塔吸收后，噴淋液的COD值為571mg/L，說(shuō)明噴淋吸收能夠有效地吸收廢氣中的有機(jī)氟成分。開(kāi)啟微納米臭氧設(shè)備后，噴淋液的COD值降低至216mg/L，COD去除率為62%。結(jié)果表明：通過(guò)微納米臭氧的氧化作用，能夠有效地將溶解在水中的有機(jī)氟分解，從而實(shí)現(xiàn)有機(jī)氟的去除。

5.2 含氟廢氣處理效果

微納米臭氧氧化的液堿噴淋法與活性炭吸附相結(jié)合的方法可以明顯地降低廢氣中氟化物的含量，廢氣中氟化物含量可由50mg/m?降到<5mg/m?，總氟去除率高于95%。以上結(jié)果表明：微納米臭氧氧化的液堿噴淋法+活性炭吸附法可以高效地處理含氟有機(jī)廢氣，并且整個(gè)處理工藝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作便捷，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，治理成本較低，有效的滿足了企業(yè)對(duì)氟化物的治理要求。

6 結(jié)論

以上工程實(shí)例可以得出以下結(jié)論：

（1）臭氧的使用，能夠降低噴淋液中的有機(jī)物濃度，COD去除率可達(dá)62%，對(duì)有機(jī)氟具有較好的分解效果。

（2）“微納米臭氧氧化強(qiáng)化的堿液噴淋+活性炭吸附”工藝可以高效地脫除廢氣中的有機(jī)氟和無(wú)機(jī)氟化物，氟化物的凈化效率高于95%，能夠滿足排放要求。

參考文獻(xiàn)

[1]辛軍.工業(yè)含氟尾氣處理工藝改進(jìn)設(shè)計(jì)[J].當(dāng)代化工，2015，44（5）：63-64

收稿日期：2020-10-11

作者簡(jiǎn)介：李景旺（1983-），男，漢族，碩士學(xué)歷，工程師，研究方向?yàn)楹?xì)化學(xué)品中試轉(zhuǎn)化、氟化物廢物環(huán)保治理。