活性炭吸附工藝在工業(yè)有機廢氣處理中的應(yīng)用

近年來，隨著我國工業(yè)企業(yè)的發(fā)展，環(huán)保問題也日益突出。上世紀的環(huán)保治理焦點比較著重于污水排放，但隨著大氣環(huán)境污染日益加劇，霧霾等現(xiàn)象已嚴重影響人們的日常生活，工業(yè)廢氣亂排放問題逐漸受到重視，大氣污染治理任務(wù)亦更加艱巨。
一、有機廢氣的危害
工業(yè)生產(chǎn)中會產(chǎn)生各種有機廢氣，主要包括各種烴類、醇類、醛類、酮類和胺類等。這些廢氣的來源十分廣泛，其中一些化學(xué)行業(yè)石化、有機合成反應(yīng)設(shè)備排氣、印刷行業(yè)印墨中有機溶劑，機械行業(yè)機械噴漆，金屬制品產(chǎn)生的氣味，汽車行業(yè)汽車的噴漆、干燥爐鑄件生產(chǎn)設(shè)備排氣，五金、家私廠噴涂設(shè)備排氣等。
有機的廢氣對人體的危害是多方面的,不同行業(yè)的有機物廢氣的毒性也是各不相同的，其中工業(yè)廢氣中10種常見有機的
廢氣對人體的危害主要表現(xiàn)為：苯類的有機物多損害人的中樞神經(jīng),會造成神經(jīng)系統(tǒng)的障礙，當(dāng)苯蒸氣的濃度過高時(空氣中含量達2%)，可以引起致死性急性的中毒。多環(huán)芳烴的有機物有強烈的致癌性。苯酸類的有機物能使細胞的蛋白質(zhì)發(fā)生變形或凝固,致使全身中毒。發(fā)生腈類的有機物中毒時，可引起呼吸困難、嚴重窒息、甚至意識的喪失直至死亡。有機物的硝基苯影響神經(jīng)系統(tǒng)、血相和肝、脾器官功能,皮膚的大面積吸收可以致人死亡。芳香胺類的有機物致癌，二苯胺、聯(lián)苯胺等進入人體可以造成缺氧的癥狀。有機的氮化合物可致癌。有機磷的化合物降低血液中膽堿脂酶的活性，使神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生功能的障礙。有機硫化合物中,低濃度的硫醇可引起不適,高濃度的可致人死亡。含氧有機的化合物中，吸入高濃度的環(huán)氧乙烷可致人死亡;丙烯醛對粘膜有強烈的刺激性;戊醇可以起頭痛、嘔吐、腹瀉等。
二、活性炭吸附原理
廢氣處理工藝中的常用活性炭為顆粒狀或蜂窩狀。由于活性炭具有多孔隙結(jié)構(gòu)，表面積大，因此當(dāng)氣體通過活性炭時，與其充分接觸，則污染物質(zhì)被截留在孔隙當(dāng)中，從而達到凈化氣體的目的。衡量活性炭吸附能力的指標(biāo)之一是碘值，碘值越大則吸附能力越強，處理效果越好。

三、具有代表性的活性炭吸附的組合工藝
實際的廢氣治理過程中，單一的活性炭吸附工藝會造成活性炭飽和速度過快，處理效果不穩(wěn)定。因此大多數(shù)情況下都是與其他處理工藝組合使用。
3.1旋流板塔+UV光解+活性炭吸附工藝

此工藝多用于處理低濃度有機廢氣，在烘干固化爐產(chǎn)生的有機廢氣中應(yīng)用較多。
其主要工藝流程為：廢氣在引風(fēng)機的作用下，通過管道輸送，以切線從底部進入旋流板洗滌凈化塔，在離心力的作用下，呈螺線形氣旋上升，達到旋流板時，由于受數(shù)量足夠多的傾角為25°的旋流葉片的切割作用，產(chǎn)生更大的離心力，與從上向下噴成霧狀的循環(huán)液滴接觸，氣液得到充分的混合，氣體中剩余的油霧顆粒物被循環(huán)液吸收，隨水流進入循環(huán)水池。
經(jīng)旋流板洗滌凈化塔后的氣體進入UV光解凈化器。該設(shè)備以二氧化鈦作為催化劑，與紫外線、空氣接觸反應(yīng)產(chǎn)生臭氧，利用臭氧對有機物進行氧化分解;同時大分子有機物在紫外線作用下轉(zhuǎn)化為小分子化合物或者發(fā)生反應(yīng)，生成水和二氧化碳，污染物得到去除。
因UV光解凈化效率相對較低，為了保證廢氣能穩(wěn)定達標(biāo)排放，在其后增加活性炭吸附器作為最終的把關(guān)處理，保證油霧顆粒物和總VOCs等長期穩(wěn)定達標(biāo)，最終凈化氣體。因經(jīng)前處理后，廢氣中VOCs的濃度已很低，且顆粒活性炭在吸附有機物的同時吸附等離子體，被吸附的有機物在活性炭纖維的孔隙內(nèi)被等離子體分解，一定程度上延長了活性炭吸附飽和的時間和使用壽命。
為保證處理效果，噴淋水循環(huán)使用一段時間后須更換，廢水中含有污染物質(zhì)，需配套污水處理設(shè)備進行處理。
該工藝優(yōu)點是操作簡單，易于管理，投資造價較低。缺點是活性炭更換次數(shù)較頻繁，運行費用較高。
3.2水噴淋+干式過濾器+活性炭吸附+催化燃燒
此工藝多用于噴漆、烘漆VOCs廢氣，主要污染物為苯、甲苯與二甲苯、總VOCs。
含有機物的廢氣經(jīng)風(fēng)機的作用，首先經(jīng)過水噴淋將大部分漆霧去除后進入干式過濾器，干式過濾器一方面可以去除氣體中的水分，另一方面可以進一步攔截部分顆粒物，保護后續(xù)活性炭處理設(shè)施。預(yù)處理后的氣體進入活性炭吸附箱，通過吸附作用，有機物質(zhì)被截留在其內(nèi)部，處理達標(biāo)的氣體經(jīng)煙囪高空排放。
運行一段時間后，活性炭達到飽和狀態(tài)，吸附作用失效，此時有機物已被濃縮在活性炭內(nèi)。按照PLC自動控制程序，
催化氧化設(shè)備自動升溫將熱空氣通過風(fēng)機送入活性炭床使碳層升溫將有機物從活性炭中“蒸”出，脫附出來的廢氣屬于高濃度、小風(fēng)量、高溫度的有機廢氣。該部分氣體進入催化燃燒室，在催化劑作用下燃燒后徹底凈化，完成脫附過程。再通過熱交換器將凈化后的氣體降溫，最后經(jīng)風(fēng)機引高空排放。
為了保證處理流程的連續(xù)性，該工藝中活性炭箱一般采用一用一備，當(dāng)其中一個炭箱處于脫附狀態(tài)時，另外一個處于吸附狀態(tài)，通過控制程序自動切換，交替使用。值得注意的是，脫附過程中要嚴格按照操作規(guī)范進行，注意控制燃燒溫度，避免因操作不當(dāng)導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸事故。
由于某些物質(zhì)，如氯離子，對脫附所用催化劑具有毒害作用，會造成催化劑“中毒”而失去催化作用，因此活性炭吸附+催化燃燒工藝不適用于處理含氯離子等對催化劑有毒害作用成分的氣體。
該工藝特點為：
⑴有機廢氣具有起燃溫度低的特點，因此不需要大量的能耗。而且當(dāng)催化燃燒達到一定的起燃溫度后，依靠自身熱量便可以滿足要求，不再需要外界提供熱源;
⑵應(yīng)用的范圍比較廣泛，對多種成分的廢氣都具有良好的處理效果;
⑶處理效率與其他工藝相比較高，凈化效率可以達到95%甚至以上，而且最終產(chǎn)物為二氧化碳和水，沒有二次污染物產(chǎn)生;且由于燃燒溫度低,能大量減少NO X 的生成,因此也大大減少了二次污染;
⑷活性炭可重復(fù)使用，延長換炭周期，即減少危險廢物的產(chǎn)生量，對改善大氣環(huán)境具有重要意義;⑸自動化程度高，操作簡單方便，運行安全穩(wěn)定，有效減少了污染物對環(huán)境的影響。
⑹缺點是投資較大，對操作人員素質(zhì)要求較高。
四、結(jié)語
活性炭吸附工藝是一種傳統(tǒng)的治理工藝，其因為投資小、處理效果穩(wěn)定而被廣泛應(yīng)用。在使用過程當(dāng)中需要注意的是
廢舊活性炭屬于危險固體廢物，應(yīng)交由有資質(zhì)的第三方公司回收處理。有機廢氣處理的治理工藝還有很多種，應(yīng)從使用的實際情況出發(fā)，選用合理的工藝，以保證有良好的處理效果。
來源：《化工管理》