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中图分类号:X701文献标识码: A
前言
随着我国工业化的发展,有机废气对大气环境的污染也是越来越严重,严重影响了人类的生存和动植物的健康成长。废臭气物质种类繁多,来源广泛,对人体呼吸、消化、心血管、内分泌及神经系统都会造成不同程度的毒害,其中芳香族化合物如苯、甲苯、苯乙烯等还能使人体产生畸变、癌变。因此,必须要加大对有机废气的处理力度,提高有机废气的处理技术。目前来说,在有机废气的处理方面来说,已经形成了一些比较成熟的工艺的技术,并且取得了一定的效果。
1. 活性炭吸附法
活性炭吸附的方法就是废气的浓度相对于较低的情况下使用。活性炭具有很强的吸附作用,而且能够在有机废气浓度发生改变的情况之下,调节吸收废气的力度,使得废气的浓度保持相对的稳定性。目前来说,在处理有机废气的过程中,常常使用的吸附剂有:颗粒活性炭、粉状活性炭、活性炭纤维等。在进行废气处理之前必须要经过相关的处理,使得形成一定的形状并且达到一定的强度。在经过处理之后,活性炭的结构中就会形成大量无法使用肉眼识别的小孔,这些小孔通过分子之间相互的作用力,吸附有机废气中的气体分子,从而达到净化的效果。活性炭吸附过程包括两个部分。第一,吸附净化过程。即鼓风机将有机废气输送到吸附装置中,有机废气在吸附装置内被活性炭吸附,使气体变得清洁。第二,热脱再生过程。由于活性炭吸附剂的吸附能力是有限度的,当吸附剂吸收的量达到吸附的极限时,活性炭不具有吸附能力。为了使活性炭恢复吸附能力,必须转入脱附再生过程。脱附再生即将含有催化剂的空气输入到吸附装置中,使活性炭中的有机气体脱离活性炭,恢复活性炭的吸附能力。活性炭吸附法是最早采用的有机废气处理技术之一,该方法工艺较为简单,一次性投入少,但介质使用寿命短一旦饱和需再生,甚至更换处理效率不稳定,对高浓度臭气处理效率较低。
2. 液体吸收法
通过将吸附剂和气体相互接触,使得气体当中的有害分子逐步转移到吸收剂中将有机废气进行分离,属于一种电性的物理化学作用的过程。之后通过解析的方式将液态当中的有害分子进行清除,然后在进行回收,使得吸收剂得到重复回收利用的作用。从作用原理来看,可以将之分为物理方法和化学方法两种。其中,物理方法就是利用物质相溶的原理,通常是将水作为吸收剂,并将有机废气当中有害的气体予以去除,但对于部分不溶于水的有机废气物质,例如、三苯、等,则必须采用化学方法去除,通过溶剂与物质发生化学反应的方式予以去除。如使用化学法,运行成本高有可能会造成二次污染。
3. 吸附法和冷凝法
吸附法主要就是使用具有细孔结构的吸附体对有机废气进行吸收的过程。这些吸附体一般内表面积较大,价格相对于较为便宜,对于有机气体的吸附率也很高。吸附法在去除有机废气应用的过程中相对于较为成熟,而且净化效果较好,但是设备的要求较高,吸附的整个流程较为复杂,吸附法目前主要应用于低浓度有机废气的处理上。
在不同的温度之下,有机化合物具有不同的饱和蒸汽压,利用这一特性就可以将气态的有机污染物通过冷凝从废气中分离出来。一般冷凝的过程可以通过提高压力或者降低温度来实现。冷凝法在处理有机废气的过程中,虽然净化的效率较高,但是条件比较苛刻,运行的费用也相对于较高,消耗的能量大。因此,这种方法需要和其他方法相互联合应用,用以回收有经济价值的产品。
4.离子法氧化还原法
利用高频高压静电特殊脉冲放电产生高密度高能活性离子氧,高能活性离子与臭气接触,打开臭气分子化学键,分解成二氧化碳和水,从而使气体达到净化的目的。该方法处理设备体积相对较小,自重轻,适用于布置紧凑、场地狭小等场合,但设备一次性投入成本较大,运行成本高
能够产生羟基自由基的工艺都可以进入高级氧化技术工艺的范畴,如臭氧(O3)氧化技术、过氧化氢(H2O2)氧化工艺、二氧化氯(ClO2)氧化工艺、紫外(UV)辐照工艺、超声氧化工艺、微波工艺等。由于高级氧化工艺具有氧化性强、操作条件易于控制的优点,因此引起世界各国的重视,并相继开展了该方向的研究与开发工作。
5.生物法
生物除臭法是通过微生物的生理代谢将具有臭味的物质加以转化,达到除臭的目的。采用生物法处理臭气的方法主要有生物滤池法、生物滴滤床法、土壤处理法,除臭效果较好。这里着重介绍一下最先进的生物滴滤床法
生物滴滤装置由池体、生物滴滤床、营养液循环喷淋系统、参数控制系统等组成,其原理是利用附着在反应器内填料上的微生物,在新陈代谢过程中将废气中的污染物降解为简单的无机物和微生物细胞质的过程,代谢产物和老化的生物膜可被循环液及时转移,对处理污染物中含有恶臭气体(如硫化氢、氨等)的效果显著。其中,含硫恶臭污染物中的硫转化为环境中稳定的硫酸盐;含氮污染物中的氮转化为环境中稳定的硝酸盐或氮气。
其反应式为:
微生物
含硫有机或无机化合物+ O2------------ CO2+ H2 O+ SO4+ 细胞物质
微生物
NH3或含N有机化合物+ O2------------ CO2+ H2 O+ NO3+ 细胞物质
生物滴滤床定期投加富含N、P及其他微量元素的营养液,以满足微生物代谢活动;营养液定期更换,废液进入污水厂好氧池,最后处理达标后排放,因其产生量少,污染负荷低,对污水处理系统影响很小。
生物滴滤床吸收了生物滤池的优点,填料由不易腐烂,有利于微生物的生长和挂膜的人工滤料构成。填料具有较大的空隙率和较强的吸附能力,在生物滴滤床的使用周期中无需更换填料;生物滴滤技术加大了填料上挂膜菌群的单位数量,提高了微生物的降解能力,减少了气体在生物填料中的停留时间,生物滴滤床的占地面积也可大大减小;生物滴滤设备可做成一整体装置,无需现场拼装,减少了现场安装调试时间;生物滴滤技术可针对污水处理厂恶臭气体的具体成份及种类,先期筛选出高效的脱臭菌,除臭设备在出厂前可对填料进行预挂膜,并在现场实际运行的模式下进行二次驯化,以增强微生物对污染物的降解能力;此外填料的压损较小,可降低配套风机的功率,减少运行成本。
6.植物提取液除臭技术
植物提取液的原材料是天然植物提取液,经过先进的微乳化技术乳化,使得它可以与水相溶,形成透明的水溶液;喷洒形成具有很大比表面积的小雾粒,吸附空气中的臭气分子进行反应或催化与空气中的氧气反应,生成无味、无二次污染的产物;天然植物提取液具有无毒性、无爆炸性、无燃烧性、无刺激性等特点。
植物提取液除臭技术所使用的除臭设备耗电量小、占地面积少、安装方便、操作简单易管理、机动性强且建设投资成本相对较低等特点,植物提取液无毒、无刺激性,安全性能高,除臭效果好且不会产生二次污染的优点;但该方法必须连续不断地使用植物提取液,除臭的效果靠除臭剂维持,后期费用较高。
结束语
要想全面提高有机废气的治理技术,那么就应该加强有机废气传统处理技术和工艺技术的改进,增强处理的效率,并且有效的节约成本,对于新型的技术来说,应该不断的加强对新型技术的研究,尽快在工业上推广和应用。对于一些有机废气成分复杂的处理工艺和技术,可以利用联合工艺或者通过综合性处理的技术,有效的处理掉有机废气,确保生态环境的稳定持续性。
参考文献
[1] 童志权.工业废气净化与利用[M].北京:化学工业出版社,2001.
[2] 张正怡.浅谈化工行业有机废气处理技术[J].科技信息,2012(6).
[3] 刘美仪.探讨有机废气处理技术及前景展望J[].资源节约与环保,2013(6).
[4]曾祥诚. 有机废气处理方法探讨[J]. 科技创新导报,2009,35:155.
关键词:有机废气;处理技术;未来发展
前言
伴随我国工业的快速发展,大气的污染呈逐年上升的趋势,有机废气处理技术也越来越被重视,为了更好的处理有机废气,还需要进行技术的发展创新。
1、有机废气处理技术的重要性
我国经济的持续发展,为化工企业的崛起提供了外部环境,但是,随着我国工业化进程的不断加快,却忽略了对环保的投入,工业废气的排放量不断增加,对环境造成的污染也日益严重。当大量的废气排放到空气中,不仅会对空气质量产生严重影响,同时也会对人体健康造成严重的危害。为了重现绿水蓝天,就需要不断加强工业废气的处理,而对工业废气处理的技术研究也就摆在人们面前。有机废气是工业废气中污染性较强、处理难度较大的一种,而且有机废气进入到人体呼吸道之后,对人体的呼吸、血液、肝脏等都会产生严重的影响,因此有机废气的处理也受到了越来越多的重视。
2、具体的有机废气处理技术
2.1热破坏技术
对于热破坏技术来说,主要适用于浓度较低的有机废气。根据处理流程,其燃烧方式有两类:一种是直接性的火焰燃烧,此种燃烧在温度和时间状态都合理的情况下,热处理效率超过90%。此方法的主要优势是处理充分且投资低,缺点是在有机物浓度偏低及缺乏辅助燃料的情况下,难以充分燃烧。另外一种方法是催化性的氧化燃烧。催化燃烧技术可以使有机物燃烧的初始温度得到有效减弱,在催化剂添加的条件下,基于气流当中针对有机物采取加热措施,便能够发生化学反应,进而使污染物得到有效清除。
2.2高温及触媒燃烧技术
燃烧法的应用,是利用高于有机废气燃烧点的温度条件,对其进行燃烧和氧化,一般可用直接高温燃烧和出煤燃烧两种方法。直接高温燃烧的温度条件要求较高,需要在特定的高温容器中完成,也是当前化工企业中常用的一种废气处理技术。当有机废气进入到沸石转轮中,沸石可以将有机废气中的有机成分进行吸附,而将吸附后干净的有机气体释放到空气中,其他的废与测继续进入循环系统中进行处理。利用这种处理方法可以提高废气处理的效率,而且在运行成本方面较低,大量经过吸附作用的干净空气排放到大气中,不需要再次进行净化处理。在高温燃烧处理过程中,通过沸石转轮的作用可以实现有机废气的吸附和解析,通过对沸石转速和温度的调整可以达到不同的净化效果。
2.3吸收技术
对于吸收技术来说,在气态污染物处理过程中较为适用。根据吸收流程,可进一步划分为物理吸收与化学吸收两大种类。吸收技术主要是对有机废气与液体吸收液之间的相似相溶原理加以利用,进而使有机废气的处理得到有效实现。其中的吸收剂,通常属于液体物质,在对一些混合试剂加以应用的情况下,比如液体石油、表面活性剂以及水等,能够使有机废气充分被吸收。许多气态污染物都能够通过液体溶剂吸收方法进行有效处理。并且,部分具备应用价值的产品,通过解析处理以后,还可以被回收利用。
2.4吸附技术
吸附法的基本原理就是利用界面现象,也就是一种物质在另一种物质表面附着的缓慢作用过程。所以,基于界面现象的吸附法废气处理,其关键是吸附剂的选择,通常,要求吸附剂具有疏松多孔的结构,且化学性质比较稳定,内部表面积较大,现在,该方法中常用的吸附剂主要包括硅胶、人工沸石、活性炭等。该方法的特点是应用比较广泛、工艺简单成熟、便于推广,但是,该方法的流程比较复杂,设备比较庞大,特别是在废气中存在胶粒物质的情况下,会造成吸附剂中毒现象。所以,该方法更多的用于低浓度可挥发性废气的处理。
2.5冷凝技术
冷凝法主要是利用不同的物质在不同温度下有着而不同饱和蒸汽压的特性,通过对系统压力的增加或者是温度的降低,使蒸汽状态的污染物可以从废气中冷凝并且分离出来。冷凝的过程一般需要在特定的温度条件下实现,同时也要考虑到压力条件,而通常采用的都是在恒定的压力条件下降低温度的途径来实现。冷凝法的应用,可以使有机废气达到很好的净化效果,而且是在常温条件下无法达到的。在应用的过程中,要根据净化的要求确定压力和温度,这也必然会导致费用的增加。所以在实际的应用过程中,可以将冷凝法与其他的处理技术联合应用,可以达到更好的处理效果,也可以获得更多可回收的产品,同时降低废气处理的成本。
3、有机废气处理技术的未来发展
在上述分析过程中,对有机废气几类传统处理技术有了初步的了解。为此,加大有机废气处理技术研发工作非常关键。下面针对有机废气处理技术未来发展前景进行论述。
3.1生物处理技术
针对有机废气采取的生物技术,指的是基于特定状态下,以有机废气的有机成分为依据,把有机物有效地分解成为水以及二氧化碳,同时遵循“有机氨氨气硝酸”、“硫化物硫化氢硫酸”的两大转化过程。通过生物技术装置,有机废弃物的处理效率超过90%,恶臭物处理效率则更高。和传统处理技术相比,此项技术在设备上显得比较简单,并且很少发生再次污染的情况,所以生物处理技术具备很好的未来发展前景。
3.2放电等离子体技术
在新的有机废气处理技术中,利用高压放电技术进行废气处理,是具有良好发展前景的技术。高压放电技术可以产生大量的高能电子和活性离子,构成平衡等离子体,这样就会使得C-C和C-H等化学键发生断裂,进而实现与废气中F, H和CI等原子的置换,得到大量无害的二氧化碳和水。另外,在等离子体中引入金属氧化物,可以形成一个催化体系,使得副产物的产量极大的降低,这时可以增强对污染物的剔除率。与传统的处理技术相比,高压放电技术操作更加简便.而且具有很好的节能效果,适用于对低浓度有机废气的处理。
3.3 PSA技术及光催化氧化技术
PSA技术在有机废气处理过程中其应用得到了初步的肯定。此项技术主要是以有机废气组成和吸附材料在吸附方面的差异性为依据,同时结合周期压力的改变,进而使有机废气被净化和分离。PSA技术具备的优势包括成本低廉、能耗小以及具备较高的自动化能力。在有机废气的分离及其回收过程中,合理地采纳此项技术前景良好,值得考虑。此外,光照状态下部分半导体材料可能有自由基活性的物质存在,利用光催化氧化技术,在常温常压条件下,能够使有机废气发生无毒反应,此过程是不会受到溶剂分子的影响的,其主要优势是反应速度快以及易于回收,因此光催化氧化技术在部分有机废气处理上也值得考虑应用。
3.4综合处理技术
综合处理技术就是对多种有机废气处理进行综合运用,使每种处理技术的优点都可以获得最大程度的发挥,从而达到更好的废气处理效果。如今,在工业废气处理中应用的处理技术主要有如吸附催化技术、吸收一解吸一变压一吸附组合工艺等等。通过吸附催化技术可以对废气中的有害物质进行吸附,并且降低有机废气中污染物的浓度;利用复合吸收技术可以增强对废气中甲苯、乙酸丁醋的吸收效率,使得废气中的污染物含量达到国家标准的要求。
4、结语
总的来说,面临有机废气的污染,应当通过合适的处理技术进行净化。为了改善工业废气的无污染处理,还应该积极研发新的处理技术,有效去除有机污染物,推动社会经济的可持续发展。
参考文献:
[1]王端鑫.有机废气处理技术及前景展望[J].资源节约与环保,2014,01:101.
[2]彭雅丽.有机废气处理技术研究进展[J].河北工业科技,2013,04:306-308.
关键词:有机废气 处理 技术研究
Abstract: At present, the organic waste gas treatment technology is a major problem of governance. Traditional treatment methods have limitations, the scope of application of traditional methods, applicable mechanism and the current situation analysis, a comprehensive assessment of traditional organic waste gas treatment technologies, in order to propose a new organic waste gas treatment technology, and its the future of certain outlook, the continuous optimization and innovation of organic waste gas treatment.
Keywords: organic emissions, handling, technology research
中图分类号: U491 文献标识码: A 文章编号:
引言
随着我过经济的不断发展,我国的化工企业不断的涌现,由于企业的大力发展,产生了大量的有机废气,给环境带来了严重的影响,给环境治理工作带来大量的工作,因此,对于工业有机废气的治理工作是当务之急。近年来对有机废气治理技术的不断研究,提出有机废气治理技术的发展前景。
1对目前有机废气处理技术的概述
目前,国内外治理有机废气比较普遍的方法有:吸附法、吸收法、氧化法、生物处理法等。
1.1 活性炭吸附法
利用固体吸附的原理从气相或者液相去除有害成分的过程称为吸附操作。根据吸附机理,可以将吸附剂分为物理吸附材料和化学吸附材料。化学吸附材料通常通过疏水键化学吸附作用去除有机污染 物质,如用于吸附去除邻苯二甲酸二甲酯类物质的酚醛树脂吸附剂、BA接枝改性聚丙 烯纤维、壳聚糖等。但是化学吸附材料通常应用于水相有机污染物质的去除,在有机废气方面的应用较少,可能是因为在气一固两相界面上有机废气污染物质与吸附剂之间的接触时间太短,不利于化学吸附反应的进行,吸附效果不理想。因此在吸附法治理有机废气的实际应用过程中,常用的吸附剂为活性炭 、沸石等物理吸附材料,因为这些吸附剂呈现状结构,比表面积大,物理吸附作 用强,适用范围宽。大量的研究结果表明与蜂窝状、颗粒状吸附材料相比,纤维状吸附材料具备传质速率陕的优点。因此,在选择废气污染物吸附材料时可以优先选择纤维状材料,以提高处理效果。
1.2 吸收法
1.2.1 液体吸收法
吸收法主要是指液体吸收法,通过废气与吸收剂的接触,使其中的有害组分被吸收剂所吸收。经过解吸,将其组分除去或回收,使吸收剂再生,重复使用。废气处理设施中普遍使用的水喷淋装置就是基于此原理。吸收过程分为物理吸收与化学吸收。物理吸收主要依据相似相溶原理,水是一种最常用吸收剂,可以把溶于水的有机溶剂气体如丙酮、甲醇、醚和微溶于水的漆雾、灰尘、烟等去除,但水溶性尚差的“三苯”物质不能被水吸收。化学吸收是基于吸收试剂上活性基团可以与有机废气污染成分发生的化学反应进行的吸收过程。
1.2.2 吸收法国内外研究现状
吸收法处理有机废气污染物的国内外研究状况。根据研究可以总结出以下3个结论:(1)国内外研究者研究了不同溶剂吸收法对各种
有机废气污染成分的处理效果,包括苯类(苯甲苯、二甲苯、苯乙烯)、酯类、酮类、有机烃;(2)吸收剂主要包括有机溶剂、表面活性剂和水,还包括新型环保型吸收剂环糊精;(3)有机废气的具体成分不同,吸收剂选择不同。
1.3催化氧化燃烧法
对于有毒、有害、不须回收的VOCs,氧化法是一种较彻底的处理方法。它的基本原理是VOCs与O2发生氧化反应,生成CO2:和HO2,化学方程式如下:
a CXHYOZ:+bO2---,cCO2+dO2
氧化反应类似化学上的燃烧过程,但由于 VOCs的浓度太低,所以反应中不会产生可见的火焰。氧化法一般通过以下两种方法使氧化反应能够 顺利进行:一是加热,使含VOCs的废气达到氧化反应所需的温度,即热氧化法;二是使用催化氧化。催化氧化是指在一定压力和常温条件下,以金属材料为催化剂,如Pt、Pd、Ni等,废气中得有机污染物与空气、氧气、臭氧等氧化剂进行的氧化反应。由于催化剂的存在,催化燃烧的起燃温度约为250℃一300℃。高效催化剂是催化氧化法的关键核心。
1.4生物处理法
生物处理技术的实质是附着在滤料介质中的微生物在适宜的环境条件下,利用废气中的有机成分作为碳源和氮源,并将有机物分解为二氧化碳、水、无机盐和生物质等无害或少污染的物质。生物处理技术包括生物吸收法(即微生物及其营养物配料存在于液体中,气体中的有机物通过与悬浮液接触后转移到液体中而被微生物所降解)和生物过滤法(微生物附着生长于固体介质上,废气通过由介质构成的固定床层时被吸附、吸收,最终被微生物降解),生物处理技术具有设备简单、运行费用低、较少形成二次污染等优点。
2几种主要有机废气处理技术比较与总结
2.1适用范围比较
活性炭吸附技术一般适合于污染物浓度低于2000 mg/m3以下的有机废气处理,在酸性环境下的吸附效果优于碱性环境,且气体温度最好为常温,若废气温度过高,可选配气体冷却装置来降低废气温度,使之达到活性炭最佳吸附状态。溶剂吸收法主要适用于高浓度有机废气或者大风量低浓度的有机废气处理。催化燃烧技术一般适合污染物浓度在2000~6000 mg/m3之间的有机废气处理,若废气温度大于180℃,废气浓度可低于2000 mg/m3也可,但废气中如含有硫等有害于催化剂中毒的成分不适合该技术。
2.2存在问题比较
2.2.1活性炭的吸附性与再生处理
活性炭吸附是将污染物质从气相固定到自身,并没有从根本上解决污染消除的问题,当多种气态污染物同时存在时,活性炭的吸附能力大幅低于只含有一种气态污染物时的吸附效率。而对于吸附饱和的活性炭,一般处置方式有两种,一是废弃,直接烧掉或填埋,这样会造成资源浪费。二是将其再生反复使用,但活性炭的再生仍然存在一些问题,主要包括:再生过程活性炭有效部分损失较大、再生后吸附能力有一定下降,再生尾气的二次污染等。
2.2.2 吸收液吸收效率低
液相吸收法是将污染物质从气相到液相的物理转移或化学转变,气态污染物液相喷淋吸收针对高浓度有机废气或者大风量低浓度的有机废气的治理较好,而针对低风量低浓度有机废气治理效率仍有待进一步提高。
2.2.3催化剂选择苛刻
当使用催化氧化燃烧处理有机废气时,某些气体污染物燃烧氧化反应条件苛刻,必须需要高温、高空、高水蒸气分压,因此选择的催化剂必须具各高活性、高热稳定性和高水热稳定性,以及一定的抗中毒能力;常用的催化剂是Pd、Pt、Rh、Au等贵金属催化剂,但这些贵金属价格昂贵、易烧结,增加了催化氧化处理成本。
2.2.4生物处理法的选择性
微生物对邻苯二甲酸酯类物质、苯类物质等有机污染物降解速度很慢,主要由于聚合物和复合物的分子能抵抗生物降解,微生物所必需的酶不能靠近并破坏化合物分子内部敏感的反应键,限制了生物法在处理这些气态物质方面的应用。
3有机废气处理技术的展望
随着对有机废气处理技术的研究开放力度不断加大,除上述传统的处理工艺技术外,一些新的技术也逐步被开发应用,为有机废气的治理提供了更广阔的途径。
3.1 膜分离法
膜分离法是使用半渗透性的膜将VOCs从废气中分离出来的方法。基本机理是基于气体中各组分透过膜的速度不同,透过膜的能力不同,因为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。
3.2综合处理技术
综合处理技术主要是指将多个传统处理工艺有机结合,比如吸收一解吸一变压吸附组合工艺、吸附催化氧化技术等,这类综合处理技术具有极强的针对性和互补性,处理效果远远优于单一方法。
4 结论
通过本文的论述,对于有机废气处理技术的合理选择,不论采用传统还是新的处理技术都必须符合使用性能、范围、等因素。因此我们在处理企业有机废气污染问题时,一定要结合实际情况,综合评估各项因素。不仅有效提高有机废气处理效率,同时也减少了成本支出为企业带来高额的经济效益。
5 参考文献
[1 ]袁峰,魏俊富,汤恩旗,赵孔银.BA接枝改性聚丙烯纤维对水中邻苯二甲酸二丁酯的吸附[J].天津工业大学学报,2009
关键词:有机废气;处理技术;变压吸附;膜分离法
中图分类号: TU94 文献标识码: A
有机废气主要来源于炼油与石化、有机精细化工、合成材料、化学药品原药制造、装备制造涂装、塑料产品制造、电子设备制造、印刷、黏合、工业清洗等行业,以及建筑装饰、餐饮服务和服装干洗等日常生活。人体长期接触有机废气,会通过呼吸系统经人或皮肤吸收到体内,引起肝、神经及造血系统的损伤,引起的症状主要有头晕头痛、恶心呕吐、心慌气喘、疲乏无力、血象变化等,而且对人体和动物存在严重的“致畸、致癌、致突变”危害。因此,有机废气的治理越来越受到人们的重视,成为了大气污染治理中的重点之一。
1传统有机废气处理技术
以前普遍采用的废气处理方法有吸收法、吸附法、直接燃烧法、催化燃烧法、生物过滤池、生物滴滤塔、生物洗涤塔等。其中吸附法、催化燃烧法已经比较成熟,并且已经有了工程技术规范。但是这些方法都存在着一定程度的不足:吸附法中不同氧化剂改性的吸附剂对有机废气的吸附量不同,而且吸附剂价格较贵;直接燃烧法和催化燃烧法投资与运行费用较高,而且不适用于较常见的低浓度高流量的有机废气的处理;吸收法难以处理化学性质稳定且难溶于水的有机废气;生物法处理有机废气只适于组成相对较简单的有机废气,对组成复杂的工业有机废气处理起来比较困难。基于传统处理方法的不足,新废气的处理技术开始引起了人们的广泛重视,成为研究的新方向。
2有机废气处理新技术
2.1低温等离子体技术
低温等离子体技术是在电场的作用下,高频放电产生瞬间高能,打开有机废气分子的化学键,使之分解为单质原子或无害分子,并且等离子体的高能电子、正负离子、激发态粒子和具有强氧化性的自由基,这些粒子可以氧化有机废气中的分子。有机废气的低温等离子体处理是一门新兴的技术。低温等离子体技术的特点是:等离子体的高能电子、正负离子、激发态粒子可以与碳氢化合物、氮氧化合物、硫化氢、硫醇等污染物反应,生成二氧化碳、水、氮气、二氧化硫等简单无机物质。典型的有机废气如:苯、甲苯、乙硫醇、二氯丙烷等采用电晕放电形式的低温等离子体处理恶臭废气是可行的,停留时间越长、电压越高,脱除效果越好。
2.2变压吸附技术
变压吸附的基本原理是利用气体组分在不同吸附剂上吸附特性的差异,以及吸附量随压力不同而变化的特性,通过压力变换实现气体的分离或提纯。变压吸附由于采用了压力涨落的循环操作,强吸附组分在低分压下脱附,吸附剂得以再生。在加压下进行吸附,减压下进行解吸。由于循环周期短,吸附热来不及散失,可供解吸之用,所以吸附热和解吸热引起的吸附床温度变化一般不大,波动范围仅在几度,可近似看作等温过程。变压吸附常用的吸附剂有硅胶、活性氧化铝、活性炭、分子筛等,另外还有针对某种组分选择性吸附而研制的吸附材料。气体吸附分离成功与否,很大程度上依赖于吸附剂的性能。CHIHARA等应用两塔工艺的变压吸附技术,吸附剂为高硅沸石,吸附压力为0.2MPa、脱附压力为0.04MPa,处理二氯甲烷气体。GILLILAND等采 用 四 塔 工 艺 的 变 压 吸 附 技 术,吸 附 压 力 为0.195MPa,脱附压力为常压,从空调的通风气流中回收全氟烷烃等,处理效率大于99%。变压吸附技术的优点是一次性投资低、能耗小、自动化程度高和可靠性强等优点,可以获得纯度比较高的副产品,实现废气资源化,产生较好的经济效益。
2.3纳米TiO2光催化技术
随着纳米技术的发展,纳米技术也应用到有机废气的处理中。纳米TiO2光催化能有效地将有机废气转化为二氧化碳、水等无机小分子物质,还可以去除氯仿、多氯联苯、有机磷化合物、多环芳烃等难降解或用其他方法难以去除的有机废气。在一定的条件下,纳米TiO2能将用化学法氧化难以分解的“三致”有机物彻底分解为二氧化碳、水和简单的无机酸,且无二次污染。俞家玲等的研究结果表明,方法在模拟实验室挥发有机物质创造污染源环境,开启空气净化器,然后采样进行测定。结果苯的降解效率为91%,甲醛的降解效率为78.8%。TiO2光催化技术不仅以其化学活性高、安全无毒、价格低廉、操作简便、以及条件温和无二次污染的突出优点,在废气处理中受到普遍重视。
2.4膜生物反应器
随着新材料的研制开发以及膜生物技术在废水处理中的成功应用,人们开始关注膜技术在有机废气处理中的应用。膜生物反应器是将传统的微生物废气处理技术与膜技术相结合,不仅具有生物方法环保的优点,而且膜材料作为生物降解的传质界面,可以提供比较大的比表面积,增强降解效果,提高去除效率。膜生物反应器目前还处于实验室小型研究阶段,而且这种方法的构建和运行成本比较高,因此从实验到运行还需要更多的研究和实践。同时膜生物反应器具有流量低、阻力大、对水溶性差的污染物去除效率低等缺点,在一定程度上限制了膜生物技术在废气处理中的应用。
2.5微波催化氧化技术
有机废气的微波催化氧化技术是由填料吸附/微波解吸技术发展而来,并将一般的热解吸方式转变为微波解吸,降低了能耗、缩短了解吸所需的时间,而且吸附剂反复使用20次,还可以保持原有吸附能力。国外已经有微波催化氧化技术在有机废气处理中的小规模应用,在中国尚处于研究阶段。与常规加热催化热解技术相比,微波催化氧化技术的优点是催化热解效率高、能耗比较低、吸附剂的损耗小、启动迅速、解吸时间比较短、对环境温度影响小;缺点是对不同的有机废气需要选择不同的吸附剂,而且微波功率、加热时间、载气流量等对微波催化氧化效率都有一定的影响。
2.6膜分离法
膜分离法处理有机废气的原理是在压力驱动下,利用有机废气组分分子大小的不同,在膜结构内的扩散能力、渗透速率的不同来实现有机废气与空气的分离。采用膜分离技术处理油气,具有流程简单、运行费用低;设备占地面积小、质量轻、便于安装;易放大、和其他技术兼容性好;回收率高、能耗低、无二次污染等优点。近年来,随着膜材料和膜技术的进一步发展,国内外已有许多成功应用的范例。通过投入产出分析,一座加油量7000t/a的加油站,上一套膜油气回收系统投资约30万元,年运行费用约7000元,按0.5%的回收率计算,年回收汽油35t。据国家发展改革委员会于2013-05-09的关于提高国内成品油价格的通知,汽油的市场价格为8220元/t,可年获利28.8万元,投资回收期大约为13个月。膜油气回收系统寿命可达15~20年,回收油气的经济效益显著。
3结语
近20年以来,学术界对有机废气处理技术的关注度逐渐上升,新的技术层出不穷。本文总结了新的有机废气处理工艺的原理、影响因素、实用范围及去除效果,认为变压吸附法和膜分离法有较好的应用前景。变压吸附法处理组分简单的有机废气投资少,自动化程度高,可以回收产品,实现有机废气资源化,产生良好的经济效益,符合中国的循环经济政策,在中国有机废气治理领域有较好的发展前途。膜分离法已经在石油行业油气回收中实际应用,其 处理效果明显,有良好的环境效益和经济效益。
参考文献
[1]黄文强.吸附分离材料[M].北京:化学工业出版社,2005.
关键词:医药化工;有机废气;处理
近年来,我国的经济发展水平逐步加快,为了满足市场经济发展,医药化工企业的生产产能和制造效率日益增加,在此过程中带来了严重的废气污染问题,尤其是医疗、石油化工等产业中排出的有机废气,其数量极大,且长期无法降解,这也是目前医药化工领域对于有机废气处理的一大难问题。由于化学和制药企业在生产过程中所形成的废物有着不易分解,污染物范围广,废气排放量大等特征[1]。因此,有机废气不但对环境造成了严重污染,还严重危及人们的身体健康。所以,为了更好地促进医药化工行业的长远发展,必须对有机废气进行有效处理。
1医药化工企业的有机废气污染概况、组成以及关键技术
1.1医药化工企业有机废气的排放概况
当前,市场经济高速发展,医药化学工业的发展也越来越快,导致有机废气的排放量急剧增加,且对有机废气的处理难度也相应加大。产生这种现象的主要原因大致有以下两点:第一,传统医药及化工行业的废物排出方法为间歇性排出,因此,排出的大量高浓度的工业废水会造成严重的空气污染。例如,医药化工企业的周围往往会有强烈的臭味产生,虽然这种臭味刺激性很强,但一旦进入了空气中就会在很短的时间内迅速挥发掉,这也是空气污染治理非常困难的原因;第二,医药化学工业排放的废气成分主要取决于其生产所用的原材料,所以,医药化学工业的废气排放也会因生产原材料的不同而有所不同。医药化工行业的有机废气主要和化学产品中的基本物质相关,其污染的主要特征是排放量大,污染点多,且会产生无规则的溶剂废气污染。而医药和化工废气污染的另一个特征则是排出过程无规律,时间间隔不稳定,且停留时间随意变化,给废气管理造成了阻碍,并影响了后期处理工作的开展[2]。
1.2医药和化学工业有机废气组成分析
在医药工业的生产加工等环节中,最不可忽视的因素是溶剂,受药品特性的影响,在制造环节中很多溶剂极易通过空气挥发出去,进而排放出大量的废气,这些废气会严重污染环境。这些废气的主要成分包括甲苯、二氯甲烷以及丙酮等。试验结果证实,排出的废气含量与周围环境的污染程度成正比,一旦有机废气和空气接触,就会产生化学反应,从而形成恶臭等气味;当人们闻到这种臭味时,身体会受到不同程度的影响。同时,由于有机废气的扩散速度和挥发速率都特别快,当工作人员长期处于这样的环境时,就会严重损害其身体健康。
1.3医药化工行业有机废气治理的关键技术
目前,国内外已研发出多种有机废气的处理技术,并获得了显著成效。其主要技术包括冷凝法、吸附法、焚烧法和生物处理法[3]。①冷凝方法是一项废气预处理技术,该技术在处理含有水蒸气较多的废气时,有较大的优越性,且能高效地利用废气中的有用溶剂,进而使废气中的废水也能够得到相应处理。但该工艺技术极易受废气冷却水温的影响,当废气含量较低时,再使用该工艺技术会产生不必要的资源耗费。②吸附法是一种利用吸收塔对有机废气进行生物处理的技术,该技术在处理溶水更高的废气时有较大的技术优越性,其处理过程也比较安全,是一项应用广泛的废气处理技术。③化学焚烧法是对有机废气进行焚烧处理,该方法在处理可燃废气方面具有较大的优越性,同时,它还能利用化学催化剂使废气中的有机气体迅速溶解,因此,可获得较好的处理效率。然而,该法不适用于处理含硫元素、溴元素等高毒性化合物的汽车废气。④生物法是利用微生物对有机废气中所含的污染物进行化学处理,然后采用生物吸收、溶解等方式,使污染物逐步转变为安全、无毒的物质。该方法的优点是所需资源较少,但用到的设备较多,占用土地面积较大,所以不适合所有的医药化工企业[4]。
2医药化工行业有机废气治理存在的问题
2.1废气处理措施的效率不高
目前,处理有机废气的主要方式包括冷凝法和吸附法。从工艺上讲,这种两方式在工艺技术上都相当成熟,对有机废气的处理效率也较高,但从实际的工作状况来看,由于冷凝法冷却效果改变幅度过大,导致冷却成本较高,而吸附法投入较大,相应增加了整个医疗成本,因此,这两种废气处理的效益都不高,且也不利于医疗领域化工行业未来的可持续发展。
2.2缺乏相应的管控措施
当前,政府部门对有机废气的管控与处理逐渐重视起来,但其管控措施只在大中型医药化工企业中十分突出。而对于很多小企业虽然在环境保护和废气管理方面作了部分调整,但因公司实力有限,政策调整力度又不大,导致对于有机废气的处理问题不能获得完全缓解。在现实执行过程中,由于缺乏相应的管控措施,导致部分监理人员对废气污染问题没有按相关规定严格执行,且还有一些医药化工企业不顾社会效益,只在有关环保部门突击检查时调整排污条件,降低废气排放量,而在相关部门检测后仍然按以前方式排污[5],导致有机废气的污染现象没有得到有效改善。
2.3缺乏先进的处理技术
在医药化工行业中,所形成的有机废气存在着容易扩散、高浓度、不易降解等特性,因此,有机废气的处理工作困难很多,由于对其的处理技术要求较高,所以需要各公司在处理工艺上投入巨大的人力与财力。目前,国内废气处理技术水平和过去相比有了很大的提高,但在实际操作过程中仍存在诸多不足。如部分公司在进行废气治理时,仍应用传统的冷却技术和冲洗技术,导致废气治理效率较低。相关研究表明,大部分的医药化工企业在进行废气处理时,一般都使用传统的吸附工艺。因为传统活性炭、滤棉等材质的吸附法处理成本相对较低,但如果废气中的污染物超标,会导致滤芯等材料的处理能力随着吸附率的增大而产生饱和效应,就可能产生效率迅速降低的现象。因大部分吸附剂都是无法再生的,且在使用吸附法处理化学废气的过程中,作业人员也非常容易中毒,所以该办法的使用效益并不理想。而且,对于非水溶性溶剂废气的处理设备构造较为简单,具有明显弊端,很难长时间应用。此外,大部分情况下,企业都是在面对环境检测时才使用设备,更多的情况是用环保设备应对环保检查,而后续的处理却不能保证同样的标准,从而造成严重污染环境[6]。
2.4环境监管难度大,成本高随着我国医药化学工业的快速发展,化工产品的更换越来越频繁,导致医药化学工业出现了小、多、散乱的特征。由于这些中小企业布局的特殊性,产业内部结构竞争十分激烈,导致这些企业的经营方式存在两面性,且对于环保部门的监管工作也是这样。所以,环保部门的监管工作难度较大,必须投入更多的人力、物力与财力,来对这些分散的中小企业的进行管理和监察。
3医药化工行业有机废气治理的对策分析
3.1要采用更科学的排放标准
当前,要解决好在医药化工行业生产过程中产生的大量有机废气的问题,需要全面掌握其特性,并提出有针对性地解决对策,要建立合理的污染准则,限制有机废气的排放量,以此降低对自然环境带来的严重污染。在这一阶段,限制有机废气的污染与释放时间是制药化学工业中最关键的任务之一。因此,要科学合理地治理有机废气的污染情况,建立科学合理的污染规范是非常关键的一环。
3.2推广并使用先进的处理技术
针对医药与化学工业在制造过程中产生的有机废气,除了要建立适当的规范之外,还应合理使用各种先进的处理技术。如热破坏法,这种方法一般用于处理部分含量较少的有机废气,其效果较好,在其应用过程中主要用到催化氧化焚烧和直接火焰焚烧。催化法燃烧是利用空气与催化剂的反应来减小有机废气的起燃程度,然后再通过对空气加热使有机废气进行化学反应,最后成功地消除废气中的污染。而直接燃烧法的处理效果也比较彻底,该方法的优点是投入小、使用时间长,在短时间和高温的条件下,其处理效果就可达到99%。生物处理技术是通过运用微生物技术对废气中的生物进行重组,同时也利用生物进行代谢降解的处理,使处理后的产物对水、生物等污染较少,或以零污染的形式存在。其主要装置包括气体洗涤器、滤池处理等。而该方式和热破坏法一样,在低浓度有机废气的处理中效能很高,且操作简便,成本较低,所以使用范围十分广阔。有机废气的处理方法若采用一成不变的方式就会不利于医药化工行业的技术进步和创新,所以,应加强对传统废气的处理方法进行技术革新。当前,已经有不少以生物治理为主的净化方案投入到了科学研究与实验中,通过利用生物菌株净化废气,在节省处理成本的同时,也提高了有机废气的处理效率。和传统的活性炭吸附法比较,该技术在废气处理中更具生物活性,且处理效果也更高效,在其在末端处理方面也经常使用此类方式来取代传统的处理方式,因为该方式具有很强的净化能力。因此,相关部门要加强发展、研究新型科学技术,坚持创新的思路,以及大力推广并使用先进的处理技术。
3.3提高国家药品化工行业市场的准入门槛
对于提升中国医药化工行业的市场准入门槛,需要建立科学、合理的规范。在实际工作中,要针对以往医药化工企业有机废气治理和控制经验,再根据目前有机废气的产生和治理过程的具体特征,积极、合理地运用最先进的有机废气处理技术,并提出更有效的治理办法。要制定和贯彻科学、有效的作业标准,从实际出发。一方面,企业要明确内部的质量管理责任;另一方面,企业管理者也要对公司的生产工艺流程作出严格规范,并确保公司在生产过程中的排污管理上均能达到合格规范;同时,政府还要规范在制药化学品领域的生产人员技术水平,以保证生产者能够运用符合标准的工艺生产流程。
3.4建立严格的控制机制
长期以来,有机废气的污染问题一直制约着医药行业的发展,若要更好地解决将这一问题,应从政府各部门在废气污染管控与治理的角度出发。通过调查发现,在经济发展缓慢的区域,医药化工企业往往扮演着重要角色,导致各地政府部门对环保违法行为和环境污染现象视而不见。这些举措在短时间内会促进当地的经济发展,但从长期考虑,废气污染带来的环境污染是长久的、难以恢复的,会严重危害居民的身体健康。因此,各地政府部门应改变思维,对环保违法者加强查处力度,严格控制有机废气的排放量。
4结论
综上所述,由于医药化工是化工行业中非常关键的分支,关乎着人类的生活健康,所以要避免有机废气对生态环境造成影响。针对我国医药及化工行业的有机废气污染的实际情况,要运用先进的处理方式,再依据科学合理的排放规范进行有机废气的治理。在企业未来的发展中,要顺应时代的发展趋势,不断地变革和创新企业现行的管理体系和技术手段。由于医药化工行业有机废气的危险性很大,不仅处理过程繁琐,其处理难度也较大,所以需要选用最合理的方式加以处理,并最大程度地减少有机废气对环境所产生的影响,以此为保护生态环境和人们的身体健康作出努力。
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药品包装印刷是我公司的主营业务之一,与其他包装产品相比,其有着更为严格的卫生安全指标,尤其在药品包装印刷过程中有机废气的治理方面要求更为严格。我公司通过多方实践,目前已找到一种更为合适的有机废气处理技术,即“干式初效除尘+活性炭吸附+催化燃烧”法,该技术可最大限度地减少苯类等有害物质在药品包装中的残留量。下面,笔者将对此有机废气治理技术进行介绍,期望能给行业人士提供借鉴。
工艺原理
目前,从我国有机废气治理技术的应用现况来看,主要方法有活性炭吸附法、催化燃烧法、生物分解法、等离子法等。针对印刷生产过程中有机废气排放的特点,以及结合上述有机废气治理技术的优缺点,目前我国印刷行业主要采用的是活性炭吸附法来进行有机废气的治理。综合来看,该方法投入成本低,应用较为成熟,操作维护简单,净化效果基本可以达到排放标准要求。但是,针对药品这类卫生安全等级要求较高的产品包装来说,仅仅达到排放标准是远远不够的,而是要尽最大可能解决有机废气排放问题。因此,结合我公司药包生产特点,经过一系列的研究与实践,我公司决定采用组合式有机废气治理方法,即“干式初效除尘+活性炭吸附+催化燃烧”法。
“干式初效除尘+活性炭吸附+催化燃烧”法的功能部分包括过滤器、活性炭吸附床、脱附床、吸附风机、脱附风机等部分,示意简图如图1所示。其中,过滤器用于除去有机废气中的粉尘及水分;活性炭吸附床用于吸附、压缩有机废气;脱附床用于将高浓度的有机废气在较低温度下(约250℃)催化燃烧并排放。
“干式初效除尘+活性炭吸附+催化燃烧”法的工艺原理是:有机废气经初效过滤之后,进入吸附床Ⅰ,此时吸附床Ⅱ的进气阀关闭,在吸附风机的作用下,有机废气由大风量、低浓度转化为低风量、高浓度;吸附一段时间之后,吸附床Ⅰ中的活性炭吸附量接近饱和,此时吸附床Ⅰ的进气阀关闭、排气阀打开,同时吸附床Ⅱ的进气阀打开、排气阀关闭,吸附床Ⅱ进入吸附过程;而吸附床Ⅰ则在脱附风机的作用下将高浓度的有机废气传输至脱附床,在脱附床中把高浓度的有机废气加热至启燃温度,在催化剂的作用下进行无焰燃烧,生成二氧化碳气体和水,并释放大量热量;燃烧后的一部分气体经冷却后可直接高空排放,一部分气体随管道进入吸附床Ⅰ,在高温作用下再次对吸附床Ⅰ中活性炭进行脱附,与此同时,吸附床Ⅱ进行吸附过程,吸附完成后,吸附床Ⅱ进入脱附过程、吸附床Ⅰ进入吸附过程。吸附床Ⅰ、吸附床Ⅱ依次交替循环进行吸附与脱附过程,直至将有机废气处理完全。
实施与成效
与其他方法相比,“干式初效除尘+活性炭吸附+催化燃烧”法对有机废气的处理更为彻底,排放至大气中的废气主要成分是二氧化碳气体和水,不会对周边环境产生污染,更不会将有害物质扩散至生产车间,从而避免对成品药品包装造成二次污染。基于以上优势,我公司目前已对两条凹印生产线安装了这种处理系统。
根据药品包装印刷生产过程中有机废气大风量、低浓度的特点,两条凹印生产线上安装的有机废气处理系统均采用“两吸一脱”式处理方式,即每条凹印生产线配备三个活性炭吸附塔,工作期间,两个吸附塔用于吸附,一个吸附塔用于脱附,三个吸附塔由多气路连续交替进行吸附与脱附的过程。
为节约能耗、减少占地面积以及便于操作控制,我公司两条凹印生产线的有机废气处理系统共用同一套催化燃烧脱附装置与调控装置。有机废气处理系统安装于车间楼顶(如图2所示),在有机废气进入烟囱之前,应对其燃烧生成的二氧化碳气体进行降温处理,确保气体高空排放的安全性。
但是只做到以上这些还是不够的,因为药品包装的图文特点是底色为专色,并配有彰显药品功能与特点的图文,为增强视觉效果,包装图案的色彩往往较为丰富,大部分都设计了单色或多色烫印图文,即药品包装的整个生产流程除了印刷之外,还有烫印和模切等工序,而我公司的主要生产线、周转区均处于同一建筑层,甚至有些设备之间相隔仅为数米,可见药品包装的整个生产流程均处于凹印相似环境中。尽管应用上述方法能使有机废气在终端得以处理,但源头也必须加以控制,只有这样才能最大限度地减少有机废气对药品包装的二次污染。
为此,我公司对凹印生产线安装了透明隔离罩,如图3所示。透明隔离罩的存在可将印刷环境与周边车间环境隔离开来,不仅有效避免了有机废气在车间内扩散,也便于生产线的温湿度控制,降低粉尘与水蒸气对有机废气处理系统的影响,进而延长活性炭、催化剂的使用寿命,有效降低有机废气处理系统的维护成本,同时利于车间操作人员的身体健康。
[关键词]医药化工;有机废气;生物处理
中图分类号:X701 文献标识码:B 文章编号:1009-914X(2014)34-0212-01
在所有化工行业中,以医药化工生产产生的有机废气处理最为困难,并且因有机废气所具有的特点,在对环境造成污染的同时也会危害人体健康,一直以来都备受相关部门重视。为实现医药化工生产的环保性,必须要对现有的废气处理措施进行分析,从所存问题着手,通过研究确定出更有效的处理措施,争取能够提高处理溶剂废气的有效性,降低废气对人体健康的影响。
一、 医药化工有机气体形成原因
1.医药化工溶剂
医药化工在研制过程中会形成溶剂废气,并且其中部分溶剂废气会以废气的方式排放,溶剂废气进入大气环境中,就会造成环境污染。与普通化工废气不同,医药化工溶剂废气为有机废气,其中含有甲苯、甲醇、丙酮以及二氯甲烷等物质,对空气环境污染效果更严重[1]。因此,医药化工行业在生产过程中,必须要加强对溶剂废气的管理,以免其排放到空气中对人体健康造成影响。
2.医药化工溶剂废气排放规律
医药化工溶剂废气的排放,最为常见的为间接性排放,排放过程并不规律,废气含有的污染性质以及浓度都比较高,其排放会对环境造成严重的影响,例如空气中会存有异味,并且因为其为有机性废气,在空气中扩散速度更快,为废气排放管理工作增加了难度。
3.医药化工溶剂废气排放特征
医药化工行业产生的有机废气,主要与研制过程中的物质相关,在废气排放上具有排放量大、多点性排放等特点,因为排放的无规律性不但增加了管理的困难性,同时也增加了对人们健康的威胁性[2]。在医药研制生产过程中,所需要的溶剂量巨大,相应产生的溶剂废气也较多,在造成环境污染的同时,也会降低生产效率。
二、医药化工废气处理现存问题
虽然在环保理念下,更多的医药化工企业意识到加强溶剂废气管理的必要性,也采取了相应的措施,并取得了一定的成果,但是从整体上看,对医药化工有机废气处理的效果并不乐观,目前仍存在一定的问题。现在存在部分废气污染严重的医药化工企业,在废气治理后效果并不满足要求而被迫关闭。绝大多数医药化工企业建立了清洁生产审核制度,并且冷凝法回收溶剂也已经得到了广泛的应用,更能够实现对溶剂的有效回收,不但能够减少溶剂废气的排放,同时也可以在提高产品生产效率的同时减少溶剂消耗[3]。
从我国医药化工行业溶剂废气整治工作来看,与国外发达国家相比在处理效果上还存在很大的距离。现在我国医药化工行业对溶剂废气的处理主要采取活性炭吸附方式,此种处理方式需要配置蒸汽进行脱附,并且需要浓缩-催化燃烧装置的配合,整个处理工艺相对复杂,并且成本高、操作复杂。正因为活性炭处理措施所具有的缺点,很多医药化工企业为节省成本,选择不配置脱附与浓缩-催化燃烧装置,即便是活性炭吸收饱和后也不进行脱附或者更换,废气治理效果低下。医药化工行业溶剂废气治理成本高,收效低,更使得部分企业直接放弃对此方面的进一步研究,整个处理效果停滞不前,成为制约废气处理发展的主要阻碍。
三、医药化工溶剂废气处理方法分析
1.吸收法
吸收法是气态污染物处理中比较常用的一种处理手段,以吸收过程来区分,可以分为化学吸收与物理吸收两种,主要是以气体混合物中不同组分在液体溶剂中溶解度不同,或者溶剂废气与吸收剂发生化学反应的方式来完成污染物的分离,达到净化废气的目的[4]。此种方法中选用的吸收剂一般为液体类物质,例如水、液体石油以及表面活性剂等混合试剂对溶剂废气进行吸收。
2.热破坏法
此种方法主要应用于低浓度有机废气,以操作过程来区分,可以分为催化氧化燃烧与直接火焰燃烧两种,其中直接火焰燃烧法已经得到广泛应用,并且具有投资少的特点,需要在适当的温度以及保留时间条件下进行,具有较好的热处理效果。而催化氧化燃烧能够有效降低有机物起燃温度,利用催化剂,将有机物置于气流中进行加热处理,保证其能够在短时间内完成化学反应,将废气中含有的有机污染物去除。比较常用的催化剂有贵金属与非贵金属以及盐类等物质,催化剂种类的选择在整个废气处理中起到的作用巨大,需要结合实际需求来选择。
3.生物处理法
随着科学技术的快速发展,生物处理法现在已经被广泛的应用到医药化工废气处理中,此种方法实质上是一种氧化分解的过程。整个过程中微生物以废气中含有的有机成分作为碳源与氮源资源,然后对其进行代谢降解,将有机物分解成二氧化碳、水以及无机盐等无害物质,进而达到废气净化的目的。现在废气处理经常应用的生物处理装置有生物洗涤器、生物滤池以及生物滴滤塔等。生物处理法主要适用于浓度较低的有机废气处理,现在生物处理技术研究已经相对成熟,并且具有设备简单、操作方便以及成本低等优点。其中,对于浓度相对较高的有机废气,在处理时经常会因为滤床中颗粒物积累过多而出现堵塞情况,形成较大的阻力,降低处理效率,还需要针对其中存在的不足继续进行研究。
4.吸附法
吸附法即通过一种物质吸附在另一种物质表面上缓慢作用的过程,起到吸附作用的吸附剂需要具备疏松多孔的结构,并且化学性质应该稳定,不易发生化学反应,另外还需要其比表面积大,可以完成多个位点对气体污染物的全面吸附,现在比较常用的吸附剂包括硅胶、人工沸石、活性炭以及氧化铝等。此种废气处理方式工艺相对成熟,并且能耗较低,能够有效应用于污染物种类较少的废气中。
结束语
医药化工行业在生产过程中会应用到大量溶剂,这就产生大量溶剂废气,并且在其处理上具有更大难度,对空气环境以及人体健康威胁比较大,因此要结合其特点对现存的问题进行分析,选择切实可行的处理措施,争取不断提高其处理效果。
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关键词:有机挥发性废气;光催化氧化法;处理;应用
在有机挥发性废气处理上,光催化氧化法能耗小,效益高,且不会产生二次污染,是一种处理有机挥发性废气的较为优异的方法。
1 有机挥发性废气处理及其特征
有机挥发性废气处理是针对工业生产中产生的有机挥发性气体进行的过滤、吸附、净化等处理,使其转变为无毒、无害无机小分子的过程。目前,在化工工业上,有机挥发性废气主要有甲醛、苯系物、甲醛丁醛、乙酸乙酯、糠醛、苯乙烯、油雾、漆雾、天那水、丙烯酸、树脂等。有机挥发性废气通常具有有毒有害、易燃易爆、易溶于有机溶剂、难溶于水、处理难度较大等特征。
2 光催化氧化法
光催化氧化法是一种新型处理有机挥发性废气的方法,该方法主要通过UV紫外光对光催化剂进行照射,使之产生高能电荷-电子空穴对,并在空气中的水、氧等物质的参与下,使附着于催化剂表面的有机挥发性气体转变为二氧化碳、水以及其他无机小分子物质的过程。具体反应过程如下(以TiO2为例)1:
4 结束语
总之,作为一种解决污染的新型方法,光催化氧化法不但能够去除活性炭难以吸附的有机挥发性废气,将其转变为无毒无害的有机小分子物质,而且不需更换其他吸附剂。将光催化氧化法应用于对有机挥发性废气,对于保护自然环境,促进人类可持续发展具有十分重要的现实意义。
参考文献
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【关键词】石油化工;废气;处理技术;经验
一、石油废气中的污染源及种类
石油化工企业生产过程中产生的废气成分相对复杂,主要有粒子类物质、含硫化合物、含氮化合物和一氧化碳及有机化合物等,它们通过一定的排列组合构成了主要的大气污染源。就废气中各种物质及化合物的产生有着不同的来源。一般而言粒子类物质主要产生于电力、建材、轻工业、石油化工、冶金等行业工业生产过程中所产生的烟雾、烟尘及生产性的粉末等。按照粒子类物资粒径的大小被分为粗粒粉尘、细粒粉尘、烟、雾等。
含硫化合物主要由二氧化硫和硫化氢两种,这两种物质排放到空气中达到一定浓度时会对人类的健康产生不利影响,同时也是酸雨形成的重要物质。大气中的二氧化硫主要来源于燃烧的矿物燃料,而硫化氢多半来源于炼油、硫化染料等行业的生产。就石油化工行业而言,其生产过程由炼油到下游人造丝等石化产品的生产制造会产生一定的硫化氢对大气造成污染。
有机化合物的主要组成部分是碳氢化合物,如烷烃、烯烃、芳香烃等,此外还有一些含硫或含氮的有机化合物。这些有机化合物的主要来源是石油化工厂或者炼油厂的生产过程,这些污染源有着恶臭或者刺激性的气味,会对人体器官产生毒害影响,常含有一定的致癌物质。
废气中的含氮化合物主要成分是一氧化氮和二氧化氮,它们多数由于煤炭或者石油制品的燃烧而产生,同时也可能产生于硝酸、炸药或者氮肥的生产制作过程中。含碳物质的完全燃烧和不完全氧化都会有一氧化碳的产生,比如汽车尾气、石油化工生产中的催化裂化过程中所产生的烟气等中都含有大量的一氧化碳。
卤素和它的化合物也是一种常见的大气污染物,它的主要来源是含有氯和氯化氢的废气是氯碱厂以及利用其作为工业原料的工厂,氯化氢则来源于磷肥生产的过程和电解铝工业等。
二、常用废气处理技术种类
针对石油化工生产过程中产生的不同污染源,通过对其分类,有针对性的重点处理某种具体的污染物,能够有效的减少大气污染提高环境质量。具体而言,石油化工产业废气处理技术主要有以下几种。
1.废气的催化燃烧技术。该种技术又被成为催化氧化技术或者接触氧化技术,是在较低的温度下降反应器在中的催化剂予以催化,使得废气中具有可燃性的成分进行氧化分解的处理方式。催化燃烧所选用的催化剂可以根据它们的活性组分进行分类,主要是铂2等贵金属和钴3等非贵金属,根据废气的不同成分和性质选择不同的催化剂实现其催化燃烧的氧化分解。
2.刺激性和恶臭气体的吸附技术。通常而言,对于恶臭和刺激性气体的处理方式有燃烧、吸附、生物脱臭等方法。吸附技术是利用活性炭较大的表面积和对废气中多种组分的吸附能力,这种技术可以适用于不同浓度恶臭和刺激性气体的吸附,加之其较强的再生能力因而具有较为广阔的使用范围。其中具有某些化学性质的活性炭还能够在其吸附性充分发挥的同时实现良好的催化活性,从而将恶臭和刺激性物质进行氧化处理为低臭、无臭的物质。
3.有害烟雾的去处技术。由于有害烟雾的粒径较小在空气中呈现为一种雾状能够随着空气的运动实现其扩散的微小野地。该种烟雾是温热气体遇到冷气流温度急剧降低凝结而成的,在石油化工企业中有害烟雾主要是油雾、盐酸雾等。鉴于有害烟雾的粒径相对较小,可以利用玻璃纤维过滤的方法将该种有害烟雾予以滤除。
三、中国石油化工废气处理技术及效果
上述三种技术能够有效的滤除或者防治石油化工生产过程中产生的废气,但是在我国生产实践中常用的废气处理方法主要有生物处理技术、催化脱硫工艺等。
生物处理技术,利用微生物实现对有机污染物的生物降解从而实现污染防治。该种技术的发展方向是有针对性的培养菌种并且优化菌种的生存条件以此来提高生物降解率,同时通过对生物填料的物理性能、使用寿命等方面的改善来降低投资和耗
能。其具体工作原理是先将污染物实现由气相到液相的转移然后由微生物吸进入液相的污染物,最后污染物进入微生物体内的有机物的代谢过程,实现对其分解将污染物转化为无害的无机物。其具体工艺流程是把气浮混凝反应池油污泥浓缩池等设施加盖后的废气通过高压风机送人洗涤塔,经洗涤后的废气由管道送入生物处理装置底部,废气经生物滤池填料吸附、生物氧化处理,净化后的尾气通过排气筒排入大气环境。通过反应池和活性炭等设备和物质的综合应用实现废气的无害化转化。生物处理技术在充分利用生物机能的前提下实现对有机废物的治理,充分利用生物规律保证治理结果,在实际应用中取得了较好的效果。但是我们也应该看到生物处理技术作为处理工艺的相对复杂,在投资和实验方面有一定的劣势。
催化脱硫技术是较为新型硫化物处理方式,能够含硫化物废气中的绝大多数硫脱去,并且可以将从硫化物中脱去的硫予以回收利用。作为石油化工企业主要污染物的硫化物,对环境的影响较大,而回收后的硫可以制成硫酸等继续用于工业生产。该种废气处理技术能够将废气中的硫充分利用并且没有新的废气或者废水的产生,其脱硫的效率也相对较高,加之费用成本低等使该种技术在工业生产中具有较大的应用空间。
放点等离子处理法。这种方法主要用于工业废气的处理,是利用高电压放电的形式来获得大量的高能电子或者高能电子激励产生的氧、氮基等活性离子,并且破坏碳氢结构的化学键,使得废气中的有机化学成分发生一种置换反应,最终结合形成没有危害的二氧化碳或者水。该种技术在我国石油化工废气处理中也得以应用和发展,对于等离子反应器的性能有了进一步的研究。对于等离子器,在使用双极性脉冲高压技术时,能够使氯苯和甲苯的分解率得到一定的提高,这种研究的进步和发展能够有效的解决石油化工废气污染的问题,使得废气处理技术和设备有了更新的发展。
tio2光催化法。该种处理技术日渐被重视的一种处理技术,它充分利用tio2的化学稳定性、无毒化、成本较低、获取方便等特点实现对含氯有机物废气的光催化降解。在实践应用中研究者对tio2光催化的改性和其负载修饰的方法来扩大使用范围,从某种程度上实现了对石油化工生产过程中产生的含氯有机废气的处理。这一技术在工业废气处理中具有反应率高、速率快、溶剂分子不会对其影响等优点但是该种技术在使用中也存在一些技术难题,为其推广应用和深入研究提供了一定的空间。
我国石油化工废气处理技术是针对不同的生产过程中产生的污染物不同有针对性适用废气处理方式,并且在处理方式选定还通过处理工艺单元的组合实现对有机废气等的优化处理。废气处理过程中所要遵循的原则是尽可能不再产生新的污染物并充分利用废气中的可利用成分,在有效治工业废气污染的同时也实现了对废气资源的有效利用,较少工业生产中断的浪费。而每一废气处理技术的使用并非孤立的,针对废气成分的不同,采用安排合理分工明确的处理技术的组合和工艺的完善,有效的实现废气处理的效率和效益,实现经济和环境的和谐发展。
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