废旧有机玻璃行业大气污染物排放标准研究 - 图文(7)

2019-02-15 13:59

《废旧有机玻璃再生利用行业大气污染物排放标准》研究报告

调节作用和催化反应中的决定作用来降低催化燃烧反应的自燃温度,增加表面氧量使其在贫燃条件下能稳定燃烧,提高催化剂对有毒气体和污染气体的消除率。

(3)吸附+催化燃烧

通过分析并比较各种处理有机废气的技术与工艺,人们提出了结合的处理工艺技术,此工艺技术适用于大风量、低浓度的苯类、酮类、醛类、醇类等多种有机废气治理。采用活性炭纤维吸附浓缩、热空气脱附和催化燃烧三种组合工艺净化有机废气。

有机废气经预处理除去粉尘或兼除其它催化剂毒物,而后由风机送入预热器预热至起燃温度以上,再进入催化床反应。工艺中采用远红外辐射直接加热催化床,可以明显减少启动时间和启动功率,降低预热温度。借助于换热器,可以明显减少加热功率,在启动阶段,换热器使反应床和进入反应床的空气不断升温,直至预热器所供给的热量全部被设备和换热器的出口气流带走。换热器的另一个作用是回收反应热,视有机组分浓度的高低,顶替部分或全部的电加热。如浓度大于1000μL/L,运行中所需的预热功率就可以很低。此工艺中吸附床选用目前国内外公认的先进的活性炭纤维作吸附材料,其材料具有吸附效率高,吸脱附时间快,使用寿命长的特点,净化效率达90%以上;催化床选用性能优良的蜂窝陶瓷贵金属催化剂,净化效率达95%以上;采用先进的自动控制系统,实现了净化系统内的吸附、脱附、热平衡、催化反应连续不停运行。净化系统设计合理、结构紧凑、高效。与同类处理大风量、低浓度有机废气净化系统相比,设备投资和运行

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能耗明显降低。

(4)光催化技术

纳米TiO2光是一种光触媒,光触媒就是使用光的能量在某种媒介上使有害气体发生分解反应。采用TiO2半导体纳米材料及紫外光,其工作原理是通过光催化氧化反应净化消除挥发性有机气体。所谓光催化氧化反应,就是让特定波长的光照射纳米TiO2半导体材料,可以激发出“电子-空穴”对(一种高能粒子),这种“电子-空穴”和周围的水、氧气发生反应后,就产生了具有极强氧化能力的自由基活性物质,可将气体中的甲醛、苯、氨气、硫化氢等有害污染物氧化、分解成CO2、H2O等无毒无味的物质。不存在吸附饱和和二次污染的问题。

光催化净化法自1988年国际首例光催化净化装臵以来,该方法只应用于消除半封闭或封闭空间微量有害气体的除臭或杀菌,首次应用光催化净化法治理废气污染是在解决恶臭问题。光催化降解有机污染物比较完全,最终生成CO2和无机物。因此,光催化净化技术被认为是具有广阔应用前景的新净化技术。

Cox H H J等利用催化剂的光催化活性,使吸附剂在其表面的有机物发生氧化还原反应,最终将有机物氧化成CO2、H2O及无机小分子物质。研究发现其具有选择性,反应条件温和,催化剂无毒,能耗低,操作简便,价格相对较低,无副产物生成,使用后的催化剂可用物理和化学方法再生后循环使用,对几乎所有污染物均具净化能力等优点。

舒娟娟等将纳米TiO2负载在载体材料上,制成负载型的纳米TiO2

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光催化剂。其中,以活性炭纤维作为载体,将TiO2以膜的形式负载其上,结合两种物质的优点,将有害气体氧化成CO2和H2O,并具有抗菌杀菌的效果,对人体无毒,不需更换再生。

(5)膜技术

膜分离是选用人工合成的或天然的膜材料为隔障,来分离混合气体或液体的过程。该法是一种新的高效分离方法。用膜分离法可回收的有机物包括脂肪族和芳香族化合物,卤代烃、醛、酮、腈、酚、醇、胺、酯等。该法最适合处理有机物浓度较高的废气,回收效率可以达到97%以上。

有机废气进入压缩机压缩后进入冷凝器中冷凝,其中冷凝下来的有机物可以回收,余下未冷凝的部分通过膜分离单元分成两股,一部分回流至压缩机,另一部分直接从系统中排出。为保证渗透过程的进行,膜的进料侧压力需高于渗透后气流的侧压力。

膜分离法回收有机气体最早使用于汽油回收方面。日本东电和日本钢管公司回收汽油蒸汽的膜分离装臵从1988年开始投入运行,至1998年报道止,这些装臵运行良好,分离膜未出现更换情况,最长使用时间已经超过9a。美国在膜法回收有机气体上也已有不少应用实例。我国在膜法回收有机气体方面的研究起步较晚,尚无工业运行装臵,中科院大连化物所和浙江大学等都在积极研究和开发此类有机气体回收装臵。

Obuskovic等将变压吸附理论用于膜基吸收。由于壳程的挥发性有机废气的分压远远小于管程的分压,让废气间歇进入膜管内,当管

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内压力降到与壳程分压相近时,再通入废气,这样操作会提高挥发性有机废气的吸收效果。

Majumdar等的研究试验表明,采用中空纤维膜对含有醇类等有机废气进行净化,去除效率可达90%以上。

(6)生物技术

生物控制法是近年来发展起来的空气污染控制技术,其实质就是在适宜的环境条件下,附着在滤料介质中的微生物利用废气中的有机成分作为碳源和能源,维持生命活动,并将有机物分解成为CO2和H2O的过程,有机氮被转化为氨气,继而转化为硝酸,硫化物先转化为硫化氢,继而氧化为硫酸。除含氯较多的有机物分子难以降解外,一般的气态污染物在生物过滤器中的降解速度为10-100g/m3·h,生物过滤器对挥发性有机物的去除率可达95%,对恶臭物质达99%。

用于净化有机废气的生物膜处理装臵,有生物滤池、生物滴滤池和生物洗涤塔三种形式。

孙珮石等的研究试验表明,生物法特别适合于处理气体流量大于17000m3/h、体积分数小于0.1%的VOCS气体。可在常温、常压下操作,净化效率高,抗冲击能力强,只要控制适当的负荷和气液接触条件,净化率一般都在90%以上;不产生二次污染。不过由于氧化分解速度较慢,生物过滤需要很大的接触表面,过滤介质的适宜pH值范围也难以控制。

席劲英等采用惰性材料为填料制备生物滴滤塔,使污染物的吸收和生物降解在同一反应器内进行,精确控制运行条件,既可用于恶臭

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气体的处理,也可用于有毒有害气体的处理。

目前对有机玻璃行业尾气中挥发性有机物的典型处理方法有吸附回收法、溶剂吸收法、冷凝法、热力燃烧法和催化燃烧法等。虽然目前已有多种有机废气处理方法可供选择,但从调研情况来看,当地企业对挥发性有机物的处理还不够重视,各企业各段尾气几乎都不经处理直接排放,同时,尾气中的一些聚甲基丙烯酸酯单体也被当成废气排放,造成一定程度的浪费。

对目前的废旧有机玻璃再生利用工艺进行优化,在此基础上采用新裂解法来代替落后的干馏法,实现连续化生产,提高该过程的原料回收率和能量使用效率,并减少生产过程中的污染物排放。采用直接燃烧、催化燃烧、吸附、以及吸附—催化燃烧等新技术净化生产过程中的尾气,彻底消除废旧有机玻璃再生利用过程中有机废气的污染。废旧有机玻璃再生利用生产中废气来源于不同工序段,产生的废气浓度波动大,成分复杂,研发稳定性高的废气处理新技术,能有效地消除各段废气中的挥发性有机物。

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