實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)柜廢氣處理方法

 

實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)柜廢氣處理包括破壞性和非破壞性方法，以及這兩種方法的結(jié)合。破壞性方法包括燃燒、生物氧化、熱氧化、光催化氧化、低溫等離子體及其集成技術(shù)，主要通過(guò)化學(xué)或生物化學(xué)反應(yīng)，利用光、熱、微生物和催化劑將VOCs轉(zhuǎn)化為CO2和H2O等無(wú)毒無(wú)機(jī)小分子化合物。無(wú)損法，即回收法，主要是碳吸附、吸收、冷凝和膜分離技術(shù)。揮發(fā)性有機(jī)化合物通過(guò)物理方法富集和分離，如控制溫度和壓力或使用選擇性滲透膜和選擇性吸附劑。揮發(fā)性廢氣的傳統(tǒng)處理通常采用吸收、吸附、燃燒等方法。近年來(lái)，半導(dǎo)體光催化劑的技術(shù)主體低溫等離子體發(fā)展迅速。

處理過(guò)程分析

1.吸附過(guò)程

(1)吸附過(guò)程簡(jiǎn)介

吸附法主要適用于低濃度氣態(tài)污染物的凈化。對(duì)于高濃度的有機(jī)氣體，通常需要在吸附凈化前通過(guò)冷凝等工藝降低濃度。吸附技術(shù)是一種經(jīng)典且常用的氣體凈化技術(shù)，也是目前工業(yè)VOCs處理的主流技術(shù)之一。吸附法的關(guān)鍵技術(shù)是吸附劑、吸附設(shè)備和工藝、再生介質(zhì)、后處理工藝等。

活性炭因其***的比表面積和微孔結(jié)構(gòu)而被廣泛用于吸附和回收有機(jī)氣體。目前，活性炭吸附有機(jī)氣體的研究主要集中在吸附平衡的預(yù)測(cè)、活性炭材料的改性以及有機(jī)物的理化性質(zhì)對(duì)活性炭吸附性能的影響。

(2)活性炭吸附過(guò)程的原理和過(guò)程

活性炭纖維吸附有機(jī)廢氣是當(dāng)今世界的先進(jìn)技術(shù)之一。與顆?；钚蕴肯啾龋钚蕴坷w維具有更***的吸附容量和更快的吸附動(dòng)力學(xué)。

(3)活性炭?jī)艋諝獾奈锢砦?，四種情況:

分子的直徑***于孔的直徑，分子由于空間位阻無(wú)法進(jìn)入孔內(nèi)，所以不被吸附。

分子直徑等于孔徑，吸附劑捕集能力強(qiáng)，非常適合低濃度吸附。

分子直徑小于孔徑，孔內(nèi)發(fā)生毛細(xì)凝聚，吸附容量***。

分子直徑比孔徑小得多，所以吸附的分子容易脫附，脫附率高，低濃度時(shí)吸附容量小。

(4)活性炭吸附工藝的***缺點(diǎn)

***點(diǎn):

適用于各種低濃度污染物。

活性炭?jī)r(jià)格低廉，能耗低，應(yīng)用經(jīng)濟(jì)。

溶劑有機(jī)物可以通過(guò)解吸和冷凝回收。

應(yīng)用方便，只需接觸空氣就能發(fā)揮作用。

活性炭具有******的耐酸堿性、耐熱性和較高的化學(xué)穩(wěn)定性。

缺點(diǎn):

吸附容量小，物理吸附存在吸附飽和的問(wèn)題。隨著吸附劑的消耗，吸附能力變?nèi)?，使用一段時(shí)間后吸附能力可能變小或失去吸附功能。

吸附過(guò)程中存在吸附***異性的問(wèn)題，可能會(huì)削弱混合氣體的吸附作用，而且分子直徑與活性炭孔徑也有錯(cuò)配，導(dǎo)致脫附現(xiàn)象。

2.吸收過(guò)程

(1)吸收過(guò)程簡(jiǎn)介

用溶液、溶劑或清水吸收工業(yè)廢氣中的揮發(fā)性氣體并將其與廢氣分離的方法稱為吸收法。溶液、溶劑和清水稱為吸收劑。不同的吸收劑可以吸收不同的有害氣體。吸收法中使用的吸收設(shè)備稱為吸收器、凈化器或洗滌器。吸收法的工藝流程與濕式除塵工藝流程相似，只是濕式除塵工藝采用清水，吸收法凈化有害氣體采用溶劑或溶液。

(2)吸收過(guò)程原理和過(guò)程

帶容器吸收的實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)柜廢氣處理方法

以油氣回收為例，油氣回收應(yīng)包括煉油廠、化工廠和油氣站生產(chǎn)的油氣。從工廠到銷售終端是一個(gè)完整的石油和天然氣系統(tǒng)。在美***和歐洲***家，加油站通常采用一級(jí)和二級(jí)油氣回收措施，即密閉卸載加油，將儲(chǔ)罐內(nèi)的油氣返回槽車，加油時(shí)利用真空輔助裝置或油罐內(nèi)壓返回儲(chǔ)罐。在油庫(kù)、煉油廠等石油產(chǎn)品集散地設(shè)置油氣回收裝置，回收油氣。油氣回收通常采用吸收法。油品裝卸時(shí)產(chǎn)生的油氣進(jìn)入吸收塔，貧油空氣從出口排出。吸收液在解吸塔中進(jìn)行真空解吸，解吸后的吸收液循環(huán)使用。回收塔用汽油回收解吸氣體，尾氣返回吸收塔重復(fù)該過(guò)程。溶液吸收法回收揮發(fā)性有機(jī)化合物的吸收液通常是一種***殊的吸收液，吸收液的選擇會(huì)影響回收效果。

(3)吸收法的***缺點(diǎn)

***點(diǎn):

吸收工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備投資低，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用與碳吸附工藝基本相當(dāng)。因?yàn)槲战橘|(zhì)是煤油和吸收液，不存在二次污染問(wèn)題。

缺點(diǎn):

該工藝回收效率低，環(huán)保要求高時(shí)難以達(dá)到允許的油氣排放標(biāo)準(zhǔn)；設(shè)備占用空間***；能耗高；吸收劑消耗很***，需要不斷補(bǔ)充。

3.冷凝過(guò)程

(1)冷凝過(guò)程簡(jiǎn)介

一些輕烴組分在油品儲(chǔ)存、運(yùn)輸和銷售過(guò)程中揮發(fā)到***氣中，造成資源浪費(fèi)和環(huán)境危害。同時(shí)，有機(jī)溶劑在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。每年都有***量有機(jī)溶劑揮發(fā)到空氣中，危害人體健康，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。

采用合適的方法回收這些揮發(fā)性有機(jī)化合物，不僅可以降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，而且具有很***的環(huán)境效益。

冷凝是回收揮發(fā)性有機(jī)化合物的有效方法。它的基本原理是利用不同溫度和壓力下不同飽和蒸氣壓的氣態(tài)污染物，通過(guò)降溫升壓的方式濃縮一些有機(jī)物，使VOCs得到凈化和回收。

(2)冷凝過(guò)程的原理和流程

冷凝油氣回收設(shè)備采用多級(jí)復(fù)疊或自復(fù)疊制冷技術(shù)。雖然系統(tǒng)流程相對(duì)復(fù)雜，但其關(guān)鍵部件壓縮機(jī)和節(jié)流機(jī)構(gòu)都實(shí)現(xiàn)了***產(chǎn)化，投資和運(yùn)行成本低。

根據(jù)換熱管的工作原理，它可以分為制冷劑回路和氣體回路，換熱管將這兩部分連接起來(lái)。在氣體循環(huán)部分，低溫制冷劑與熱的有機(jī)溶劑混合氣體在熱交換器中進(jìn)行熱交換，有機(jī)溶劑被液化和回收，制冷劑流入液體儲(chǔ)存罐。

在制冷劑回路中，壓縮機(jī)將制冷劑壓縮成高溫高壓的氣態(tài)制冷劑，由風(fēng)冷冷凝器液化，在制冷劑-制冷劑換熱器中冷卻的液態(tài)制冷劑通過(guò)干燥過(guò)濾器與制冷劑進(jìn)行熱交換，而低溫制冷劑進(jìn)入儲(chǔ)液罐，制冷劑通過(guò)吸入過(guò)濾器進(jìn)入壓縮機(jī)入口，從而完成整個(gè)制冷劑制冷劑的熱交換過(guò)程。

(3)冷凝過(guò)程的影響因素

用冷凝分離法回收輕烴時(shí)，應(yīng)冷卻原料氣。按原理可分為節(jié)流膨脹制冷和膨脹機(jī)膨脹制冷。按工藝可分為制冷劑制冷(如丙烷制冷)、節(jié)流膨脹制冷、膨脹機(jī)膨脹制冷、混合制冷(在膨脹機(jī)膨脹制冷或工藝流體節(jié)流膨脹制冷的基礎(chǔ)上增加制冷劑制冷)。分離方法包括精餾系統(tǒng)精餾分離和分離器相平衡分離。這個(gè)過(guò)程一般包括脫水、加壓(低壓氣體)、精餾和制冷。上述冷凝過(guò)程各部分的選擇會(huì)影響***終的冷凝效果。

(4)冷凝過(guò)程的***缺點(diǎn)

***點(diǎn):

冷凝法用于回收不同沸點(diǎn)的物質(zhì)，適用于沸點(diǎn)較高的有機(jī)物。該方法具有回收純度高、設(shè)備流程簡(jiǎn)單、能耗低的***點(diǎn)；設(shè)備緊湊，占地面積小，自動(dòng)化程度高，維護(hù)方便，安全性***，輸出的液體油可直接使用。

缺點(diǎn):

單次冷凝法需要降低到很低的溫度才能達(dá)標(biāo)，消耗的功率巨***，并不是真正的“節(jié)能減排”。

4.薄膜分離法

(1)膜分離工藝簡(jiǎn)介

在石油開(kāi)采、儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中，部分油品揮發(fā)到***氣中形成的油氣中，空氣除外，主要是C4-C5和少量芳烴。這些有機(jī)蒸汽排放不僅造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，而且對(duì)空氣質(zhì)量也有很***影響，從而影響人類健康。目前，有機(jī)蒸汽的分離回收方法主要有冷凝法、活性炭吸附法、膜分離法和溶劑吸收法。膜分離技術(shù)是一種高效的分離方法。

(2)膜分離的原理和過(guò)程

實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)柜廢氣處理有化學(xué)分離法

膜分離有機(jī)蒸汽回收系統(tǒng)的分離是通過(guò)溶解擴(kuò)散機(jī)理實(shí)現(xiàn)的。氣體分子與膜接觸后，溶解在膜的表面，然后在膜的兩側(cè)產(chǎn)生濃度梯度。由于不同的氣體分子通過(guò)致密膜的溶解和擴(kuò)散速度不同，氣體分子從膜內(nèi)擴(kuò)散到膜的另一側(cè)，*然后從膜的另一側(cè)脫附，****終達(dá)到分離的目的。

膜分離裝置位于高壓冷凝器的后面和緩沖罐的前面。由于廢氣壓縮機(jī)容量不足，只有一部分氣體通過(guò)膜分離裝置，而另一部分直接進(jìn)入緩沖罐。在滲透氣體返回低壓冷卻器之前，尾氣進(jìn)入緩沖罐。

(3)膜分離過(guò)程的影響因素

支撐層的材料對(duì)碳?xì)浠衔飺]發(fā)性有機(jī)化合物的滲透率和回收率有重要影響。對(duì)于相同材料的支撐層，烴類VOCs的滲透率和回收率隨著孔徑的減小而增***，但當(dāng)孔徑減小到一定臨界值時(shí)，烴類VOCs的滲透率和回收率會(huì)隨著孔徑的不斷減小而減小。

(4)膜分離工藝的***缺點(diǎn)

***點(diǎn):

膜分離技術(shù)是現(xiàn)代石油化工分離科學(xué)的前沿技術(shù)。具有投資少、見(jiàn)效快、工藝簡(jiǎn)單、回收率高、能耗低、無(wú)二次污染的***點(diǎn)，科技含量高。

缺點(diǎn):

投資***；該膜***產(chǎn)率低，價(jià)格高，使用壽命短；膜分離裝置要求流量穩(wěn)定，氣體穩(wěn)定，對(duì)操作要求高。

5.燃燒過(guò)程

(1)燃燒過(guò)程簡(jiǎn)介

揮發(fā)性有機(jī)化合物的一種處理方法是所謂的破壞性技術(shù)，它通過(guò)化學(xué)或生物技術(shù)將揮發(fā)性有機(jī)化合物轉(zhuǎn)化為無(wú)毒或毒性較低的無(wú)機(jī)物，如二氧化碳、水和氯化氫。燃燒法屬于這種技術(shù)。燃燒法分為直接燃燒法和催化燃燒法。直接燃燒法適用于處理高濃度VOCs廢氣，因?yàn)槠洳僮鳒囟韧ǔＴ?001200℃，工藝能耗成本高，燃燒尾氣中容易出現(xiàn)二惡英、NOx等副產(chǎn)物；由于廢氣中的VOCs濃度普遍較低，僅靠反應(yīng)熱一般難以維持反應(yīng)所需的溫度。為了提高熱經(jīng)濟(jì)性，人們進(jìn)行了***量的研究，一個(gè)方向是提高催化劑的性能，降低反應(yīng)溫度。另一個(gè)方向是研究新技術(shù)和新反應(yīng)器設(shè)計(jì)，使反應(yīng)能夠在更高的溫度下自加熱。

(2)燃燒技術(shù)的原理和流程

實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)柜廢氣處理有化學(xué)燃燒法

在催化燃燒中，預(yù)熱是一種基本的流動(dòng)形式。進(jìn)入反應(yīng)器前，有機(jī)廢氣應(yīng)在預(yù)熱室加熱，因?yàn)楫?dāng)有機(jī)廢氣溫度低于100攝氏度時(shí)，濃度低，熱量不能自給。燃燒凈化后，與未經(jīng)處理的廢氣進(jìn)行熱交換，回收部分熱量。氣體或電加熱是這一過(guò)程中常用的方法，加熱到催化反應(yīng)所需的點(diǎn)火溫度。

(3)燃燒過(guò)程的影響因素

催化燃燒催化劑的選擇是關(guān)鍵，其性能對(duì)消除效率和能耗起著決定性的作用。用于氧化揮發(fā)性有機(jī)化合物的催化劑通常可分為兩類:貴金屬催化劑(鉑、鈀等)。)和金屬氧化物催化劑(銅、鉻、錳等。).貴金屬催化劑因其******的起燃活性而被廣泛用于揮發(fā)性有機(jī)化合物的催化燃燒。在用于催化氧化揮發(fā)性有機(jī)化合物的貴金屬催化劑中，鉑比鈀更具活性。

(4)燃燒過(guò)程的***缺點(diǎn)

***點(diǎn):

與直接燃燒法相比，輔助燃料成本更低，二次污染物NOx更少，燃燒設(shè)備更小，VOCs去除率更高。

缺點(diǎn):

催化劑價(jià)格昂貴，并且要求廢氣中不含會(huì)導(dǎo)致催化劑失活的成分。

6.生物過(guò)濾過(guò)程

(1)生物過(guò)濾工藝簡(jiǎn)介

微生物代謝降解各種有機(jī)物和部分無(wú)機(jī)物，可以有效去除工業(yè)廢氣中的污染物，是一種處理有機(jī)廢氣的生物方法。

(2)生物過(guò)濾的原理和過(guò)程

實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)柜廢氣處理有生物過(guò)濾方法。生物過(guò)濾工藝系統(tǒng)由氣體輸送裝置、噴淋裝置和過(guò)濾塔體三部分組成。揮發(fā)性有機(jī)化合物通過(guò)壓力預(yù)潤(rùn)濕，并與過(guò)濾塔中填料層表面的生物膜接觸。揮發(fā)性有機(jī)化合物從氣相轉(zhuǎn)移到生物膜，然后被微生物分解利用，轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水和其他分子物質(zhì)，然后排出凈化后的氣體。噴灑裝置定期向包裝層噴灑噴灑液，以調(diào)節(jié)包裝層的含水量、酸堿度和營(yíng)養(yǎng)鹽含量。

(3)生物過(guò)濾過(guò)程的影響因素

填料:在生物滴濾塔中，生物膜生長(zhǎng)在填料表面，氣態(tài)有機(jī)物在填料之間的空隙中流動(dòng)。填料的比表面積在一定程度上反映了微生物的數(shù)量，而孔隙率影響氣體和液體的流速。填料層的高度對(duì)有機(jī)物的處理具有重要意義。

營(yíng)養(yǎng)液:生物滴濾塔中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、微量元素和緩沖液均勻噴灑在填料上，為生物膜中生物菌群的生長(zhǎng)和繁殖提供所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。揮發(fā)性有機(jī)物的去除率在一定程度上受營(yíng)養(yǎng)液流速和氮磷含量的影響。

進(jìn)氣:在生物滴濾塔運(yùn)行過(guò)程中，氣體流速和進(jìn)氣濃度對(duì)氣體去除效率有顯著影響。

(4)生物過(guò)濾工藝的***缺點(diǎn)

***點(diǎn):

適用范圍廣，處理效率高，工藝簡(jiǎn)單，成本低，無(wú)二次污染。

缺點(diǎn):

高濃度、生物降解性差、難生物降解的VOCs去除率低。

7.等離子技術(shù)

(1)等離子體工藝簡(jiǎn)介

等離子體污染物控制技術(shù)利用氣體放電產(chǎn)生的高活性粒子與各種有機(jī)和無(wú)機(jī)污染物發(fā)生反應(yīng)，使污染物分子分解成小分子化合物或氧化成易于處理的化合物而被去除。

該技術(shù)的主要***點(diǎn)是能方便地破壞和分解各種污染物，設(shè)備簡(jiǎn)單，占用空間小，適用于各種工作環(huán)境。