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國(guó)家出臺(tái)《打響藍(lán)天白云保衛(wèi)戰(zhàn)》,是對(duì)工業(yè)有機(jī)廢氣的行重拳出機(jī)。蘇州地區(qū)的工業(yè)有機(jī)廢氣處理工作非常嚴(yán)峻,工業(yè)有機(jī)廢氣主要成份是二氧化硫等成份,對(duì)空氣污染特別大。目前針對(duì)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(shí)施性較高而且實(shí)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。
目前對(duì)于工業(yè)有機(jī)廢氣處理,主要采用后處理的方式。在工業(yè)有機(jī)廢氣的排出口,安裝廢氣處理的裝置,并對(duì)廢氣進(jìn)行物理和化學(xué)處理法。目前,蘇州地區(qū)的企業(yè)對(duì)于有機(jī)廢氣的處理,主要采用吸附法比較多,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VOCs氣體中的應(yīng)用為例,淺論ACF吸附法的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與技術(shù)。
1有機(jī)廢氣處理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
目前針對(duì)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(shí)施性較高而且實(shí)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(duì)于直接燃燒法,對(duì)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(wú)二次污染;而且工藝更加簡(jiǎn)單,操作也更加安全。但是對(duì)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(guò)一定波長(zhǎng)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(wú)毒無(wú)害的優(yōu)勢(shì)。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(guò)填料床時(shí),其中的易揮發(fā)成分會(huì)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(wú)機(jī)鹽等。但是該技術(shù)目前還處于試驗(yàn)階段,距離大面積推廣和應(yīng)用還有許多問(wèn)題。然而有鑒于其高效、低能耗、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn),勢(shì)必會(huì)成為未來(lái)廢氣處理的前沿與研究熱點(diǎn)。
(4)吸附法。吸附法是借助多孔性吸附介質(zhì),對(duì)通過(guò)其間的有機(jī)廢氣中的有害成分進(jìn)行過(guò)濾、吸附。該方法具有吸附效率高、能耗小的特點(diǎn),而且廢氣處理工藝更加簡(jiǎn)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。
2ACF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(shí),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(wú)塵過(guò)濾紗布等組成的。
(2)實(shí)驗(yàn)流程。實(shí)驗(yàn)研究?jī)?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(dòng)力研究;第二步是采用吸附等溫方程進(jìn)行擬合,和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。實(shí)驗(yàn)過(guò)程基本如下:開(kāi)啟牽引風(fēng)機(jī),通過(guò)濃度伩測(cè)定進(jìn)口和通過(guò)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(shí)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(gè)吸附循環(huán)。
具體實(shí)驗(yàn)步驟如下:①實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前,先記錄日期、當(dāng)天車間的室溫、蒸汽壓力等;②開(kāi)啟牽引風(fēng)機(jī),在取樣口測(cè)定廢氣濃度,當(dāng)廢氣濃度穩(wěn)定后,開(kāi)啟吸附系統(tǒng),使用手動(dòng)調(diào)節(jié)吸附;③每隔一段時(shí)間通過(guò)尾氣采樣口采樣,測(cè)定出口有機(jī)廢氣的濃度,記錄采樣時(shí)間;④當(dāng)進(jìn)口和出口濃度達(dá)到一致,一段時(shí)間后,停止吸附試驗(yàn);⑤關(guān)閉有機(jī)廢氣進(jìn)口和出口,打開(kāi)蒸汽進(jìn)閥,通過(guò)氣動(dòng)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(shí)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(guò)氣動(dòng)閥關(guān)閉蒸汽,開(kāi)啟干燥風(fēng)機(jī),對(duì)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(shí)間,關(guān)閉牽引風(fēng)機(jī)和吸附系統(tǒng),實(shí)驗(yàn)結(jié)束。
(3)實(shí)驗(yàn)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(guò)吸附箱,每隔5min測(cè)定出口濃度。結(jié)果顯示,在測(cè)試開(kāi)始的20min內(nèi),出口氣體中含有少量乙酸乙酯。在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始20min后后乙酸乙酯開(kāi)始穿刺,到實(shí)驗(yàn)開(kāi)始40min時(shí)到達(dá)平衡。由此可見(jiàn)活性炭纖維對(duì)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(guò)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(duì)于相關(guān)危害物具有良好的吸附能力。另外,在實(shí)驗(yàn)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(shí)間越來(lái)越短,例如在367ppm時(shí),ACF飽和時(shí)間為35min;而在濃度為598ppm時(shí),ACF吸附飽和時(shí)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。
工業(yè)有機(jī)廢氣處理中,ACF是處理有機(jī)廢氣的主要方式,也是目前效果最好的廢氣處理方法,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(duì)于空氣和人民身體健康有著嚴(yán)重的威脅。而通過(guò)對(duì)ACF有機(jī)廢氣的吸附法,可以看出此方法是目前最為好有一種方法。蘇州企業(yè)在有機(jī)廢氣處理中,ACF得到有利的推廣。相信在不久的將來(lái),有機(jī)廢氣將得到很好的控制,到處?kù)F霾的天氣將成為過(guò)去式。