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光催化有机废气处理技术综述

  这些年跟着经济的发展,化工企业的许多新起,在加上环保出资力度的不够,导致了许多工业有机废气的排放,使得大气环境质量下降,给人体健康来严重危害,给国民经济构成巨大损失,因此,需求加大对有机废气的处理。对有机废气的管理,人们早就有研讨,并且现已开宣布一些行之有用的操控技能,如广泛选用并且研讨较多的有热损坏法、冷凝法、吸收法等,这些年构成的新操控技能有生物膜法、电晕法、等离子体分化法等。本文将对上述方法作较为具体的介绍。

  热损坏是现在运用对比广泛也是研讨较多的有机废气管理方法,特别是对低浓度有机废气,有机化合物的热损坏可分为直接火焰焚烧和催化焚烧。直接火焰焚烧是一种有机物在气流中直接焚烧和辅佐燃料焚烧的方法。大都情况下,有机物浓度较低,不足以在没有辅佐燃料时焚烧。直接火焰焚烧在恰当温度和保存时刻条件下,能够到达99%的热处理功率。

  催化焚烧是有机物在气流中被加热,在催化床层作用下,加快有机物化学反响(或损坏功率的方法),催化剂的存在使有机物在热损坏时比直接焚烧法需求更少的保存时刻和更低的温度。催化剂在催化焚烧体系中起着重要作用。用于有机废气净化的催化剂首要是金属和金属盐,金属包含贵金属和非贵金属。现在运用的金属催化剂首要是Pt、Pd,技能老练,并且催化活性高,但报价对比贵重并且在处理卤素有机物,含N、S、P等元素时,有机物易发作氧化等作用使催化剂失活。非金属催化剂有过渡族元素钴、稀土等。这些年催化剂的研制无论是国内还是国外进行得较多,并且多集中于非贵金属催化剂并取能得了许多作用。例如V2O5 MOX(M:过渡族金属) 贵金属制成的催化剂用于管理甲硫醇废气,Pt Pd Cu催人剂用于管理含氮有机醇废气。

  因为有机废气中常出现杂质,很简略导致催化剂中毒,导致催化剂中毒的毒物(抑制剂首要有磷、铅、铋砷、锡、汞、亚铁离子锌、卤素等。催化剂载体起到节约催化剂,增大催化剂有用面积,使催化剂具有必定机械强度,削减烧结,进步催化活性和安稳性的作用。能作为载体的资料首要有AL2O3、铁钒、石棉、陶土、活性炭、金属等,最常用的是陶瓷载体通常制成网状、球状、柱状、峰窝状。别的这些年研讨较多且成功的有丝光沸石等。对催化焚烧而言,今后研讨的要点与热点仍将是探究高效高活性的催化剂及其载体,催化氧化机理。

  液体吸收法是运用液体吸收液与有机废气的类似相溶性原理而到达处理有机废气的意图。通常为强化吸收作用用液体石油类物质、外表活性剂和水构成的混合液来作为吸收液。这些年,日本人研讨运用了用环糊精作为有机卤化物的吸收资料,依据环糊精对有机卤化物亲合性极强的原理,将环糊精的水溶液作为吸收剂对有机卤化物气体进行吸收。这种吸收剂具有无毒不污染,捕集后解吸率高,收回节约动力,可重复运用的长处。

  吸附法的运用广泛,具有能耗低、技能老练、去掉率高、净化彻底、易于推行的长处,有极好的环境和经济效益。缺点是设备巨大,流程杂乱,当废气中有胶粒物质或其他杂质时,吸附剂易中毒。吸附法首要用于低浓度,高通量可挥法性有机物(VOCs)的处理。决议吸附法处理VOCs的关键是吸附剂,吸附剂应具有密布的细孔构造、内外表积大、吸附功能好、化学性质安稳、不易破碎、对空气阻力小等功能,常用的有活性炭、氧化铝、硅胶、人工沸石等。

  现在,大都选用活性炭,其去掉功率高。活性炭有粒状和纤维状两类。颗粒状活性炭构造气孔均匀,除小孔外,还有10~100nm的中孔和1.5~5um的大孔,处理气体从外向内扩散,吸附脱附都较慢;而纤维活性炭孔径散布均匀,孔径小且绝大大都是1.5~3nm的微孔,因为小孔都向外,气体扩散距离短,因此吸附脱附快。经过氧化铁或氢氧化钠或臭氧处理的活性炭通常具有十分好的吸附功能。

  冷凝法是运用物质在不一样温度下具有不一样饱和蒸汽压这一性质,选用下降体系温度或进步体系压力,使处于蒸汽状况的污染物冷凝并从废气中别离出来的进程。冷凝进程可在稳定温度的条件下用进步压力的方法来完成,也可在稳定压力的条件下用下降温度的方法来完成,通常多选用后者。运用冷凝的方法,能使废气得到很高程度的净化,可是高的净化请求,通常是室温下的冷却水所不能到达的。净化请求愈高,所需冷却的温度愈低,必要时还得增大压力,这么就会添加处理的难度和费用。因此,冷凝法通常与吸附、焚烧和其他净化手法联合运用,以收回有价值的商品。

  生物净化实质上是一种氧化分化进程:附着在多孔、湿润介质上的活性微生物以废气中有机组分作为其生命活动的动力或养分,转化为简略的无机物(CO2、H2O)或细胞构成物质。现期间首要技能包含:生物过滤床、生物滴滤床以及生物洗刷床。1.5.1生物过滤床生物过滤床是一种在其中填入具有吸附性滤料(如泥炭、土壤、活性炭等物质)的净化设备。挂生物膜前,在过滤床中掺入pH缓冲剂和N、P、K等养分元素(如NH4NO3和K2HPO3),当具有必定湿度的废气进入生物滤床,经过约0.5~1m厚的生物活性填料层时,滤猜中的微生物(首要是细菌、放线菌、原生动物、藻类等)即可经过触摸而捕获废气中的有机物并将其作为本身成长的碳源。因此,废气经过生物过滤床后即可被净化,而滤料层中的微生物在生化降解污染物的进程中不断成长繁殖,从而使生物滤池的操作得以继续进行。滤料运用一年后通常呈酸性,要定时进行保护和养护。

  1.5.2生物滴滤床生物滴滤池与生物滤池的构造类似,不一样之处在于其顶部设有喷淋设备。生物滴滤床运用的是粗碎石、塑料蜂窝状填料、塑料波纹板填料、陶瓷、不锈钢拉西环、树皮、活性炭纤维、微孔硅胶等一类不具吸附性的填料,填料的外表是微生物构成的几毫米厚的生物膜。废气经过滴滤池时,废气中的污染物被微生物降解,生物滴滤池在养分供应和微生物成长环境的调理方面具有优势,可接受比生物滤池更大的污染负荷,一起具有很大的缓冲才能,操作条件也易于操控,可经过调理循环液的pH,参加K2HPO4、NH4NO3等物质得以完成。

  1.5.3生物洗刷塔生物洗刷塔通常由一个装有填料的洗刷器和一个具有活性污泥的生物反响器构成。洗刷器里的喷淋设备将循环液逆着气流喷洒,使废气中的污染物与填料外表的水触摸,被水吸收而转入液相,从而完成质量传递进程。吸收了废气组分的洗刷液,流入活性污泥池中,通入空气充氧后再生,被吸收的气态污染物经过微生物氧化作用,被活性污泥悬浮液从液相中除掉,生物洗刷塔技能中的液相是活动的,这有利于操控反响条件,便于添加养分液、菲律宾沙龙缓冲剂和替换液体,除掉剩余的商品。

  不一样成分、浓度及气量的气态污染物各有其有用的生物净化体系。生物洗刷塔适宜于处理净化气量较小、浓度大、易溶且生物代谢速率较低的废气;关于气量大、浓度低的废气可选用生物过滤床;而关于负荷较高以及污染物降解后会生成酸性物质的则以生物滴滤床为好。

  脉冲电晕法基本原理是经过前沿峻峭、脉宽窄(纳秒级)的高压脉冲电晕放电,能在常温、常压下获得非平衡等离子体,即发作许多高能电子和O、H0等活性粒子,与有害分子进行氧化降解反响,使污染物终究转化为无害物。1988年以来,美国就开展了电晕法降解低浓度的挥发性有机物的研讨。研讨标明在环境通常温度和压力下,该法能到达较好的功率。

  膜别离法的基本原理是依据气体中各组分透过膜的速度不一样,每种组分透过膜的速度与该气体的性质、膜的特性与膜两边的气体分压有关。膜别离法净化有机废气是依据有机蒸气和空气透过膜的才能不一样,而将二者分隔的。常用膜别离技能有:蒸气浸透、气体膜别离和膜基吸收法。膜别离技能用于气体净化上的长处是出资费用低、别离因子大、别离作用好(即净化作用好),并且膜法净化操作简略、操控便利、操作弹性大。

  光分化VOCs有两种形式:一种是直接光照在波长合当令,VOCs分化;另一种是催化剂存鄙人,光照VOCs使之分化。

  有研讨标明,有机氯化物和氟氯烃在185nm紫外光照射下,两种物质都能在极短的时刻内分化,卤代物的分化速度大于氟氯烃;三氯乙烯几秒钟内即能分化成氧气、氯气、氟气等。光分化可发作中心商品,可经过氢氧化钠溶液处理或延伸停留时刻等手法终究去掉。

  光催化降解技能原理是光催化剂如TiO2在紫外线O生成OH自由基,然后OH自由基将有机污染物氧化成CO2和H2O.用TiO2催化剂时可选用通常的荧光灯为光源来消除恶臭和十分低浓度的污染物。受催化剂降解功率的影响,光催化氧化法在工业上的运用还待开发。

  等离子体分化氯氟烃的技能已到实用期间,植松信行研讨了运用等离子体的化学作用分化氯氟烃之类难分化气体为无害物的运用。此技能可在短时刻内进行许多的氯氟烃等气体的处理。此进程选用二个体系,一体系运用高频等离子体急速加热,使温度达10000℃运用等离子体的化学作用与水蒸汽触摸进行分化的超高温加水体系;第二个体系是将高温分化的排气急冷到80℃下的排气体系。该体系是由氯氟烃和水蒸汽的供应设备、等离子体发作设备、反响炉、冷却罐以及排水处理设备等构成。

  微波空气净化技能是由填料吸附-解吸技能发展而来,是将传统解吸方法转变为微波解吸,微波能的运用大大削减了能量的耗费,并缩短了解吸时刻,并且吸附剂经20次解吸后基本上坚持原有吸附才能。微波解吸技能对空气的净化基本上与其在水处理中的运用类似,解吸原理都能够用“容器加热理论”和“体积加热理论”加以解说。国内外在水处理中均有此方面的成功运用,而在空气净化中的运用,国外已有小规模的成功典范,国内尚处于起步期间。

  变压吸附别离与净化的技能(PSA)是运用气体组分在固体吸附资料上吸附特性的差异,经过周期性的压力改变进程完成气体的别离与净化。PSA技能是一种物理吸附法。通常选用沸石分子筛作为吸附剂(吸附容量大、吸附选择性强)。在常温及必定压力条件下,可把有机废气中吸附在沸石分子筛上,没有被吸附的气体进入下一个工段。吸附有机废气今后的吸附剂经过降压抽真空把有机物解吸,使吸附剂再生。再生后的吸附剂从头去吸附废气中的有机物,以此循环往复。PSA技能是近几十年来在工业上新兴起的气体别离技能,具有能耗低、出资少、流程简略、自动化程度高、商品纯度高、无环境污染等长处,是各种气体别离与收回的较抱负的方法,极富有市场竞争力,在不久的将来将会在工业上敏捷推行。

  臭氧分化法国内未见报道,国外对此技能的研讨也还很少。有研讨标明O3可用于净化地上废气,即能分化土壤中非挥发性有机物多环芳香有机物、脂肪族有机物、酚和杀虫剂,此刻用地上气作O3载体。别的,研讨人员还特别注意了O3处理后土壤的微生物状况改变,结果显现细菌削减99%,呼吸功能下降。为此,研讨人员经过用纯O2和未反响的O3的分化操控技能,削减O3处理对土壤的生态体系的影响,从而到达安全的意图。

  电化学氧化技能是选用一种内装专利膜和AgNO3-HNO3溶液的化学电池,在温度为50~100℃和常压的条件下进行氧化,在阳极,VOCs恶臭气体转化为CO2和H2O;在阴极,生成亚硝酸,经处理后可循环运用。该法的典型特点:VOCs恶臭物质去掉率高,可达99%以上,但工作费用亦高较高。返回搜狐,查看更多