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引言
经济的发展不断推动着工业市场的壮大,而科学技术的发展也不断促进着工业技术和产品的革新。工业进步在不断满足社会和经济发展需求的同时,也引发出一系列的环境污染问题。为实现我国经济效益和社会效益的双赢,加大技术研究力度,并使用先进的有机废气处理技术来有效治理有机废气,这也成为现代工业企业必然要采取的一种发展战略。
一、有机废气的含义与处理现状
(一)有机废气含义
有机废气是指一种在工业生产过程中产生的危害性气体,与其他废气相比,它的活性较强,能够在大气中形成一种细小颗粒物,是造成光化学烟雾、雾霾等大气污染问题的重要原因之一。而且,这些有机废气在空气中会通过人体的呼吸道、皮肤等吸收方式进入人体中,对人体产生不同程度的危害,轻则导致人疲倦、恶心、无力,重则会损害人的神经系统以及内脏,甚至会诱发癌症、畸形等问题。
(二)有机废气处理现状
在雾霾等大气问题日益突出的今天,国家政府积极采取措施开展有机废气治理工作。但由于有机废气的来源广、成分复杂,且各工厂的排放方式不一样,导致我国的有机废气治理工作难度较大。从根源上讲,通过技术手段对有机废气进行净化处理才是最有效的有机废气治理方法。如今,我国工业生产中经常采用的有机废气处理技术包括燃烧法、吸附法、液体吸收法、冷凝回收法等,每种处理技术的应用方法、应用范围以及应用效果都是不同的,必须根据实际情况进行合理选择[1]。
二、有机废气处理技术应用与效果分析
(一)燃烧处理法
燃烧处理法是利用某些有机废气中的可燃性特征,将这些废气通过燃烧氧化的方式进行净化处理,以便回收或排放的有机废气处理技术。这种技术在工业领域的有机废气治理中应用较为普遍,比如:石油工业中的碳氢化合物废气、城市废弃垃圾焚烧中产生的有机废气、溶剂工业废气以及H2S或硫醇等恶臭气体的处理。燃烧处理法的主要处理流程如图1所示:
燃烧法依据燃烧方式的差异主要可以划分为三种:直接燃烧法、催化燃烧法、热力燃烧法等。
(1)直接燃烧法:这种方法是将有机废气中的有害物质作为燃料直接采用火焰燃烧的方式进行处理,一般燃烧的温度都在1100℃以上,这些气体经过燃烧多数都被转化为NOX、H2O、CO2等物质。但是,这种燃烧法只适用于可燃性有害气体浓度较高的有机废气处理中,而且该技术容易产生二次污染以及热能浪费问题,所以近年来使用的也越来越少[2]。
(2)催化燃烧法:该方法是通过使用相应的催化剂,让有机废气中的有机物在温度较低的环境中进行氧化分解,通常温度会控制在200℃-400℃之间。这种方法中使用的催化剂有三种,即贵金属催化剂、稀土金属催化剂、过渡金属氧化物催化剂。利用催化燃烧技术进行有机废气处理应用范围广,几乎有机废气中所有恶臭物质和有毒物质都能得到有效处理,而且,这种方法具有安全性高、燃烧温度低、二次污染物少、设备体积小等多种优点,但其使用的催化剂较为昂贵,成本较高。
(3)热力燃烧法:该方法是通过在有机废气中VOCs浓度较低的情况下添加燃料以促进其燃烧的方式实现有机废气净化处理。在废气中氧含量较低时,就需要加入空气进行辅燃。
(4)应用效果分析:这种燃烧方法所需温度相对较低,大概在540℃-800℃之间。此外,该技术较为简单、成本低,适合处理风量孝浓度高的废气处理中,但其在操作技术和安全技术上有较高要求。
(二)液体吸收处理法
这是一种利用某些有机废气可溶于水的特性进行废气处理的技术,通过选取合适的液体吸收剂,使混合气体中的一种或者多种物质溶解,或者使其与吸收液中的物质发生化学反应从而实现有害气体的分离。利用这种技术,不仅能减少大气中的污染物,还能将污染物变废为宝进行再利用[3]。比如:对石油炼制中产生的硫化氢可以利用吸收处理技术进行净化,并能获得硫元素。利用该种技术,可以吸收净化S02、HF、NOX以及H2S等。具体来说,吸收技术也包括两种方式,即物理吸收和化学吸收。
(1)物理吸收:它主要是利用相似相容的原理,对有机废气进行处理。但由于这种物理吸收的方式吸收剂的溶解性差,在实际应用中有较大的局限性,医药行业中多会采用这种处理技术。
(2)化学吸收:化学吸收技术则是利用吸收液中的某些成分与有机废气之间的化学反应来进行的,它的应用范围比较广、污染小,而且还有较高的经济价值。
应用效果分析:化学吸收方式与物理吸收一样,对于吸收液的选用和管理是有严格标准的,必须在使用一段时间后进行检测分析,并及时更换。相比而言,化学吸收方式应用效果更好,应用范围也更加广泛。
在吸收技术中,对于吸收设备的要求比较多,可以根据气液两相界面形成的原理将设备分为三种类型,如下表1所示:
(三)吸附处理法
吸附处理法的灵感来源于大自然中常见的吸附现象,它类似于吸收技术中的物理吸收。在这种吸附技术中,吸附剂是最为关键的部分,大多数的吸附剂都具有化学性质稳定、疏松多孔的特点[4]。通常,有机废气都是来自各种化工企业,这些化工企业经常使用天然气、石油、煤炭等燃料或者原料,那么利用吸附法就可以有效净化吸收多种有机废气。根据吸附作用分析,还能将吸附技术分为物理吸附和化学吸附两种类型。
(1)物理吸附:物理吸附是一种利用分子间作用力而引起的物理现象,这种分子间作用力又称为范德华力,这种力的作用使物理吸附技术的选择性较差。物理吸附的过程与气体液化现象非常类似,越容易液化的气体越容易被吸附。在物理吸附的方式中,其吸附热与冷凝热值接近,并且脱附方便。
(2)化学吸附:这种吸附方式就是利用吸附剂,使被吸附的物质在吸附剂表面产生化学键而起到吸附净化作用的。这种化学吸附的方式选择性较好,它的吸附热与化学反应热很像,但是在脱附方面比较困难。
应用效果分析:在有机废气处理中,多数会选择物理吸附的方式。在实际的工业废气治理过程中,经常会用到的吸附剂有很多,比如:沸石分子筛、活性炭、硅胶、活性氧化铝等。由于吸附技术比较成熟,且具有低能耗、易推广、净化彻底、去除率高等多种优势。同样,这种吸附技术也存在许多问题,比如:吸附技术需要的设备庞大;吸附技术流程复杂;废气中有杂质时,容易出现吸附剂中毒情况等。但在长期的发展中,吸附设备、工艺以及吸附剂的不断改进,吸附技术日渐成熟完善,并被广泛应用到有机废气处理工作中。
(四)冷凝回收处理法
冷凝回收技术就是将有机气体进行降温或者加压,以使其中的有机废气冷却凝结成液态形式来达到净化处理目的。为保障冷凝效率,直接冷凝技术中会选择多级连续冷却的方式以降低有机废气的温度,从而使其凝聚为液体被分离出来。在冷凝技术中,冷凝装置的温度一般分为预冷、液氮制冷、机械制冷等多种步骤。而且,这种多级连续制冷的方法净化程度高,能够达到世界各国的排放标准,被广泛应用到石油化工行业的油气回收工作中。冷凝技术具体可以分为两种,即:直接冷凝与间接冷凝。
(1)直接冷凝:这种冷凝技术又叫做接触冷凝,是让有机废气与冷却介质直接接触进行热交换的技术方式。这种方式冷凝效果好,设备也比较简单,但是,必须要确保在冷凝过程中冷却介质与废气不会发生化学反应或者互溶现象。
(2)间接冷凝:这种间接冷凝方式又叫做表面冷凝,是将废气与冷却介质两者分开,通过间壁把有机废气中的热量移除,从而达到冷却目的。这样冷凝出的液体纯度较高,能够直接回收利用,但是其设备复杂,需要用到大量的冷却介质,并要求有机废气中不能含有粘性物或者微粒物。
(3)应用效果分析:这种冷凝回收技术能够将废气进行回收利用,具有很高的经济效益和社会效益。但是,这种方法在实际应用中,对有机废气的温度和浓度上要求较高,只适用于温度低、浓度高的有机废气处理工作中,如果有机废气的温度过高或者浓度过低都难以达到良好的净化效果。
三、小结
综上所述,在大气污染的治理工作中,必须做好对有机废气的治理。工业企业以及环境保护部门应该加强重视,加大对有机废气处理技术的研究力度,并针对不同的有机废气情况采取不同的处理技术,进一步提高工业气体排放的质量,以实现社会的可持续发展。
参考文献:
[1]李纯爱.有机废气处理现状应用研究[J].环境与发展,2018(7):74-76.
[2]查湘义.浅析有机废气处理技术及进展[J].民营科技,2018(3):68-68.
[3]宋丹,杨肃博,安娜,郑建军,黄颜欢.试论有机废气处理工艺及处理效果评价[J].中国资源综合利用,2018(5):136-138.
[4]范军.有机废气新型处理技术应用[J].资源节约与环保,2018(04):120-120.