废气净化

废气净化（精选9篇）

废气净化 篇1

摘要：综述生物净化有机废气技术的研究进展, 包括发展过程、原理及基础理论研究、主要净化设备及特点、填料选择、菌种驯化等, 分析了现存问题, 并据此提出了一些建议。

关键词：生物净化,有机废气,应用,研究进展

工业生产常常会产生大量的有机废气, 如不能进行对其进行有效地控制与治理, 这些气体必将严重的危害人类的生存环境和健康状况, 因此大力开展有机废气的综合治理技术研究已经成为当代世界亟待解决的问题之一。

目前, 有机废气的主要治理方法包括吸收法、吸附法、催化转化法等。尽管上述方法具有一定的实操性, 然而能耗高等问题也制约着这些方法的应用程度。

生物净化有机废气技术是近年来发展起来的一项用于净化低浓度有机废气的新型技术。经国外众多研究表明, 该技术实操性较强, 且成本较低, 因此是未来用于净化低浓度有机废气的重要方法之一。

为了进一步推动该技术于我国的研究进程, 笔者以下将从发展过程、工艺原理、基础理论研究、主要设备及其特点、填料的选择、菌种驯化、工程应用等方面对该技术的研究进展进行综述, 此外, 还将分析说明其发展中存在的问题, 并提出一些建议。

1 生物净化废气技术的发展历程

生物净化有机废气技术的研究始于20世纪50年代, 快速发展于80~90年代。德国和荷兰是世界上首批较大规模的应用此项技术用于处理有机废气的国家[1]。日本、美国等地也已广泛开展了该技术的工程应用, 而我国对于该技术的研究还很欠缺。

2 生物净化有机废气技术理论研究进展

生物法净化有机废气的实质即利用微生物的生命活动, 将废气中的有机组分降解、转化为简单的无机物 (CO2、H2O) 及细胞质等其它物质。具体而言, 在微生物的生长过程中, 需要消化吸收碳、氮、磷、氧等营养组分。生物净化法便是通过向生物反应器中投加除待处理废气所含营养物质 (即污染物质) 以外的营养成分, 从而保证微生物主动获取待处理废气中所含的那部分污染物质作为机体生存的营养成分, 最终达到去除废气中污染物质的目的。

至今为止, 对于生物净化有机废气技术的机理研究, 学者们还未形成统一理论。目前, 世界上公认影响较大的即荷兰学者奥滕格拉夫 (Ottengraf) 依据传统的气体吸收双膜理论所提出的生物膜理论 (也可定义为“吸收—生物膜”理论) [2]。

3 主要净化装置及特点

目前, 国内外主要有机废气生物净化装置包括生物过滤器 (biofilter) 、生物滴滤器 (biotrickling filter/trickling) 、生物洗刷塔 (bioscrubber) 等。其中应用最广泛的是生物滴滤池和滴滤塔。

3.1 生物过滤器

生物过滤器内的固态介质一般使用土壤、堆肥、木屑等。其优点在于:设备少, 操作简单, 成本低廉 (其投资成本约为传统处理技术, 如吸附、吸收氧化等技术的1/10) , 处理效率高等;其缺点在于:反应条件较难控制, 占地面积较大, 处理效率不够持续稳定、载体使用周期短等, 且该工艺不适于处理较高浓度的废气和产酸废气。

3.2 生物滴滤器

在生物滴滤池中, 微生物附着于惰性填料的表面并形成生物膜。有机废气从塔底进入反应器后, 其中的有机物质则通过微生物的分解、代谢后转化为小分子无机物质, 净化后的气体从塔顶排出。其优点在于:设备少、操作简单、压降低、填料不易堵塞、处理效率高等。与生物过滤器相比, 生物滴滤法的反应条件更易控制, 因而微生物的活性更容易保持。其不足在于:填料比表面较小, 运行成本较高, 不适于处理水溶性差的化合物, 此外结构和操作均比生物过滤器复杂, 同时, 营养物添加过量还易造成菌体大量繁殖, 床层堵塞、压降升高。为此, A.Laurenzis等人[3]在传统的生物滴滤器中安装搅拌装置, 以克服这一问题。生物滴滤器的介质可以采用陶瓷、塑料、粗碎石、陶瓷、活性炭、硅藻土等。

3.3 生物洗涤器

生物洗涤器一般是由洗涤器和生物反应器两部分组成, 洗涤器主要是物理溶解过程, 生物反应器中一般采用好氧处理。该工艺有很多优点, 如反应条件容易控制, 压降低, 填料不易堵塞等;而缺点在于:设备多, 需外加营养物, 成本较高, 填料比表面积小, 对液相中菌体生长活动的控制比较困难, 限制难溶气体的处理效率等。因此生物洗涤器远不如前两者应用广泛。

3.4 小结

不同成分、浓度及气量的气态污染物, 各有其有效的生物净化系统。生物涤气塔适用于处理净化废气量较小、污染物质浓度大、易溶解、生物代谢较慢的废气。对于气量大、浓度低的废气可采用生物滤池处理系统。而负荷较高及污染物降解后会生成酸性物质的, 则以生物滴滤池为好。膜反应器和活性污泥法目前使用还比较少, 有待进一步的研究。

4 填料的选择

填料是微生物的载体, 其性能将直接影响微生物的生长环境, 因此国内外研究者对此作了大量研究。

魏在山[4]等人采用不锈钢环、瓷环、陶粒、塑料环、海藻石、轻质陶块、煤渣等作为填料的试验研究, 结果表明这七种填料的净化性能顺序为:海藻石>轻质陶块>陶粒>瓷环>不锈钢环>煤渣>塑料环。

孙珮石[5]等对轻质陶块、瓷环、不锈钢环、塑料环4种填料进行实验室选择研究。结果表明:轻质陶块是一种优质廉价的生物滴滤池适宜填料。

Woertz[6]等对聚氨酯泡沫塑料和珍珠岩作填料的性能进行了研究。结果以聚氨酯泡沫塑料为填料的生物滤池取得了更好的处理效果, 这种填料同样可以应用于生物滴滤池。

5 菌种驯化

在以往的生物净化有机废气技术研究中, 一般采用废水处理所使用的菌群经目标污染物培育驯化后, 直接用于有机废气的净化处理, 但往往难以达到预期的净化效果, 因此培育驯化废气净化专用菌种尤其重要。

陈建孟[7]等人采用假细胞杆菌属GD11菌株对生物滴滤池接种挂膜, 成膜后的滴滤池可用来净化二氯甲烷废气, 其去除率达97.6%, 最适宜的p H值7.0±0.5, 温度2 8.5±2℃, 浓度为0.7 0 9 g/m 3, E B R T为11.8 s。

孙珮石[8]等人用气相培育驯化法培养获得废气净化专用菌种, 由其挂膜制作的生物膜填料塔对废气中甲苯进行净化。实验结果表明, 气相培养法所得菌种对甲苯的净化性能明显优于液相培养法所得菌种。

6 现存问题及建议

生物净化有机废气技术作为一项清洁、廉价的环境友好型技术在国外已经有近40年的应用历史, 但在国内却仍处于起步阶段, 且对于各种废气的生物法处理研究发展也很不平衡 (目前该技术研究应用大多为含氮、硫的无机气体, 对有机气体的实际应用还很少报道) 。基于此, 笔者建议在以下几个方面进一步深化、拓展有机废气生物净化技术的研究。

(1) 目前生物净化废气技术还只适用于低浓度的简单废气, 且该技术的研究也大多集中于无机废气领域, 对有机废气领域的研究还十分不足, 因此建议进一步加强对前人研究较少或没有研究过的对象的研究, 同时注重有机混合物及挥发性有机物的研究。总之, 应加宽生物处理废气的应用范围。

(2) 尽管国内外学者已经在填料方面做了很多研究, 但针对废气治理领域的最佳填料还有待探索, 因此建议加强重视对不同填料的性能的研究, 提高填料的表面性质及其使用寿命。

(3) 加强与其它优秀处理技术的结合同时不断改进设备结构, 研究工艺条件, 提高废水中污染物的去除效率。开展新型生物反应器处理有机废气过程的局部性能研究, 从微观、局部、瞬态角度, 从实验、理论及数值模拟三方面揭示生物反应器中局部流体力学、传质及生化反应性能参数的分布规律, 为过程模拟优化设计、操作与控制及工程放大提供依据。

(4) 对新型高效生物反应器净化有机废气开展中试及工业级试验研究, 使其成为新型、高效、经济、实用的有机废气净化新设备、新工艺和新技术。

(5) 建议将生物工程技术 (如激光诱变技术、基因重组技术、代谢工程、细胞固定化技术等) 应用于有机废气处理中, 通过传统技术和现代生物技术的结合, 开展高效优势微生物菌种的分离筛选以获得高效降解废气中污染物的微生物菌种。

(6) 遗传育种、驯化培养及其载体固定化技术研究, 适合于特定有机物降解的细菌种类和接种方法有待研究。

尽管经过近20年的发展, 以生物过滤器为代表的有机废气生物净化技术已得到了一定程度的工业化应用, 但目前各种有机废气生物净化技术仍不同程度地存在不足, 有待完善。不过, 随着生物工程技术的迅猛发展, 化学工程与环境工程学科的进一步交叉、渗透、融合, 有机废气生物净化技术必将不断注入新的活力, 更好的应用于各个领域。

参考文献

[1]魏在山, 孙珮石, 黄若华.生化法净化工业有机废气的研究[J].环境科学动态, 2001 (1) :21-23.

[2]Diks R M M, Ottengraf S P P.Veri-fication studies of a simplified modelfor the removal of dichloromethanefrom waste gases using a biologicaltrickling filter.Bioprocess Engineering, 1 9 9 1, 6 (3) :9 3-9 9.

[3]H a n t m a n s, S T r a r n p e r J.Dirchhloromethane removal from wastegases with a trickle-bed bilreactor[J].Bioprocess Engin, 1991 (6) :83-92

[4]魏在山, 孙珮石, 黄若华, 等.生物法净化低浓度有机废气的填料选择研究[J].重庆环境科学, 2001, 23 (2) :40-42.

[5]孙珮石, 黄兵, 黄若华, 等.生物膜填料塔净化工业废气用填料的研究[J].化工环保, 2002, 22 (4) :195—198.

[6]李云路, 李建军, 孙国萍.生物滴滤池中废气有机物的生物降解[J].微生物学通报, 2005, 32 (2) :119-123.

[7]陈建孟, 王家德, 庄利, 等.生物滴滤池法净化二氢甲烷废气的实验研究[J].环境科学, 2002, 23 (4) :22-23

[8]孙珮石, 黄兵, 黄若华, 等.生物法废气净化专用微生物菌种及其作用[J].中国环境科学, 2002, 22 (1) :28-31.

废气净化 篇2

采用微生物菌种对生物膜填料塔进行挂膜作业,以低浓度甲醛废气为研究对象,对生物膜填料塔净化甲醛废气进行了研究,考察了入口气体甲醛浓度、气体流量、循环液喷淋量各因素对甲醛净化效率和生化去除量的.影响.实验结果表明,随着入口气体中甲醛浓度的增加,净化效率呈下降的趋势,而生化去除量却随之增加.气体流量增加时,净化效率较稳定,基本维持在65%左右,同时生化去除量随之增加.当液体喷淋量由10 L/h增至20L/h时,净化效率由40%左右增至约80%,再继续增加液体喷淋量时,净化效率的增加却渐趋平缓;当液体喷淋量增至40 L/h时,净化效率则为90%左右.生化去除量随着液体喷淋量的增加随之增加,当增至20 L/h时,增加趋势增大.实验结果表明采用生物膜填料塔净化甲醛废气是可行的.

作 者：费丽 孙石 李晓梅 杨常亮 FEI li SUN Pei-shi LI Xiao-mei YANG Chang-liang 作者单位：费丽,孙石,李晓梅,FEI li,SUN Pei-shi,LI Xiao-mei(昆明理工大学环境科学与工程学院,昆明,650093)

杨常亮,YANG Chang-liang(昆明环境监测中心,昆明,650228)

废气净化 篇3

随着国民经济的发展,基于保护及装饰等目的,喷漆工序已成为家具、汽车、五金等行业产品表面处理工艺中的一个重要环节,广义喷漆工序包括调漆、喷漆及晾干、烘干等步骤。由于漆料中含有一定量的有机溶剂作为分散介质存在,在喷漆工序中会有有机溶剂挥发出来形成有机废气,喷涂过程中未达到物件表面的雾化漆微粒会随气流弥散形成漆雾,因此喷漆废气以漆雾和有机废气两种形式存在,其净化处理相应分为漆雾净化和有机废气净化两步。

2 漆雾净化

为保证喷漆废气净化处理效果,使企业在生产过程中能够实现废气达标排放,必须首先去除喷漆过程中产生的漆雾。国家环保部在发布实施的工业有机废气治理工程技术规范[1,2]中就明确指出,进入净化处理装置前废气中的颗粒物含量高于限值时应采用过滤或洗涤等方式进行预处理。

目前漆雾净化主要分为干法和湿法两种方式[3,4],其中干法净化是采用特殊过滤材料(如玻璃纤维、活性炭纤维等)通过引风作用对漆雾进行拦截过滤;湿法净化则是借助水幕、水帘对漆雾进行拦截过滤。另外,为提高水幕系统净化效率和方便漆渣清理,通常会在洗沥水中加入专门除漆剂,使得漆雾被吸附后与除漆剂反应变成一种固态不粘的漆渣。

根据近年来企业现状调查,湿法漆雾净化技术使用更为普遍,涉及家具、五金件、专用设备、电动车、汽车等生产行业,其行业特征表现为喷漆连续、风量较小、废气浓度较高;干法漆雾净化技术仅在一些喷漆工序非连续作业企业内使用[3]。从企业自身出发,其选择环保设施时首要考虑因素仍为经济性,湿法漆雾净化系统虽初期投资大,但其运行过程中维护成本较低,且水幕系统用水水质要求不高,通过定期简单絮凝沉淀处理后即可循环使用;干法漆雾净化采用的特殊过滤材料成本较高,高频更换会大幅度提高企业环保资金投入。通过对比分析后,湿法漆雾净化技术最终成为大多数企业的首选,其中喷漆量相对较小的企业(如家具厂、自行/电动车厂、五金件厂)一般选择水帘式净化装置,而水旋式净化装置则常用于汽车涂装生产线。

3 有机废气净化

喷漆废气经漆雾净化预处理环节后即进入后续有机废气净化环节,传统的有机废气净化处理技术主要有吸附法、冷凝法、吸收法和燃烧法,新兴的处理技术有生物法、光催化法和等离子体技术等[4,5,6]。

根据文献调研及企业现状调查,基于喷漆产生有机废气中污染物特征通常表现为相对浓度低、风量大、成分复杂等特征,目前除吸附法作为最广泛采用的技术经常单独使用外,其他各技术则需组合使用以保证净化效果。各技术方法具体使用情况如下。

3.1 吸附法

吸附法是利用具有吸附能力的多孔固体物质作为吸附剂,使废气与其接触时污染组分积蓄在其表面,从而达到净化废气的目的,是目前使用最广泛的方法。吸附材料通常为活性炭或沸石。

小型家具、五金件、电动自行车等企业通常单独采用该方法处理喷漆废气,吸附材料一般选取活性炭纤维或蜂窝活性炭,企业内部不配设活性炭再生装置,定期更换下来的废活性炭集中收集后直接委托有资质的单位代为处理。大中型家具、汽车、集装箱等企业通常选择该技术进行喷漆有机废气浓缩的预处理,来满足后续冷凝回收或催化燃烧等处理工序的稳定、连续运行[7,8,9],吸附材料通过解吸再生后循环使用;在吸附材料的选取上,鉴于沸石材料具有无吸附损耗、不燃性、使用安全、热稳定性高等特点,越来越多的企业由活性炭开始转向使用沸石,如北京奔驰、沈阳宝马、大众宁波、广汽日产等涂装项目均已开始使用沸石浓缩转轮系统对喷漆室废气进行预处理,通过使用的信息反馈,均达到了设计要求[10]。

3.2 冷凝法

冷凝法即通过采用降低系统温度或提高系统压力的方法,使处于蒸汽状态的污染物凝结成液态并从废气中分离出来的过程,包括直接冷凝和吸附浓缩后冷凝两类[4]。

由于冷凝法使用投资大、能耗高、运行费用大,对于喷涂作业中“三苯”污染治理,一般不采用此法[4]。但对于集装箱制造这类喷漆规模大的企业,该技术方法的使用具有明显的优势,如深圳南方中集东部工厂自2008年即将采用该技术设置的喷涂漆废气回收装置成功投入使用,该装置处理工艺为“纤维棉过滤-雾化洗涤-吸收预处理+复合炭床吸附+高温蒸汽分段脱附、分级冷凝分离”,废气净化效率达95%以上,所回收的有机溶剂不改变原来的成分组别,能够直接回用于生产,达到了治污、减排和资源循环利用的多重效果[9]。

3.3 吸收法

吸收法可分为化学吸收和物理吸收[3],是利用废气中污染组分与吸收剂中活性组分发生化学反应,或是污染组分溶解在吸收剂中,从而达到将污染组分从废气中分离出来、净化废气目的。

由于喷漆产生有机废气中“三苯”化学活性低,化学吸收方法效果较差,一般不采用该方法[3];而物理吸收法存在效率不高、油雾夹带现象[3],使用范围也不广,目前可查阅到的成功案例仅有厦门某运动器材企业一例,该企业喷漆废气净化工艺为“水幕洗涤+金属网过滤+脱水+煤油喷淋塔喷淋+气液分离”,三苯类物质总进口浓度在250~600mg/m3范围内变化,出口浓度始终低于100mg/m3,能够实现达标排放,同时定期更换下来的煤油可用于柴油机等燃油设备,达到循环经济和废物资源化的目的[11]。

3.4 燃烧法

燃烧法分为热力燃烧法和催化燃烧法,其中热力燃烧法是借助燃气或燃油等辅助燃料燃烧放出的热量将有机废气加热到一定温度(600~1000℃),使废气中污染组分氧化燃烧并转化为无害物质,催化燃烧法则是通过催化剂降低有机物氧化所需的活化能,从而可以在较低的温度(200~400℃)下进行氧化燃烧[3,12,13]。

由于催化剂发展尚不成熟,存在易中毒、易烧结、使用寿命不长等缺陷,导致预处理要求高等因素使得催化燃烧技术推广应用受到一定的限制[14,15];而热力燃烧设备构造相对简单,投资较低,虽耗热高但可进行预热回收,综合对比下,热力燃烧能较大程度符合相关经济技术指标,在国内使用更广泛[14]。

热力燃烧法目前常用的设备包括蓄热式热力燃烧系统(RTO)和废气焚烧热力回收系统(TAR),其中RTO通过利用高效蓄热材料,将燃烧废气的热量贮存在蓄热材料中,用于下一阶段进入的废气预热,提高废气进气温度,回收废热,而TAR则是利用热交换器为烘干室空气加热,并对有机废气进行预热,将处理有机废气和向涂装生产线提供热能两种功能合二为一[16]。该方法在大型汽车生产企业使用较为广泛,但燃烧系统则根据企业自身特点进行选择,如浙江某汽车公司采用了废气焚烧热力回收系统(TAR)来处理喷涂后烘干废气,而河南某客车公司则采用了蓄热式热力燃烧系统(RTO)。

为解决喷漆废气中有机组分浓度低而导致辅助燃料消耗量大的问题,已不断有相关工作人员开展吸附—燃烧联用技术研究并将其投入实践运行[17,18,19,20],通过热交换器回收利用燃烧产生热能用于吸附剂脱附再生,同时达到废热利用和节能的目的[14]。

3.5 生物法

生物法是利用微生物新陈代谢活动进行废气净化处理,处理过程中活性微生物以废气中的有机组分作为能源或养分,将其转化为简单的无机物或细胞组成物质[21]。相对传统的处理方法,生物法具有效率高、成本低、设备简单、无二次污染等优点,已成为当前研究的热点课题之一[5,21]。

生物法主要包括生物过滤、生物滴滤和生物洗涤等工艺[5],各工艺主要区别在于填料材质和液相流动方式不同,其中生物过滤一般采用天然有机填料(如堆肥、土壤、泥煤、骨壳、木片、树皮等),填料具有良好的透气性、适度的通水性和持水性等,液相为静止或很小速度流动,运行过程中可根据工艺需要来补水[21];生物滴滤多采用比表面积大、持水性高的人造高分子材料或惰性材料作为填料,常用填料中海绵和陶粒更为适宜[22],填料本身不含营养物质,需要另外补充营养液循环喷淋;生物洗涤由洗涤塔和再生池组成,洗涤塔内无填料,直接采用活性污泥悬浮液喷淋洗涤废气,后续喷淋液再生的实质是活性污泥处理系统[19]。

由于生物洗涤适用于气流量小、浓度高的污染物[21],而喷漆废气具有气量大、污染组分浓度低的特点,具体生物法处理一般选择生物过滤和生物滴滤开展研究[23,24,25,26,27]。考虑到喷漆废气中污染物组分多且物化性质差异大等特点,单一微生物处理技术难以达到处理效果,研究人员开始进行生物组合工艺研究[5]。

由于各类传统生物反应器随着尺寸的增大,去除能力会降低,且反应器中微生物的适应期长[21],针对多组分喷漆废气的生物法处理工艺研究仍以实验室和中试阶段为主,除南方地区佛山市某家具厂和广州市某汽修厂苯系物喷漆废气成功使用高效生物过滤工艺净化外,目前其他地区尚无大规模使用该方法处理喷漆废气的工程应用成功案例报道。

3.6 光催化法

光催化法原理为:光催化剂在紫外线的照射下,电子由基态迁移至激发态,而产生电子空穴对,这些电子空穴具有很强的氧化性,当有机废气与催化剂的微孔表面接触时被氧化分解,同时催化剂的微孔表面也与空气中的水和氧气接触,将其转化成羟基自由基和活性氧原子,并与有机废气接触氧化使其达到降解的目的[28],目前常用的催化剂主要为二氧化钛、氧化锌、二氧化锡等,其中纳米二氧化钛因其价廉易得、催化活性高等特点应用最为广泛[29]。

氧化剂是有效的电子捕获剂,通过向体系中加入氧化剂,使得催化剂表面的电子被氧化剂捕获,可以有效地抑制电子和空穴复合,提高光催化的效率,目前已发现的能促进气相光催化氧化的氧化剂有氧气和臭氧。根据实验结果,光催化体系中含氧气时的降解效率明显高于不含氧气时[29]。

光催化法具有反应过程能耗低,设备简单等特点,在处理低浓度废气中具有非常大的潜在应用价值。但是高性能催化剂制备较难,对于组成复杂的有机废气,催化剂易中毒,在光催化过程中,对污染物不能充分降解而易产生中间产物、净化效率低等因素使得光催化法使用受到限制[15]、[28,29,30]。

目前光催化法多用于污水处理厂、垃圾厂、制药厂、化工厂、塑料再生厂等恶臭气体除臭。现有相关研究中,除少数为多技术联用小规模试验处理喷漆废气[30,31,32]外,其他多为实验室内针对某单一组分净化效果[28,29,33,34,35,36,37]开展,尚无单独大规模使用该方法净化处理喷漆废气的成功案例可供查阅。

3.7 等离子体法

等离子体被认为是除固态、液态和气态之外的第4种存在物质形态,是由电子、离子、中性粒子和自由基组成的导电性流体,整体保持电中性。等离子体中,若电子与其他离子温度相同,且在5000K以上,称之为热等离子体;若电子的温度达几万摄氏度,而其他离子和整个系统的温度只有几百摄氏度,则称之为低温等离子体[38]。

有机废气处理一般选择低温等离子体技术,其原理为:外加电场作用下产生高能电子,高能电子撞击气体分子(如O2、H2O)形成强氧化自由基·O、·H、·OH等,同时,污染物分子在高能电子的碰撞激发下发生电离、解离和激发,形成小碎片自由基,高能电子、·O、·OH和其他自由基(不同反应条件下产生不同自由基)共同作用将复杂大分子污染物转变成简单小分子安全物质,或使有毒有害物质转变成无毒无害或低毒低害物质,从而使污染物得以降解去除[31,38,39]。低温等离子体产生的方式主要有电子束照射法、介质阻挡放电、电晕放电、微波放电、弧光放电、高频放电等,其中前3种方法运用比较广泛[38]。

低温等离子体技术对大气量、低浓度的污染物有较高的处理效率,该技术具有降解效果好、运行成本低、设备占地面积小,对气体污染物适应性强,便于操作控制,易与传统工艺结合等优点[31,38,40],但要实现深度净化处理仍遇到能耗高和副产物难以控制的双重困难[40],如直流电晕发电产生等离子体降解苯的产物有二氧化碳、一氧化碳、乙炔、氰化氢、甲酸等[14],空气放电产生等离子体降解苯乙烯的产物有苯甲醛、二氧化碳、一氧化碳和一氧化二氮,且当苯乙烯的处理效率达到一定程度时,苯甲醛中间产物开始影响其净化效果[40]。另外,该技术对水蒸气较为敏感,除湿设备投资较高[14]。实验表明,苯衍生物苯乙烯、甲苯和苯的处理效率均随着湿度的增加而减少,其中苯乙烯的处理效果受湿度影响最大[40]。

近年来,关于低温等离子体技术治理有机废气的应用研究发展迅速,目前可查阅到的资料中,主要集中在恶臭去除[41,42,43]和苯系物模拟喷漆废气净化[44,45,46,47,48]两大领域,且不同有机污染物净化机制有所不同,如苯乙烯的净化过程主要是由苯环外的C=C键与O和OH自由基的反应引发的,甲苯的净化过程同时涉及到苯环的开环反应和-CH3的氧化反应,而苯的净化过程主要是苯环的开环反应,目前仍然对有机物净化反应的引发机制缺乏规律性的认识,在应对不同分子结构时难以提出最有效的等离子体系统设计方案[40]。具体案例研究中仅邵振华等人在实验室小试和工业中试的基础上,将等离子体联合光催化技术成功应用于某木门企业工程案例,但其装置规模较小,处理风量仅5000 m3/h[31]。虽有已有多家环保设备可提供低温等离子体设备,但缺少对于特定等离子体系统或者特定目标污染物的设计规范[40],尚未有相关喷漆企业采用该技术的具体成功案例对其实际处理效果及有机废气降解程度及产物类型进行公开。

3.8 多技术联合法

由于喷漆废气中有机污染物成分复杂,且以混合物形式排放,考虑到处理效果和能耗等多面因素,有机废气处理研究开始由单一技术方法转向多技术联合使用。近年来发展迅速的联合技术包括:吸附浓缩-催化燃烧技术、吸附浓缩-高温焚烧技术、吸附浓缩-冷凝技术、吸附-低温等离子体技术、低温等离子体-吸收技术、低温等离子体-催化技术、光催化-生物技术、低温等离子体-生物技术、生物滴滤-生物过滤技术,其中已成功由实验规模放大至中试或应用于工程案例的有:吸附浓缩-催化燃烧技术[14]、吸附浓缩-高温焚烧技术[20]、吸附浓缩-冷凝技术[9]、低温等离子体-催化技术[31]、光催化-生物技术[30]、生物滴滤-生物过滤[5]组合技术,实践结果表明,多技术联用处理效果明显优于单技术使用[5,30]。

4 结语

喷漆废气已成为造成大气污染的一个重要源项,采用合理的技术方案净化喷漆废气,以减少其对大气环境及人体的危害非常必要。通过综合对比分析当前使用和研究较为广泛的技术方案,喷漆废气中等浓度连续或非连续排放均可选择吸附浓缩-燃烧法和吸收法,低浓度连续排放可选取生物法、等离子体法、光催化法,低浓度非连续排放则采用吸附法较为便利。涉及喷漆工艺的工业企业在实际运行过程中,应结合企业自身情况选择合适的净化处理技术方案。

为更有效地控制喷漆废气中污染物的排放,以下几个环节的工作至关重要:(1)企业源头控制:生产中尽量选择水性涂料或其他有机溶剂种类和含量少的涂料,并严格喷漆房和晾/烤漆房设计,防止无组织逸散;(2)管理层污染源集中管理:将涉及喷漆工序的企业集中规划在工业园区内,以便于统一采取净化方案,尤其是喷漆量小且间歇性操作的企业,可将喷漆工序分离出来后在园区集中喷漆房进行,或在园区内建设集中吸附剂再生和脱附废气后续处理工程;(3)科研单位技术放大:与环保设备生产单位联合,使实验成功的技术方案逐步放大至工程设计,如高效催化剂研究生产、生物处理菌种培育、工程规模处理设备研发生产等。

摘要：指出了喷漆废气是造成大气污染的主要原因之一,总结了国内喷漆废气处理中漆雾净化和有机废气净化的技术方法,分析了干、湿法漆雾净化和吸附法、冷凝法、吸收法、燃烧法、生物法、光催化法、等离子体法等有机废气净化技术的工作原理、优缺点及研究内容和使用情况,并对企业、管理层和科研单位工作方向提出了建议,以期为喷漆废气污染治理提供参考。

废气净化 篇4

非稳态条件下生物滴滤塔净化甲苯废气的实验

摘要：在接近于工业应用的非稳定条件下,以陶粒为填料,恶臭假单胞菌为单一菌源,甲苯为目标污染物,对生物滴滤塔的抗负荷冲击与抗饥饿能力进行研究.结果表明,停留时间及进气污染负荷的瞬间变化不会造成滤塔处理性能明显下降,仅为7%左右,12h内基本恢复,最大去除能力为136.49g/(m3・h);碳源与氮源的突然中断以及短期的.闲置,对滤塔处理性能的影响均较小;填料层中水分的含量是影响滤塔处理性能的一个重要因素.作 者：张书景    李坚    李依丽    金毓Z    孙莉  作者单位：北京工业大学环境与能源工程学院,北京100022 期 刊：环境工程  ISTICPKU  Journal：ENVIRONMENTAL ENGINEERING 年，卷(期)：, 25(3) 分类号：X7 关键词：生物滴滤塔    甲苯    非稳态条件    负荷冲击    饥饿   

废气治理中硫化氢净化技术分析 篇5

1 硫化氢处理技术现状

1.1 干氧化法

1.1.1 克劳斯法

是1883年英国人发明的将硫化氢转化成硫磺的方式。被广泛应用于天然气加工以及石油加工等领域。在脱硫过程中回收喊硫化氢的气体, 解决废气造成的大气污染问题。此方法的回硫纯度能达到99%, 是生产硫酸的重要资源之一。近年来, 选择氧化H2S元素硫的技术有了很大的进展。

1.1.2 氧化铁脱硫法

作为行之有效的经典脱硫方式, 不仅操作简单且工艺能耗较低, 被广泛用于城市燃气脱硫。脱硫剂的主要成分为氧化铁。其中, 以赤泥作为脱硫剂, 会含有较高的活性铁, 使用寿命相对于人工氧化铁以及沼泽铁而言要周期较长。以赤泥作为主要原料进行氧化铁高温煤气脱硫, 存在表面化学反应扩散并转移向动力学过程, 且扩散活化能较大。

1.1.3 复合锌脱硫法

有研究证实, 氧化锌具有一定的脱硫能力。但由于再生能力与硫化动力学较慢, 氧化锌在高温环境下会还原成锌容易气化。因此, 开发出复合金属脱硫剂, 铁酸锌就是锌复合脱硫剂的一种。

1.1.4 锰矿法

天然锰中含有90%左右的二氧化锰, 脱硫过程中将四价猛还原成二价锰具有一定的脱硫能力。其机理是将有机硫转化能硫化氢, 然后以你烦的方式进行脱硫, 其公式为[1]。操作温度为400℃, 但锰矿脱硫剂在饱和后废弃。

1.2 湿法氧化法

湿法氧化法主要有氧化铁悬浮液吸收法、有机催化剂氧化法以及砷碱法三种。具有代表性的为氧化铁悬浮液吸收法。以盐作为氧化或催化载体的碱性溶液, 使得氧化硫转化为硫的方式被称作有机催化剂氧化法。砷碱法以含砷的碱性溶液为主, 是较为传统的方式之一, 被广泛应用于原料气体的脱硫过程中。主要成分为Na4As2S502[2]。此方式脱硫效果显著, 砷是有毒物质, 已经逐渐取缔使用。

1.3 吸收法

1.3.1 化学吸收法

化学吸收法主要以强碱性溶液为吸收剂, 常用方法有盐酸纳法、乙醇胺法等。该方法的主要优势在于设备和操作较为简单, 经济投入小。但缺点在于部分碳酸钠变成重碳酸钠而导致一部分硫酸盐被消耗吸收效率降低。

1.3.2 物理吸收法

目前, 主要以有机溶剂吸收为主。客服了化学吸收的不经济性等问题。但对硫化氢气体浓度要求较高。在处理过程中, 按照纯度要求, 将残留的硫化氢进行化学吸收发处理。常用的物理吸收法以碳酸丙烯酯和冷甲醛法为主。

2 硫化氢处理技术发展趋势

近年来, 随着新技术的手段的不断开发, 处理低浓度恶臭气体的主要发展趋势向生物法靠拢。生物法不仅操作简单且费用和投资较低。作为近年来出现的新型脱硫工艺, 具有一定的溶解氧控制能力, 但在工艺和提高单质硫产率方面仍需要不断深入研究优化。

2.1 生物膜法

通常情况下, 以吸收生物膜摸摸性描述生物膜降解。我国学者黄兵和孙佩石等人在研究中发现, 通过生物膜模型数据实验得到的赐福生物模型的动力学公式表明, 净化硫化氢的菌群主要以脱硫杆菌为主。生物膜在低浓度硫化氢净化过程中, 主要一下几种影响因素:液体喷淋量、进气负荷、p H值等。当近气负荷较小的时候, 微生物能在生物膜上进行高质量硫化氢气体降解, 进气负荷越大净化效果越好。但是, 当负荷达到一定程度时, 污染物的浓度高氧会被生物膜消耗, 靠近填料的生物膜不能有效利用硫化氢, 这说明填料塔已经达到除率临近值。

2.2 生物过滤法

将滤料装填在滤塔中, 在气体从滤床经过时, 硫化氢会被生物膜吸收并被微生物代谢。其中H2S气体的出去效率与污染物反应速率有直接关系。生物过滤式用过去除污染物, 通过生物吸附的方式完成滤化过程。

2.3 生物活性炭法

利用活性炭的生物能力, 进行硫化氢处理。一般经过以下步骤: (1) 硫化氢废气从气模进入液膜; (2) 溶液中的硫化氢被扩散到生物膜并被吸收捕获; (3) 硫化氢在进入微生物细胞内后, 被代谢过程分解, 在经过臭氧去除臭味杂质。其原理是利用催化剂及臭氧或紫外线照射下进行分解, 既有极强的氧化性, 使得硫化氢等气体变成无臭物质。影响净化效果的主要因素为氧化剂种类和臭氧浓度。对硫因此, 提高臭氧浓度会造成一定程度的能量消耗。

3 结语

综上所述, 生物法是近年来发展起来的新型脱硫工艺, 主要用于浓度较低的硫化氢废气, 与传统工艺相比, 生物法的运行费用低且操作简单能有效避免二次污染, 具有一定的经济性。如今, 随着环保理念的不断加重, 有关硫化氢废气处理技术也逐渐被人们所鬼按住, 新技术相比传统技术无论是处理效果还是操作程度以及经济效益方面都有一定的优越性, 适合在废气处理领域发展。

参考文献

[1]朱胜杰, 邹兵, 姜素霞.硫化氢清除净化方法研究进展[J].山东化工, 2011, 09 (01) :191-196.

废气净化 篇6

该装置增加了废气通过行程, 采用两级净化模式及双供电系统, 使通过净化装置的废气分布均匀、流速减缓, 并提高电场放电强度, 从而大大提高了废气净化效率。

1 尾气净化装置现状

现在常用的废弃净化装置是由安装在封闭壳体内的筛形极板组成, 其中负极板采用平板布置, 而正极板采用齿形布置。通过正极板齿尖对负极板的放电作用, 流经齿缝的慢速气流, 在经过齿尖放电区时, 会被电离为正负离子, 从而向两个极板上附着。虽然在这种模式下, 空气可以被有效分流, 6成以上的空气会流经强电场区, 但是, 这种模式下空气流动不均匀, 中间部分的空气流速较大, 难以实现较为有效的空气过滤。因为不在电极尖端的空气不属于电场区, 在此区域内几乎没有空气净化功能, 所以, 传统空气净化器装备的净化效率值得商榷。在此现状条件下, 为了增加等离子净化器的功能, 我们采用多级布置和配合布袋前级的方式对尾气进行净化。

2 技术革新及应用实现

2.1 加强气流稳态控制

首先, 应该控制气流均匀地进入电场区。通过多微孔板, 气流可以在多级整流后, 均匀地进入电场区, 此时气流的流速已经放缓, 有利于电场区对气流的充分过滤。目前, 微孔板的空隙采用三角孔布置, 使用较长的孔径比, 使得气流在孔径中得到有效的整流。其次, 在电场区制造紊流。在气流进入电场区时, 因为电场区的足够大的截面积和前置的整流效果, 电场区的气流已经较为缓慢。而通过电场区的倒三角叶片, 使得电场区气流得到扰动形成漩涡。因为漩涡的滞留作用, 使得粉尘在电场区可以更加长时间的滞留, 受到更长时间的气溶胶电泳作用。

2.2 改善电场结构

通过对称分布的通气间隙, 我们可以几乎无限扩大尾气净化装置内的通气面积, 而不会因为通气面积的增加而增加通气间隙。为了将放电电极之间的电场做到最强, 就应该使得放电电极之间的距离最短。而缩小的通气间隙, 以及横向多层次的通气间隙布置, 使得系统内的电场场强得到有效的提升。通过间隙中的交变电场, 交替为不同的极板对之间施加不同的电势差, 从而使得系统在气溶胶电泳模型中实现较强的电牵引作用。

最后, 通过电极的多齿结构和筋片结构, 使得气流在电极之间的可控性更加增强, 使得电场可以多级作用, 在前级的电离效果没有解除之前, 后级极板可以直接对流动空气中的尾气杂质进行牵引和吸附。通过多次电极的连续处理, 以及多级尾气净化装置的联合使用, 可以更加高效地完成尾气净化。

2.3 实现微电脑控制

通过分布在尾气净化装置内部的粉尘探头, 我们可以实时调整尾气的处理效率。如果尾气效率出现问题, 系统会缩减进风压力, 通过并列或者串联更加多的净化装置, 加大系统电压等方式对尾气处理进行加强;如果尾气排放质量合格, 系统会适当地解列尾气净化装置, 降低尾气净化装置的电压, 使得系统更加的绿色节能。

2.4 表面处理

酸钛钡作为一种导电涂料, 可以有效地减少极板的油污吸附率, 杜绝因为运行过程中极板吸附油污导致的表面电阻增大和电场场强下降的问题。通过系统的倾斜安装和防吹灰设计, 大量的吸附油污通过表面经喷涂处理的光滑表面滑落入积灰袋中, 实现系统的低维护率。

同时, 酸钛钡还存在一种电学特征。它因为电磁激化作用, 可以在同等电势差的基础上, 形成更强的电荷积聚和反向局部扰动, 使得粉尘在经过电场牵引接近电极板时, 受到一种“微斥力”作用, 使得粉尘对极板的吸附率更低。

3 结语

废气净化 篇7

1 冷凝法

该种净化技术的基本原理是不同温度以及不同压力下, 气态污染物的饱和蒸汽压也会有很大不同, 一旦增加大气压力或者降低温度的情况下, 可以凝结某些污染物, 这样就可以达到回收或者净化的目的。冷凝法处理技术需要的操作条件以及设备相对而言较为简单, 而且回收物质纯度相对较高, 但是气体净化程度相对比较低, 需要消耗较高的能量, 对于浓度较低的废气净化也是如此。对于高浓度有机废气净化处理比较适合采用冷凝法, 尤其是单纯组分的气体回收比较适用。冷凝法是燃烧或者吸附净化的一种预处理方法, 可有效减轻后期处理负担。

2 吸收法以及吸附法

当前对于废气处理基本上很少会采用吸收治理法, 主要是因为没有选择到合适的吸收剂。VOCs处理中已经广泛应用到吸附法这种废气净化技术。低浓度的有价值的有机废气一般主要采用吸附法回收, 该法可以使有机废气成为有价值的资源。吸附法的去除率比较高, 并不会造成二次污染, 而且操作简便, 可以自动控制。但是这种净化处理技术在吸附容量方面有很大局限性, 而且对于高浓度有机气体处理并不是非常适用。如果废气中混杂其他的有胶粒物质或者混有其他杂质的情况下, 吸附剂很容易失效, 吸附剂也需要再生。吸附法中最关键的是选择最合适的吸附剂, 吸附剂的细孔结构比较密集, 而且内表面积比较大, 其化学性质比较稳定、吸附性能也比较好, 具有耐高压、耐高温、耐水、耐酸碱、破碎难度小、空气阻力小等诸多优点。硅胶、活性氧化铝以及活性炭等是目前比较常用的几种吸附剂, 如果含有气溶胶杂质或粉尘、净化复合性有机废气或者有机废气浓度比较高的情况下, 一定要先采用碱洗、酸洗、水洗等多种方式对气体进行预处理。如果气体含有大量粉尘, 一定要先除尘;如果是高温有机废气, 应该先采用冷却、过滤降温处理。

3 燃烧法

如果废气中含有较高浓度的可燃有害组分, 或者这个组分燃烧热值相对较高的情况下, 可以直接采用燃烧法。想要有效维持燃烧的话, 必须要求燃烧释放的热量可以补偿向环境中散发的热量。如果废气中的可燃有机组分相对较低的话, 自身无法维持有效燃烧, 可以选择热力燃烧, 热力燃烧过程中通过燃烧一些辅助染料, 可以将温度达到燃烧需要的温度, 这样就可以氧化其中的气体污染物。配焰燃烧系统以及离焰燃烧系统是目前最为常用的两种燃烧方式。

4 生物净化技术

该技术主要是基于微生物处理废水的前提下发展起来的, 和废水生物处理技术不同的是, 废气中的有机物可以先从气相转化到液相。有机废气采用生物法净化处理的实质也就是将废气从气相转化到固相表面液膜或者液相, 然后通过微生物将固相表面液膜或者液相表面液膜中的有机污染物进行降解。生物净化技术的主要净化原理是根据传统气体吸收双膜理论提出的一种生物膜理论, 生物反应器处理废气的流程主要有三个阶段: (1) 废气中有机污染物和水接触, 并且溶解。 (2) 有机污染物溶解在液膜中, 在浓度差的作用下, 有机污染物可以进一步扩散到生物膜中, 这样就可以捕获、吸收其中的微生物。 (3) 有机污染物进入到微生物体内, 在自身代谢过程中可以作为一种营养物质或者能源进行分解生成水、CO2等简单的无机物或者细胞组成物质。

5 等离子体处理法

低温等离子体处理法的基本作用原理是通过外加电场作用, 介质放电的过程中会产生大量高能粒子, 这些高能粒子会结合有机污染物分子发生一些比较复杂的化学反应, 将有机污染物降解成一些无害、无毒的物质。电晕放电法、介质阻挡放电法以及电子束照射法等都是比较常用的低温等离子体技术, 这些处理方法并不会造成二次污染, 而且耗能也比较低, 在室温条件下可以和催化剂发生反应, 这样有利于减少能源消耗。

工业废气中VOCs治理技术中, 主要采用冷凝法对高浓度有机废气进行预处理, 回收有机物。虽然吸附技术以及吸收技术是成熟合成型, 然而因为该种治理技术的处理设备容量相对有限、吸附剂需要再生、需要处理吸收剂等诸多问题, 在很大程度上会限制吸附技术以及吸收技术的应用。催化燃烧技术适用于高低浓度有机废气处理, 同时具有净化程度高、操作简便、投资少、设备简单等诸多优点, 应用较为广泛。等离子体法可常温常压下操作, 去除率高、适应性强, 运行管理方便, 运行费用低, 应用范围广。

摘要：工业废气中挥发性有机化合物 (VOCs) 是污染环境空气的主要污染物, 这样会在很大程度上危害人们的身体健康安全, 为此加强工业废气中VOCs的净化治理显得尤为重要。目前, VOCs净化技术主要包括冷凝法、吸收法、吸附法、燃烧法、生物法、等离子体法等, 为了提高工业废气中VOCs净化效果, 应该从经济性、可行性、合理性等多个方面选择最合理的废气治理方案。

关键词：工业废气,挥发性有机化合物,净化技术

参考文献

[1]朱世勇.环境与工业气体净化技术[M].北京:化学工业出版社, 2001, 502.

废气净化 篇8

化工行业对于我国国民经济的发展起着重要的支撑性作用,由于化工行业的快速发展,污染越来越严重,对环境和人类健康带来了严重的危害。全球各个国家都越来越关注挥发性有机化合物的治理,并对挥发性有机物做出了明确的规定,各类新型废气治理技术开始应用到工业废气的处理中。当前普遍采用的方法有吸收吸附法和催化燃烧法两种方式。其中吸收吸附法对于化学性稳固且不易溶水的有机废气处理效果并不佳,吸收吸附法中吸附剂成本比较高,又会容易形成二次污染,在推广上受到了很大的阻碍。催化燃烧法在使用成本上比较昂贵,又不适合低浓度废气的处理。以上这几种传统的物理化学处理废气方法因种种原因的限制,在工业废气的处理中受到了限制,为此,需要研究新型成本低廉、处理效率高的方式,生物净化法正是基于这一背景诞生。

1生物法净化的处理原理

生物法净化就是通过氧化分解进行废气处理。将废气中的有机成分作为微生物的营养,通过微生物将其转换成简单的有机物。依据生物膜理论,可将生物法处理废气的过程分为以下几步:(1)将废气中的污染物融入到水中,使其进入到液膜当中。(2)利用浓度差促进液膜中污染物扩散,生物膜中的微生物将其捕捉并进行吸收。(3)微生物将污染物做为养料,在新陈代谢过程中将其分解,分解出的代谢物一部分回到液膜当中,另一部分以气体的状态被释放到大气中。生物净化法主要是通过传质和降解工艺来达到废气处理的目的。

2生物法净化的处理工艺

生物法净化常用的加工工艺主要有生物滤池、洗涤和滴滤等加工工艺方法。过滤法主要用于除臭,但是治理废气的范围有限。滴滤法治理废气的范围较广,降解能力比较强,已经形成产业化发展模式,但是因反应器的不稳定,还有待改善。这三种方法各有各的特点,需要根据具体的处理要求进行选择。

2.1生物滤池法

生物法中最早使用的工艺就是生物滤池法,发展到目前为止,工艺与设备已经非常成熟,生物滤池法就是将多层天然有机多孔填料加入到开放或密封的容器中,常使用的添加料为肥料、沙土、树皮、煤土等混合物或单一物。这些填充料具有优良的透气性、通水性和持水性等特点。废气在通过过滤器时,其中的颗粒可以随之去除,再从容器底部滤池进入设备,在经过含有微生物的填充料时,一些有害物质被微生物吸收降解。生物滤池中的液相可以是静止也可以是流动性的,加工过程中可以根据工艺需要进行加水,并确保有不间断的气体进入。生物滤池法有使用设备少,操作便捷,资金成本比较低等特点,并且适合大范围低浓度的废气治理。但是也存在一定的缺点,比如在运转时虽然不用添加任何营养物,但是所使用的滤池要有足够大的面积,填充材料经过微生物长时间的分解后需要重新填充,而p H值也不易掌控,需要添加固体缓冲剂,缓冲剂若使用完之后需要随时更换。

2.2生物洗涤法

生物洗涤法是由洗涤塔及再生池组成,不需要任何添加料,是活性污泥治理系统。废气通过洗涤塔的底部进入,通过鼓泡或循环液喷淋将废弃融入到液相中,跟随悬浮液进入再生池,再经过通氧再生,废气中的污染物被氧化分解。生物洗涤塔具有易掌控和压降小等特点,但是需要添加营养,成本相对较高。为了能够顺利进行降解,曝气设备是必不可少的,同时要掌握好温度和p H值等,为微生物提供良好的生存环境。生物洗涤法能够对小气量、高浓度的废气污染进行治理,并且还能处理含有颗粒的废气。这种方法适合大规模工业废气的处理,具有极高的稳固性,唯一的缺陷就是设备成本偏高。生物洗涤法还可以处理含有污染颗粒的废气,但是如果出现大量沉淀的问题,也会影响处理效果,一般情况下,处理溶解性较好的污染物,还是有非常高的净化效率,过程适宜进行建模,操作稳定性较高。

2.3生物滴滤法

生物滴滤法主要是由生物滴滤塔组成,在塔内需要添加大比例表面积及高保水性的填料微生物。常用的填充料有生物陶粒、泡沫、活性炭等惰性材料。废气从滴滤塔底部进入,塔顶将无机营养液喷出,顺着微生物填料流下,将污染物溶解。生物滴滤法具有易操控、低成本、高效率和极低的压降等特点,同时喷淋液可以实现反应器p H值和温度的控制,维持微生物的活性。生物滴滤法不但可以净化挥发性有机化合物,同时对非挥发性化合物也有同样的作用,必然成为产业化发展的趋势。

3结语

生物法对废气污染物具有高效的分解率,与化学和物理处理法相比,成本偏低,虽然生物净化法在工业废气中的应用还处于初级阶段,随着研究的不断深入,相信在不久的将来这些影响因素都会迎刃而解,研发出新型联合生物反应器,提升工业废气的治理效果。

参考文献

[1]张兰河,宋达,杨日光,等.接种辫硫杆菌与活性污泥生物滴滤塔去除硫化氢效果对比[J].化工进展,2013(5).

[2]魏永臣,程蓉,周伟,等.新型填料特性及其在生物脱硫中的应用[J].环境工程学报,2012(6).

废气净化 篇9

关键词：催化型,低温等离子体,反应器,废气,净化

低温等离子体方面的研究始于臭氧, 后来被广泛应用于对NOx、H2S等废气的排放。与传统的废气治理技术相比, 低温等离子体技术的反应速度较快、温度较低, 能够在统一的过程中完成对多种气态物质的净化, 但是能耗较高。催化型低温等离子体反应器能够有效解决这一难题, 具有较好的发展前景, 二者的有机结合可以使得气体污染物发生反应, 能量效率得以提升。

1 催化型低温等离子体反应器处理废气的基本原理

1.1 催化型低温等离子体反应器在废气处理方面效果更好。

鉴于低温等离子体中粒子寿命较短以及研究方式的限制, 其与催化剂的结合原理主要建立在对反应产物和反应过程的光谱分析的基础上的。

1.2 通常情况下, 催化型低温等离子体反应器能够提供一个空间, 具备较多类型的高性物种。

气态形式的污染物在等离子体的作用下, 发生各种方式的降解, 主要是通过电子、离子和自由基的碰撞来实现。在等离子体中, 其活性粒子的平均能量要高于污染物中的键能, 于是在它们之间发生激烈的碰撞现象, 将污染物的分子键打开, 化学反应立即发生。在催化剂加入等离子场后, 高能粒子能够极化表面的颗粒, 形成强加强区, 同时构成电子发射。催化剂发挥其对污染物的收集作用, 这就使得降解时间被延迟, 有利于完成对污染物的降解。同时, 高能活性粒子能够引发位于等离子体附近的催化剂, 活化能被降低。

2 催化型低温等离子体反应器特征

2.1 一段式反应器

在一段式反应器中, 催化剂可以在电极和反应器内壁进行沉积, 也可以在放电区域以颗粒的形状进行填充, 这都是催化剂在低温等离子体发生区的存在形式。这样, 即使是寿命不长的粒子也能与催化剂起作用。一段式反应器的应用有助于高能活性粒子与催化剂的的结合, 但是由于活性粒子在定量方面的不定性以及颗粒表面的二次放电现象, 导致其与催化剂耦合方式的研究项目存在较大难度。

2.2 两段式反应器

两段式反应器通常是在低温等离子体反应区后置一段催化反应区, 气体的流量、功率等因素会对二者的间距和催化剂品种产生影响。在催化区和低温等离子体区存在较大的距离, 很多短寿命的离子无法到达催化区域。对于接受催化剂作用的活性粒子进行探讨, 二者协同作用比较易于操作。但正是因为这一点, 两段距离无法达到完全的同时作用。

3 反应器中催化剂的相关数据指标

3.1 催化剂的材料

对于应用于低温等离子体反应器、发挥联合作用的催化剂来讲, 主要包括铁电材料、金属氧化物以及一些贵金属等物质。不同的材料主要针对不同的降解目标, 材质不同, 反应方式存在较大差异, 目标效果也不尽相同。

3.2 催化剂的外部形状和粒度

对于一段式的反应器, 催化颗粒发挥着电介质的作用, 其在形状和粒度上的特征会对气体放电产生较大的影响。尖锐的边缘能够获得较高的局部电物, 能够实现较大能量的激发。

4 运行过程需重视的问题

4.1 温度产生的主要影响

对于低温等离子体反应器来说, 在实际操作过程中会产生一定的热能, 致使整个系统的温度升高, 其幅度与电源的实际功率、反应器的构造和废气流量有着密切的联系。通常情况下, 温度的提高能够促进废气的分解速度, 达到催化剂的活化温度, 净化系统的功能得以提升。但是, 温度也不能一味地升高, 否则适得其反。温度过高会使得颗粒介电常数加快降低, 放电功率和去除效率都降低;同时, 温度过高会使得活性粒子出现较为混乱的运动, 呈现加剧的趋势, 碰撞几率降低。因此, 要合理掌握和控制催化剂低温等离子体反应器的温度。

4.2 填充催化剂过程中造成的压力损失

在实际操作过程中, 必须充分考虑催化剂填充过程中产生的压力损失及能耗。对于损失的具体数值, 有许多相关的经验公式可以被利用, 通常与颗粒的空隙、形状和密度有关。在实际运用中, 要结合实际情况, 降低催化剂填充过程中的能耗, 减少压力损失产生的能耗。同时, 可以通过前置除尘段实现问题的解决。

4.3 副产物对催化剂产生的负面作用

在废气中, 存在很多结构复杂的物质, 其分解的产物可能对填充的催化剂产生负面毒害的作用, 促使催化剂的活性被降低, 甚至丧失, 导致整个系统的工作效率出现下滑。

5 结语

在废气治理的研究领域中, 催化型低温等离子体反应器的应用是一种进步, 是在传统低温等离子体反应器的基础上发展起来的, 并对其进行一定的改造和创新, 有助于系统能量效率的提升, 实现能耗的降低, 净化效果增强, 发展前景比较广阔。但是, 也要做好几个方面的努力:对催化型低温等离子体反应器的架构的设计进行不断优化, 提高系统作用的效果;提升净化废气的机理, 设置合理的数据参数, 实现合理性;重视操作操作过程中温度、压力等问题。总之, 要不断增强这项技术在治理废气方面的作用和功能。

参考文献

[1]竹涛, 李坚, 何绪文等.吸附增效/催化-低温等离子体技术降解甲苯废气[J].高电压技术, 2009, 35 (11) :2764-2769.

[2]李静, 韩世同, 白书培, 等.低温等离子体协同催化处理VOC技术中填充材料的研究进展[J].化工科技, 2006, 14 (5) :33-39.