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ACF吸附法在工業有機廢氣處理中的應用
Date:2018/8/7 Number:537

來源:《科技創新導報》                   作者:周芳


摘要:科學技術的發展,促進了廢氣處理技術的進步,二氧化硫等大氣污染問題被有效處理,但是工業廢氣中含有的有機化合物又成為了導致空氣污染的元兇,因此成為了各國研究的焦點問題。有鑒于吸附法處理效率高、工藝成熟且處理成本較低的現狀,ACF(活性炭纖維)在處理工業有機廢氣中的應用日益廣泛。本文就以ACF吸附法在VOCs氣體中的應用為例,淺論ACF吸附法的應用優勢與技術。


隨著國民經濟的快速發展,我國空氣污染問題也日益突出,如溫室效應、霧霾、沙塵暴等對人們的安居樂業已經產生嚴重的影響。尤其是工業有機廢氣,不僅會造成嚴重的空氣污染,而且有些有機物還含有苯、多環芳徑等致癌有毒物質,嚴重地威脅了人體的健康。許多國家制定政策限制有機廢氣的排放,但是在我國化工生產中實施起來較為困難,因此如何處理工業有機廢氣成為擺在眼前的問題。


1有機廢氣處理技術發展現狀


目前針對有機廢氣的處理主要采用后處理法,即排放后采用相關技術進行處理,實施性較高而且實施成本低。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,將有機廢氣燃燒產生二氧化碳和水,以達到環保的排放要求。相對于直接燃燒法,對空氣的污染要小很多,凈化效果更好,效率更高,可達到98%以上且無二次污染;而且工藝更加簡單,操作也更加安全。但是對于有機廢氣中的有機成分回收利用度不高。


(2)光催化氧化法。在常溫常壓下,通過一定波長光的照射,將有機廢氣進行氧化分解成為水和二氧化碳以及其他小分子的有機物。該方法具有能耗低,且無毒無害的優勢。但是目前技術還不成熟,因此需要進一步研究。


(3)生物膜法。生物膜法是將微生物附著在多孔填料介質表面,使有機廢氣在填料床上進行生物處理,當有機氣體通過填料床時,其中的易揮發成分會被吸附在填料介質表面進而被微生物分解成二氧化碳、水和中性無機鹽等。但是該技術目前還處于試驗階段,距離大面積推廣和應用還有許多問題。然而有鑒于其高效、低能耗、無二次污染等優點,勢必會成為未來廢氣處理的前沿與研究熱點。


(4)吸附法。吸附法是借助多孔性吸附介質,對通過其間的有機廢氣中的有害成分進行過濾、吸附。該方法具有吸附效率高、能耗小的特點,而且廢氣處理工藝更加簡單和成熟。因此目前吸附法被廣泛地應用于苯、甲苯、丙酮、丁酮等污染物的處理中。但是吸附法處理有機廢氣中,吸附介質不適用于高濃度有機廢氣的吸附。


2ACF吸附法在工業有機廢氣處理中的引用


ACF也叫活性炭纖維,是一種新型的吸附介質,呈現纖維狀。它與傳統吸附介質相比,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,能夠實現更高效的廢氣處理工作。本文以印刷車間的有機廢氣處理為例,淺論ACF吸附法的應用與效果。


(1)ACF吸附介質與系統構建。印刷車間產生的有機廢氣,主要是由乙酸乙酯和混合其他有機廢氣(苯、甲苯等)組成的。因此在選擇吸附介質時,根據情況選擇了表面為1400m2/g、孔容為0.612mL/g、平均孔徑為13.5.。吸附系統主要是由吸附箱體、閥門、牽引風機以及無塵過濾紗布等組成的。


(2)實驗流程。實驗研究內容主要分兩部分,第一是活性炭纖維吸附有機廢氣的動力研究;第二步是采用吸附等溫方程進行擬合,和實驗數據進行對比。實驗過程基本如下:開啟牽引風機,通過濃度伩測定進口和通過活性炭纖維后的有機廢氣的出口濃度,當進出口濃度相同時停止吸附,切換至活性炭纖維解吸程序,解吸完畢后用干燥風機干燥降溫投入到下一個吸附循環。


具體實驗步驟如下:①實驗開始前,先記錄日期、當天車間的室溫、蒸汽壓力等;②開啟牽引風機,在取樣口測定廢氣濃度,當廢氣濃度穩定后,開啟吸附系統,使用手動調節吸附;③每隔一段時間通過尾氣采樣口采樣,測定出口有機廢氣的濃度,記錄采樣時間;④當進口和出口濃度達到一致,一段時間后,停止吸附試驗;⑤關閉有機廢氣進口和出口,打開蒸汽進閥,通過氣動閥控制蒸汽壓力,記錄下箱體頂部溫度達到最高所需要的時間,解析得到的溶劑量和蒸汽用量;⑥將已經解吸好的活性炭纖維進行干燥處理,通過氣動閥關閉蒸汽,開啟干燥風機,對活性炭纖維進行干燥降溫,記錄吸附箱底部溫度降到常溫所需的時間,關閉牽引風機和吸附系統,實驗結束。


(3)實驗結果。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、牽引風機頻率為30Hz的條件下通過吸附箱,每隔5min測定出口濃度。結果顯示,在測試開始的20min內,出口氣體中含有少量乙酸乙酯。在實驗開始20min后后乙酸乙酯開始穿刺,到實驗開始40min時到達平衡。由此可見活性炭纖維對工業廢氣中的乙酸乙酯成分有較強的吸附能力。而且乙酸乙醋廢氣通過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在處理有機廢氣中,對于相關危害物具有良好的吸附能力。另外,在實驗中,隨著廢氣濃度的增加,可以看出活性炭纖維達到吸附飽和的時間越來越短,例如在367ppm時,ACF飽和時間為35min;而在濃度為598ppm時,ACF吸附飽和時間則縮短為20min。因此進一步論證,隨著有機廢氣濃度的增加,ACF吸附能力更強,吸附飽和更快。


3結語


在空氣污染物中,有機廢氣中蘊含的大量苯、甲苯、乙酸乙酯等有害物質對于空氣和人民身體健康有著嚴重的威脅。本文以印刷車間有機廢氣為例,對ACF吸附介質在有機廢氣處理中的應用效果進行了分析和實驗,結果顯示ACD具有更強的吸附能力,在生產中可以有效推廣。


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