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中圖分類號:X701文獻標識碼: A
前言
隨著我國工業化的發展,有機廢氣對大氣環境的污染也是越來越嚴重,嚴重影響了人類的生存和動植物的健康成長。廢臭氣物質種類繁多,來源廣泛,對人體呼吸、消化、心血管、內分泌及神經系統都會造成不同程度的毒害,其中芳香族化合物如苯、甲苯、苯乙烯等還能使人體產生畸變、癌變。因此,必須要加大對有機廢氣的處理力度,提高有機廢氣的處理技術。目前來說,在有機廢氣的處理方面來說,已經形成了一些比較成熟的工藝的技術,并且取得了一定的效果。
1. 活性炭吸附法
活性炭吸附的方法就是廢氣的濃度相對于較低的情況下使用。活性炭具有很強的吸附作用,而且能夠在有機廢氣濃度發生改變的情況之下,調節吸收廢氣的力度,使得廢氣的濃度保持相對的穩定性。目前來說,在處理有機廢氣的過程中,常常使用的吸附劑有:顆粒活性炭、粉狀活性炭、活性炭纖維等。在進行廢氣處理之前必須要經過相關的處理,使得形成一定的形狀并且達到一定的強度。在經過處理之后,活性炭的結構中就會形成大量無法使用肉眼識別的小孔,這些小孔通過分子之間相互的作用力,吸附有機廢氣中的氣體分子,從而達到凈化的效果。活性炭吸附過程包括兩個部分。第一,吸附凈化過程。即鼓風機將有機廢氣輸送到吸附裝置中,有機廢氣在吸附裝置內被活性炭吸附,使氣體變得清潔。第二,熱脫再生過程。由于活性炭吸附劑的吸附能力是有限度的,當吸附劑吸收的量達到吸附的極限時,活性炭不具有吸附能力。為了使活性炭恢復吸附能力,必須轉入脫附再生過程。脫附再生即將含有催化劑的空氣輸入到吸附裝置中,使活性炭中的有機氣體脫離活性炭,恢復活性炭的吸附能力。活性炭吸附法是最早采用的有機廢氣處理技術之一,該方法工藝較為簡單,一次性投入少,但介質使用壽命短一旦飽和需再生,甚至更換處理效率不穩定,對高濃度臭氣處理效率較低。
2. 液體吸收法
通過將吸附劑和氣體相互接觸,使得氣體當中的有害分子逐步轉移到吸收劑中將有機廢氣進行分離,屬于一種電性的物理化學作用的過程。之后通過解析的方式將液態當中的有害分子進行清除,然后在進行回收,使得吸收劑得到重復回收利用的作用。從作用原理來看,可以將之分為物理方法和化學方法兩種。其中,物理方法就是利用物質相溶的原理,通常是將水作為吸收劑,并將有機廢氣當中有害的氣體予以去除,但對于部分不溶于水的有機廢氣物質,例如、三苯、等,則必須采用化學方法去除,通過溶劑與物質發生化學反應的方式予以去除。如使用化學法,運行成本高有可能會造成二次污染。
3. 吸附法和冷凝法
吸附法主要就是使用具有細孔結構的吸附體對有機廢氣進行吸收的過程。這些吸附體一般內表面積較大,價格相對于較為便宜,對于有機氣體的吸附率也很高。吸附法在去除有機廢氣應用的過程中相對于較為成熟,而且凈化效果較好,但是設備的要求較高,吸附的整個流程較為復雜,吸附法目前主要應用于低濃度有機廢氣的處理上。
在不同的溫度之下,有機化合物具有不同的飽和蒸汽壓,利用這一特性就可以將氣態的有機污染物通過冷凝從廢氣中分離出來。一般冷凝的過程可以通過提高壓力或者降低溫度來實現。冷凝法在處理有機廢氣的過程中,雖然凈化的效率較高,但是條件比較苛刻,運行的費用也相對于較高,消耗的能量大。因此,這種方法需要和其他方法相互聯合應用,用以回收有經濟價值的產品。
4.離子法氧化還原法
利用高頻高壓靜電特殊脈沖放電產生高密度高能活性離子氧,高能活性離子與臭氣接觸,打開臭氣分子化學鍵,分解成二氧化碳和水,從而使氣體達到凈化的目的。該方法處理設備體積相對較小,自重輕,適用于布置緊湊、場地狹小等場合,但設備一次性投入成本較大,運行成本高
能夠產生羥基自由基的工藝都可以進入高級氧化技術工藝的范疇,如臭氧(O3)氧化技術、過氧化氫(H2O2)氧化工藝、二氧化氯(ClO2)氧化工藝、紫外(UV)輻照工藝、超聲氧化工藝、微波工藝等。由于高級氧化工藝具有氧化性強、操作條件易于控制的優點,因此引起世界各國的重視,并相繼開展了該方向的研究與開發工作。
5.生物法
生物除臭法是通過微生物的生理代謝將具有臭味的物質加以轉化,達到除臭的目的。采用生物法處理臭氣的方法主要有生物濾池法、生物滴濾床法、土壤處理法,除臭效果較好。這里著重介紹一下最先進的生物滴濾床法
生物滴濾裝置由池體、生物滴濾床、營養液循環噴淋系統、參數控制系統等組成,其原理是利用附著在反應器內填料上的微生物,在新陳代謝過程中將廢氣中的污染物降解為簡單的無機物和微生物細胞質的過程,代謝產物和老化的生物膜可被循環液及時轉移,對處理污染物中含有惡臭氣體(如硫化氫、氨等)的效果顯著。其中,含硫惡臭污染物中的硫轉化為環境中穩定的硫酸鹽;含氮污染物中的氮轉化為環境中穩定的硝酸鹽或氮氣。
其反應式為:
微生物
含硫有機或無機化合物+ O2------------ CO2+ H2 O+ SO4+ 細胞物質
微生物
NH3或含N有機化合物+ O2------------ CO2+ H2 O+ NO3+ 細胞物質
生物滴濾床定期投加富含N、P及其他微量元素的營養液,以滿足微生物代謝活動;營養液定期更換,廢液進入污水廠好氧池,最后處理達標后排放,因其產生量少,污染負荷低,對污水處理系統影響很小。
生物滴濾床吸收了生物濾池的優點,填料由不易腐爛,有利于微生物的生長和掛膜的人工濾料構成。填料具有較大的空隙率和較強的吸附能力,在生物滴濾床的使用周期中無需更換填料;生物滴濾技術加大了填料上掛膜菌群的單位數量,提高了微生物的降解能力,減少了氣體在生物填料中的停留時間,生物滴濾床的占地面積也可大大減小;生物滴濾設備可做成一整體裝置,無需現場拼裝,減少了現場安裝調試時間;生物滴濾技術可針對污水處理廠惡臭氣體的具體成份及種類,先期篩選出高效的脫臭菌,除臭設備在出廠前可對填料進行預掛膜,并在現場實際運行的模式下進行二次馴化,以增強微生物對污染物的降解能力;此外填料的壓損較小,可降低配套風機的功率,減少運行成本。
6.植物提取液除臭技術
植物提取液的原材料是天然植物提取液,經過先進的微乳化技術乳化,使得它可以與水相溶,形成透明的水溶液;噴灑形成具有很大比表面積的小霧粒,吸附空氣中的臭氣分子進行反應或催化與空氣中的氧氣反應,生成無味、無二次污染的產物;天然植物提取液具有無毒性、無爆炸性、無燃燒性、無刺激性等特點。
植物提取液除臭技術所使用的除臭設備耗電量小、占地面積少、安裝方便、操作簡單易管理、機動性強且建設投資成本相對較低等特點,植物提取液無毒、無刺激性,安全性能高,除臭效果好且不會產生二次污染的優點;但該方法必須連續不斷地使用植物提取液,除臭的效果靠除臭劑維持,后期費用較高。
結束語
要想全面提高有機廢氣的治理技術,那么就應該加強有機廢氣傳統處理技術和工藝技術的改進,增強處理的效率,并且有效的節約成本,對于新型的技術來說,應該不斷的加強對新型技術的研究,盡快在工業上推廣和應用。對于一些有機廢氣成分復雜的處理工藝和技術,可以利用聯合工藝或者通過綜合性處理的技術,有效的處理掉有機廢氣,確保生態環境的穩定持續性。
參考文獻
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[4]曾祥誠. 有機廢氣處理方法探討[J]. 科技創新導報,2009,35:155.
關鍵詞:有機廢氣;處理技術;未來發展
前言
伴隨我國工業的快速發展,大氣的污染呈逐年上升的趨勢,有機廢氣處理技術也越來越被重視,為了更好的處理有機廢氣,還需要進行技術的發展創新。
1、有機廢氣處理技術的重要性
我國經濟的持續發展,為化工企業的崛起提供了外部環境,但是,隨著我國工業化進程的不斷加快,卻忽略了對環保的投入,工業廢氣的排放量不斷增加,對環境造成的污染也日益嚴重。當大量的廢氣排放到空氣中,不僅會對空氣質量產生嚴重影響,同時也會對人體健康造成嚴重的危害。為了重現綠水藍天,就需要不斷加強工業廢氣的處理,而對工業廢氣處理的技術研究也就擺在人們面前。有機廢氣是工業廢氣中污染性較強、處理難度較大的一種,而且有機廢氣進入到人體呼吸道之后,對人體的呼吸、血液、肝臟等都會產生嚴重的影響,因此有機廢氣的處理也受到了越來越多的重視。
2、具體的有機廢氣處理技術
2.1熱破壞技術
對于熱破壞技術來說,主要適用于濃度較低的有機廢氣。根據處理流程,其燃燒方式有兩類:一種是直接性的火焰燃燒,此種燃燒在溫度和時間狀態都合理的情況下,熱處理效率超過90%。此方法的主要優勢是處理充分且投資低,缺點是在有機物濃度偏低及缺乏輔助燃料的情況下,難以充分燃燒。另外一種方法是催化性的氧化燃燒。催化燃燒技術可以使有機物燃燒的初始溫度得到有效減弱,在催化劑添加的條件下,基于氣流當中針對有機物采取加熱措施,便能夠發生化學反應,進而使污染物得到有效清除。
2.2高溫及觸媒燃燒技術
燃燒法的應用,是利用高于有機廢氣燃燒點的溫度條件,對其進行燃燒和氧化,一般可用直接高溫燃燒和出煤燃燒兩種方法。直接高溫燃燒的溫度條件要求較高,需要在特定的高溫容器中完成,也是當前化工企業中常用的一種廢氣處理技術。當有機廢氣進入到沸石轉輪中,沸石可以將有機廢氣中的有機成分進行吸附,而將吸附后干凈的有機氣體釋放到空氣中,其他的廢與測繼續進入循環系統中進行處理。利用這種處理方法可以提高廢氣處理的效率,而且在運行成本方面較低,大量經過吸附作用的干凈空氣排放到大氣中,不需要再次進行凈化處理。在高溫燃燒處理過程中,通過沸石轉輪的作用可以實現有機廢氣的吸附和解析,通過對沸石轉速和溫度的調整可以達到不同的凈化效果。
2.3吸收技術
對于吸收技術來說,在氣態污染物處理過程中較為適用。根據吸收流程,可進一步劃分為物理吸收與化學吸收兩大種類。吸收技術主要是對有機廢氣與液體吸收液之間的相似相溶原理加以利用,進而使有機廢氣的處理得到有效實現。其中的吸收劑,通常屬于液體物質,在對一些混合試劑加以應用的情況下,比如液體石油、表面活性劑以及水等,能夠使有機廢氣充分被吸收。許多氣態污染物都能夠通過液體溶劑吸收方法進行有效處理。并且,部分具備應用價值的產品,通過解析處理以后,還可以被回收利用。
2.4吸附技術
吸附法的基本原理就是利用界面現象,也就是一種物質在另一種物質表面附著的緩慢作用過程。所以,基于界面現象的吸附法廢氣處理,其關鍵是吸附劑的選擇,通常,要求吸附劑具有疏松多孔的結構,且化學性質比較穩定,內部表面積較大,現在,該方法中常用的吸附劑主要包括硅膠、人工沸石、活性炭等。該方法的特點是應用比較廣泛、工藝簡單成熟、便于推廣,但是,該方法的流程比較復雜,設備比較龐大,特別是在廢氣中存在膠粒物質的情況下,會造成吸附劑中毒現象。所以,該方法更多的用于低濃度可揮發性廢氣的處理。
2.5冷凝技術
冷凝法主要是利用不同的物質在不同溫度下有著而不同飽和蒸汽壓的特性,通過對系統壓力的增加或者是溫度的降低,使蒸汽狀態的污染物可以從廢氣中冷凝并且分離出來。冷凝的過程一般需要在特定的溫度條件下實現,同時也要考慮到壓力條件,而通常采用的都是在恒定的壓力條件下降低溫度的途徑來實現。冷凝法的應用,可以使有機廢氣達到很好的凈化效果,而且是在常溫條件下無法達到的。在應用的過程中,要根據凈化的要求確定壓力和溫度,這也必然會導致費用的增加。所以在實際的應用過程中,可以將冷凝法與其他的處理技術聯合應用,可以達到更好的處理效果,也可以獲得更多可回收的產品,同時降低廢氣處理的成本。
3、有機廢氣處理技術的未來發展
在上述分析過程中,對有機廢氣幾類傳統處理技術有了初步的了解。為此,加大有機廢氣處理技術研發工作非常關鍵。下面針對有機廢氣處理技術未來發展前景進行論述。
3.1生物處理技術
針對有機廢氣采取的生物技術,指的是基于特定狀態下,以有機廢氣的有機成分為依據,把有機物有效地分解成為水以及二氧化碳,同時遵循“有機氨氨氣硝酸”、“硫化物硫化氫硫酸”的兩大轉化過程。通過生物技術裝置,有機廢棄物的處理效率超過90%,惡臭物處理效率則更高。和傳統處理技術相比,此項技術在設備上顯得比較簡單,并且很少發生再次污染的情況,所以生物處理技術具備很好的未來發展前景。
3.2放電等離子體技術
在新的有機廢氣處理技術中,利用高壓放電技術進行廢氣處理,是具有良好發展前景的技術。高壓放電技術可以產生大量的高能電子和活性離子,構成平衡等離子體,這樣就會使得C-C和C-H等化學鍵發生斷裂,進而實現與廢氣中F, H和CI等原子的置換,得到大量無害的二氧化碳和水。另外,在等離子體中引入金屬氧化物,可以形成一個催化體系,使得副產物的產量極大的降低,這時可以增強對污染物的剔除率。與傳統的處理技術相比,高壓放電技術操作更加簡便.而且具有很好的節能效果,適用于對低濃度有機廢氣的處理。
3.3 PSA技術及光催化氧化技術
PSA技術在有機廢氣處理過程中其應用得到了初步的肯定。此項技術主要是以有機廢氣組成和吸附材料在吸附方面的差異性為依據,同時結合周期壓力的改變,進而使有機廢氣被凈化和分離。PSA技術具備的優勢包括成本低廉、能耗小以及具備較高的自動化能力。在有機廢氣的分離及其回收過程中,合理地采納此項技術前景良好,值得考慮。此外,光照狀態下部分半導體材料可能有自由基活性的物質存在,利用光催化氧化技術,在常溫常壓條件下,能夠使有機廢氣發生無毒反應,此過程是不會受到溶劑分子的影響的,其主要優勢是反應速度快以及易于回收,因此光催化氧化技術在部分有機廢氣處理上也值得考慮應用。
3.4綜合處理技術
綜合處理技術就是對多種有機廢氣處理進行綜合運用,使每種處理技術的優點都可以獲得最大程度的發揮,從而達到更好的廢氣處理效果。如今,在工業廢氣處理中應用的處理技術主要有如吸附催化技術、吸收一解吸一變壓一吸附組合工藝等等。通過吸附催化技術可以對廢氣中的有害物質進行吸附,并且降低有機廢氣中污染物的濃度;利用復合吸收技術可以增強對廢氣中甲苯、乙酸丁醋的吸收效率,使得廢氣中的污染物含量達到國家標準的要求。
4、結語
總的來說,面臨有機廢氣的污染,應當通過合適的處理技術進行凈化。為了改善工業廢氣的無污染處理,還應該積極研發新的處理技術,有效去除有機污染物,推動社會經濟的可持續發展。
參考文獻:
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[2]彭雅麗.有機廢氣處理技術研究進展[J].河北工業科技,2013,04:306-308.
關鍵詞:有機廢氣 處理 技術研究
Abstract: At present, the organic waste gas treatment technology is a major problem of governance. Traditional treatment methods have limitations, the scope of application of traditional methods, applicable mechanism and the current situation analysis, a comprehensive assessment of traditional organic waste gas treatment technologies, in order to propose a new organic waste gas treatment technology, and its the future of certain outlook, the continuous optimization and innovation of organic waste gas treatment.
Keywords: organic emissions, handling, technology research
中圖分類號: U491 文獻標識碼: A 文章編號:
引言
隨著我過經濟的不斷發展,我國的化工企業不斷的涌現,由于企業的大力發展,產生了大量的有機廢氣,給環境帶來了嚴重的影響,給環境治理工作帶來大量的工作,因此,對于工業有機廢氣的治理工作是當務之急。近年來對有機廢氣治理技術的不斷研究,提出有機廢氣治理技術的發展前景。
1對目前有機廢氣處理技術的概述
目前,國內外治理有機廢氣比較普遍的方法有:吸附法、吸收法、氧化法、生物處理法等。
1.1 活性炭吸附法
利用固體吸附的原理從氣相或者液相去除有害成分的過程稱為吸附操作。根據吸附機理,可以將吸附劑分為物理吸附材料和化學吸附材料。化學吸附材料通常通過疏水鍵化學吸附作用去除有機污染 物質,如用于吸附去除鄰苯二甲酸二甲酯類物質的酚醛樹脂吸附劑、BA接枝改性聚丙 烯纖維、殼聚糖等。但是化學吸附材料通常應用于水相有機污染物質的去除,在有機廢氣方面的應用較少,可能是因為在氣一固兩相界面上有機廢氣污染物質與吸附劑之間的接觸時間太短,不利于化學吸附反應的進行,吸附效果不理想。因此在吸附法治理有機廢氣的實際應用過程中,常用的吸附劑為活性炭 、沸石等物理吸附材料,因為這些吸附劑呈現狀結構,比表面積大,物理吸附作 用強,適用范圍寬。大量的研究結果表明與蜂窩狀、顆粒狀吸附材料相比,纖維狀吸附材料具備傳質速率陜的優點。因此,在選擇廢氣污染物吸附材料時可以優先選擇纖維狀材料,以提高處理效果。
1.2 吸收法
1.2.1 液體吸收法
吸收法主要是指液體吸收法,通過廢氣與吸收劑的接觸,使其中的有害組分被吸收劑所吸收。經過解吸,將其組分除去或回收,使吸收劑再生,重復使用。廢氣處理設施中普遍使用的水噴淋裝置就是基于此原理。吸收過程分為物理吸收與化學吸收。物理吸收主要依據相似相溶原理,水是一種最常用吸收劑,可以把溶于水的有機溶劑氣體如丙酮、甲醇、醚和微溶于水的漆霧、灰塵、煙等去除,但水溶性尚差的“三苯”物質不能被水吸收。化學吸收是基于吸收試劑上活性基團可以與有機廢氣污染成分發生的化學反應進行的吸收過程。
1.2.2 吸收法國內外研究現狀
吸收法處理有機廢氣污染物的國內外研究狀況。根據研究可以總結出以下3個結論:(1)國內外研究者研究了不同溶劑吸收法對各種
有機廢氣污染成分的處理效果,包括苯類(苯甲苯、二甲苯、苯乙烯)、酯類、酮類、有機烴;(2)吸收劑主要包括有機溶劑、表面活性劑和水,還包括新型環保型吸收劑環糊精;(3)有機廢氣的具體成分不同,吸收劑選擇不同。
1.3催化氧化燃燒法
對于有毒、有害、不須回收的VOCs,氧化法是一種較徹底的處理方法。它的基本原理是VOCs與O2發生氧化反應,生成CO2:和HO2,化學方程式如下:
a CXHYOZ:+bO2---,cCO2+dO2
氧化反應類似化學上的燃燒過程,但由于 VOCs的濃度太低,所以反應中不會產生可見的火焰。氧化法一般通過以下兩種方法使氧化反應能夠 順利進行:一是加熱,使含VOCs的廢氣達到氧化反應所需的溫度,即熱氧化法;二是使用催化氧化。催化氧化是指在一定壓力和常溫條件下,以金屬材料為催化劑,如Pt、Pd、Ni等,廢氣中得有機污染物與空氣、氧氣、臭氧等氧化劑進行的氧化反應。由于催化劑的存在,催化燃燒的起燃溫度約為250℃一300℃。高效催化劑是催化氧化法的關鍵核心。
1.4生物處理法
生物處理技術的實質是附著在濾料介質中的微生物在適宜的環境條件下,利用廢氣中的有機成分作為碳源和氮源,并將有機物分解為二氧化碳、水、無機鹽和生物質等無害或少污染的物質。生物處理技術包括生物吸收法(即微生物及其營養物配料存在于液體中,氣體中的有機物通過與懸浮液接觸后轉移到液體中而被微生物所降解)和生物過濾法(微生物附著生長于固體介質上,廢氣通過由介質構成的固定床層時被吸附、吸收,最終被微生物降解),生物處理技術具有設備簡單、運行費用低、較少形成二次污染等優點。
2幾種主要有機廢氣處理技術比較與總結
2.1適用范圍比較
活性炭吸附技術一般適合于污染物濃度低于2000 mg/m3以下的有機廢氣處理,在酸性環境下的吸附效果優于堿性環境,且氣體溫度最好為常溫,若廢氣溫度過高,可選配氣體冷卻裝置來降低廢氣溫度,使之達到活性炭最佳吸附狀態。溶劑吸收法主要適用于高濃度有機廢氣或者大風量低濃度的有機廢氣處理。催化燃燒技術一般適合污染物濃度在2000~6000 mg/m3之間的有機廢氣處理,若廢氣溫度大于180℃,廢氣濃度可低于2000 mg/m3也可,但廢氣中如含有硫等有害于催化劑中毒的成分不適合該技術。
2.2存在問題比較
2.2.1活性炭的吸附性與再生處理
活性炭吸附是將污染物質從氣相固定到自身,并沒有從根本上解決污染消除的問題,當多種氣態污染物同時存在時,活性炭的吸附能力大幅低于只含有一種氣態污染物時的吸附效率。而對于吸附飽和的活性炭,一般處置方式有兩種,一是廢棄,直接燒掉或填埋,這樣會造成資源浪費。二是將其再生反復使用,但活性炭的再生仍然存在一些問題,主要包括:再生過程活性炭有效部分損失較大、再生后吸附能力有一定下降,再生尾氣的二次污染等。
2.2.2 吸收液吸收效率低
液相吸收法是將污染物質從氣相到液相的物理轉移或化學轉變,氣態污染物液相噴淋吸收針對高濃度有機廢氣或者大風量低濃度的有機廢氣的治理較好,而針對低風量低濃度有機廢氣治理效率仍有待進一步提高。
2.2.3催化劑選擇苛刻
當使用催化氧化燃燒處理有機廢氣時,某些氣體污染物燃燒氧化反應條件苛刻,必須需要高溫、高空、高水蒸氣分壓,因此選擇的催化劑必須具各高活性、高熱穩定性和高水熱穩定性,以及一定的抗中毒能力;常用的催化劑是Pd、Pt、Rh、Au等貴金屬催化劑,但這些貴金屬價格昂貴、易燒結,增加了催化氧化處理成本。
2.2.4生物處理法的選擇性
微生物對鄰苯二甲酸酯類物質、苯類物質等有機污染物降解速度很慢,主要由于聚合物和復合物的分子能抵抗生物降解,微生物所必需的酶不能靠近并破壞化合物分子內部敏感的反應鍵,限制了生物法在處理這些氣態物質方面的應用。
3有機廢氣處理技術的展望
隨著對有機廢氣處理技術的研究開放力度不斷加大,除上述傳統的處理工藝技術外,一些新的技術也逐步被開發應用,為有機廢氣的治理提供了更廣闊的途徑。
3.1 膜分離法
膜分離法是使用半滲透性的膜將VOCs從廢氣中分離出來的方法。基本機理是基于氣體中各組分透過膜的速度不同,透過膜的能力不同,因為每種組分透過膜的速度與該氣體的性質、膜的特性與膜兩邊的氣體分壓有關。
3.2綜合處理技術
綜合處理技術主要是指將多個傳統處理工藝有機結合,比如吸收一解吸一變壓吸附組合工藝、吸附催化氧化技術等,這類綜合處理技術具有極強的針對性和互補性,處理效果遠遠優于單一方法。
4 結論
通過本文的論述,對于有機廢氣處理技術的合理選擇,不論采用傳統還是新的處理技術都必須符合使用性能、范圍、等因素。因此我們在處理企業有機廢氣污染問題時,一定要結合實際情況,綜合評估各項因素。不僅有效提高有機廢氣處理效率,同時也減少了成本支出為企業帶來高額的經濟效益。
5 參考文獻
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關鍵詞:有機廢氣;處理技術;變壓吸附;膜分離法
中圖分類號: TU94 文獻標識碼: A
有機廢氣主要來源于煉油與石化、有機精細化工、合成材料、化學藥品原藥制造、裝備制造涂裝、塑料產品制造、電子設備制造、印刷、黏合、工業清洗等行業,以及建筑裝飾、餐飲服務和服裝干洗等日常生活。人體長期接觸有機廢氣,會通過呼吸系統經人或皮膚吸收到體內,引起肝、神經及造血系統的損傷,引起的癥狀主要有頭暈頭痛、惡心嘔吐、心慌氣喘、疲乏無力、血象變化等,而且對人體和動物存在嚴重的“致畸、致癌、致突變”危害。因此,有機廢氣的治理越來越受到人們的重視,成為了大氣污染治理中的重點之一。
1傳統有機廢氣處理技術
以前普遍采用的廢氣處理方法有吸收法、吸附法、直接燃燒法、催化燃燒法、生物過濾池、生物滴濾塔、生物洗滌塔等。其中吸附法、催化燃燒法已經比較成熟,并且已經有了工程技術規范。但是這些方法都存在著一定程度的不足:吸附法中不同氧化劑改性的吸附劑對有機廢氣的吸附量不同,而且吸附劑價格較貴;直接燃燒法和催化燃燒法投資與運行費用較高,而且不適用于較常見的低濃度高流量的有機廢氣的處理;吸收法難以處理化學性質穩定且難溶于水的有機廢氣;生物法處理有機廢氣只適于組成相對較簡單的有機廢氣,對組成復雜的工業有機廢氣處理起來比較困難。基于傳統處理方法的不足,新廢氣的處理技術開始引起了人們的廣泛重視,成為研究的新方向。
2有機廢氣處理新技術
2.1低溫等離子體技術
低溫等離子體技術是在電場的作用下,高頻放電產生瞬間高能,打開有機廢氣分子的化學鍵,使之分解為單質原子或無害分子,并且等離子體的高能電子、正負離子、激發態粒子和具有強氧化性的自由基,這些粒子可以氧化有機廢氣中的分子。有機廢氣的低溫等離子體處理是一門新興的技術。低溫等離子體技術的特點是:等離子體的高能電子、正負離子、激發態粒子可以與碳氫化合物、氮氧化合物、硫化氫、硫醇等污染物反應,生成二氧化碳、水、氮氣、二氧化硫等簡單無機物質。典型的有機廢氣如:苯、甲苯、乙硫醇、二氯丙烷等采用電暈放電形式的低溫等離子體處理惡臭廢氣是可行的,停留時間越長、電壓越高,脫除效果越好。
2.2變壓吸附技術
變壓吸附的基本原理是利用氣體組分在不同吸附劑上吸附特性的差異,以及吸附量隨壓力不同而變化的特性,通過壓力變換實現氣體的分離或提純。變壓吸附由于采用了壓力漲落的循環操作,強吸附組分在低分壓下脫附,吸附劑得以再生。在加壓下進行吸附,減壓下進行解吸。由于循環周期短,吸附熱來不及散失,可供解吸之用,所以吸附熱和解吸熱引起的吸附床溫度變化一般不大,波動范圍僅在幾度,可近似看作等溫過程。變壓吸附常用的吸附劑有硅膠、活性氧化鋁、活性炭、分子篩等,另外還有針對某種組分選擇性吸附而研制的吸附材料。氣體吸附分離成功與否,很大程度上依賴于吸附劑的性能。CHIHARA等應用兩塔工藝的變壓吸附技術,吸附劑為高硅沸石,吸附壓力為0.2MPa、脫附壓力為0.04MPa,處理二氯甲烷氣體。GILLILAND等采 用 四 塔 工 藝 的 變 壓 吸 附 技 術,吸 附 壓 力 為0.195MPa,脫附壓力為常壓,從空調的通風氣流中回收全氟烷烴等,處理效率大于99%。變壓吸附技術的優點是一次性投資低、能耗小、自動化程度高和可靠性強等優點,可以獲得純度比較高的副產品,實現廢氣資源化,產生較好的經濟效益。
2.3納米TiO2光催化技術
隨著納米技術的發展,納米技術也應用到有機廢氣的處理中。納米TiO2光催化能有效地將有機廢氣轉化為二氧化碳、水等無機小分子物質,還可以去除氯仿、多氯聯苯、有機磷化合物、多環芳烴等難降解或用其他方法難以去除的有機廢氣。在一定的條件下,納米TiO2能將用化學法氧化難以分解的“三致”有機物徹底分解為二氧化碳、水和簡單的無機酸,且無二次污染。俞家玲等的研究結果表明,方法在模擬實驗室揮發有機物質創造污染源環境,開啟空氣凈化器,然后采樣進行測定。結果苯的降解效率為91%,甲醛的降解效率為78.8%。TiO2光催化技術不僅以其化學活性高、安全無毒、價格低廉、操作簡便、以及條件溫和無二次污染的突出優點,在廢氣處理中受到普遍重視。
2.4膜生物反應器
隨著新材料的研制開發以及膜生物技術在廢水處理中的成功應用,人們開始關注膜技術在有機廢氣處理中的應用。膜生物反應器是將傳統的微生物廢氣處理技術與膜技術相結合,不僅具有生物方法環保的優點,而且膜材料作為生物降解的傳質界面,可以提供比較大的比表面積,增強降解效果,提高去除效率。膜生物反應器目前還處于實驗室小型研究階段,而且這種方法的構建和運行成本比較高,因此從實驗到運行還需要更多的研究和實踐。同時膜生物反應器具有流量低、阻力大、對水溶性差的污染物去除效率低等缺點,在一定程度上限制了膜生物技術在廢氣處理中的應用。
2.5微波催化氧化技術
有機廢氣的微波催化氧化技術是由填料吸附/微波解吸技術發展而來,并將一般的熱解吸方式轉變為微波解吸,降低了能耗、縮短了解吸所需的時間,而且吸附劑反復使用20次,還可以保持原有吸附能力。國外已經有微波催化氧化技術在有機廢氣處理中的小規模應用,在中國尚處于研究階段。與常規加熱催化熱解技術相比,微波催化氧化技術的優點是催化熱解效率高、能耗比較低、吸附劑的損耗小、啟動迅速、解吸時間比較短、對環境溫度影響小;缺點是對不同的有機廢氣需要選擇不同的吸附劑,而且微波功率、加熱時間、載氣流量等對微波催化氧化效率都有一定的影響。
2.6膜分離法
膜分離法處理有機廢氣的原理是在壓力驅動下,利用有機廢氣組分分子大小的不同,在膜結構內的擴散能力、滲透速率的不同來實現有機廢氣與空氣的分離。采用膜分離技術處理油氣,具有流程簡單、運行費用低;設備占地面積小、質量輕、便于安裝;易放大、和其他技術兼容性好;回收率高、能耗低、無二次污染等優點。近年來,隨著膜材料和膜技術的進一步發展,國內外已有許多成功應用的范例。通過投入產出分析,一座加油量7000t/a的加油站,上一套膜油氣回收系統投資約30萬元,年運行費用約7000元,按0.5%的回收率計算,年回收汽油35t。據國家發展改革委員會于2013-05-09的關于提高國內成品油價格的通知,汽油的市場價格為8220元/t,可年獲利28.8萬元,投資回收期大約為13個月。膜油氣回收系統壽命可達15~20年,回收油氣的經濟效益顯著。
3結語
近20年以來,學術界對有機廢氣處理技術的關注度逐漸上升,新的技術層出不窮。本文總結了新的有機廢氣處理工藝的原理、影響因素、實用范圍及去除效果,認為變壓吸附法和膜分離法有較好的應用前景。變壓吸附法處理組分簡單的有機廢氣投資少,自動化程度高,可以回收產品,實現有機廢氣資源化,產生良好的經濟效益,符合中國的循環經濟政策,在中國有機廢氣治理領域有較好的發展前途。膜分離法已經在石油行業油氣回收中實際應用,其 處理效果明顯,有良好的環境效益和經濟效益。
參考文獻
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關鍵詞:醫藥化工;有機廢氣;處理
近年來,我國的經濟發展水平逐步加快,為了滿足市場經濟發展,醫藥化工企業的生產產能和制造效率日益增加,在此過程中帶來了嚴重的廢氣污染問題,尤其是醫療、石油化工等產業中排出的有機廢氣,其數量極大,且長期無法降解,這也是目前醫藥化工領域對于有機廢氣處理的一大難問題。由于化學和制藥企業在生產過程中所形成的廢物有著不易分解,污染物范圍廣,廢氣排放量大等特征[1]。因此,有機廢氣不但對環境造成了嚴重污染,還嚴重危及人們的身體健康。所以,為了更好地促進醫藥化工行業的長遠發展,必須對有機廢氣進行有效處理。
1醫藥化工企業的有機廢氣污染概況、組成以及關鍵技術
1.1醫藥化工企業有機廢氣的排放概況
當前,市場經濟高速發展,醫藥化學工業的發展也越來越快,導致有機廢氣的排放量急劇增加,且對有機廢氣的處理難度也相應加大。產生這種現象的主要原因大致有以下兩點:第一,傳統醫藥及化工行業的廢物排出方法為間歇性排出,因此,排出的大量高濃度的工業廢水會造成嚴重的空氣污染。例如,醫藥化工企業的周圍往往會有強烈的臭味產生,雖然這種臭味刺激性很強,但一旦進入了空氣中就會在很短的時間內迅速揮發掉,這也是空氣污染治理非常困難的原因;第二,醫藥化學工業排放的廢氣成分主要取決于其生產所用的原材料,所以,醫藥化學工業的廢氣排放也會因生產原材料的不同而有所不同。醫藥化工行業的有機廢氣主要和化學產品中的基本物質相關,其污染的主要特征是排放量大,污染點多,且會產生無規則的溶劑廢氣污染。而醫藥和化工廢氣污染的另一個特征則是排出過程無規律,時間間隔不穩定,且停留時間隨意變化,給廢氣管理造成了阻礙,并影響了后期處理工作的開展[2]。
1.2醫藥和化學工業有機廢氣組成分析
在醫藥工業的生產加工等環節中,最不可忽視的因素是溶劑,受藥品特性的影響,在制造環節中很多溶劑極易通過空氣揮發出去,進而排放出大量的廢氣,這些廢氣會嚴重污染環境。這些廢氣的主要成分包括甲苯、二氯甲烷以及丙酮等。試驗結果證實,排出的廢氣含量與周圍環境的污染程度成正比,一旦有機廢氣和空氣接觸,就會產生化學反應,從而形成惡臭等氣味;當人們聞到這種臭味時,身體會受到不同程度的影響。同時,由于有機廢氣的擴散速度和揮發速率都特別快,當工作人員長期處于這樣的環境時,就會嚴重損害其身體健康。
1.3醫藥化工行業有機廢氣治理的關鍵技術
目前,國內外已研發出多種有機廢氣的處理技術,并獲得了顯著成效。其主要技術包括冷凝法、吸附法、焚燒法和生物處理法[3]。①冷凝方法是一項廢氣預處理技術,該技術在處理含有水蒸氣較多的廢氣時,有較大的優越性,且能高效地利用廢氣中的有用溶劑,進而使廢氣中的廢水也能夠得到相應處理。但該工藝技術極易受廢氣冷卻水溫的影響,當廢氣含量較低時,再使用該工藝技術會產生不必要的資源耗費。②吸附法是一種利用吸收塔對有機廢氣進行生物處理的技術,該技術在處理溶水更高的廢氣時有較大的技術優越性,其處理過程也比較安全,是一項應用廣泛的廢氣處理技術。③化學焚燒法是對有機廢氣進行焚燒處理,該方法在處理可燃廢氣方面具有較大的優越性,同時,它還能利用化學催化劑使廢氣中的有機氣體迅速溶解,因此,可獲得較好的處理效率。然而,該法不適用于處理含硫元素、溴元素等高毒性化合物的汽車廢氣。④生物法是利用微生物對有機廢氣中所含的污染物進行化學處理,然后采用生物吸收、溶解等方式,使污染物逐步轉變為安全、無毒的物質。該方法的優點是所需資源較少,但用到的設備較多,占用土地面積較大,所以不適合所有的醫藥化工企業[4]。
2醫藥化工行業有機廢氣治理存在的問題
2.1廢氣處理措施的效率不高
目前,處理有機廢氣的主要方式包括冷凝法和吸附法。從工藝上講,這種兩方式在工藝技術上都相當成熟,對有機廢氣的處理效率也較高,但從實際的工作狀況來看,由于冷凝法冷卻效果改變幅度過大,導致冷卻成本較高,而吸附法投入較大,相應增加了整個醫療成本,因此,這兩種廢氣處理的效益都不高,且也不利于醫療領域化工行業未來的可持續發展。
2.2缺乏相應的管控措施
當前,政府部門對有機廢氣的管控與處理逐漸重視起來,但其管控措施只在大中型醫藥化工企業中十分突出。而對于很多小企業雖然在環境保護和廢氣管理方面作了部分調整,但因公司實力有限,政策調整力度又不大,導致對于有機廢氣的處理問題不能獲得完全緩解。在現實執行過程中,由于缺乏相應的管控措施,導致部分監理人員對廢氣污染問題沒有按相關規定嚴格執行,且還有一些醫藥化工企業不顧社會效益,只在有關環保部門突擊檢查時調整排污條件,降低廢氣排放量,而在相關部門檢測后仍然按以前方式排污[5],導致有機廢氣的污染現象沒有得到有效改善。
2.3缺乏先進的處理技術
在醫藥化工行業中,所形成的有機廢氣存在著容易擴散、高濃度、不易降解等特性,因此,有機廢氣的處理工作困難很多,由于對其的處理技術要求較高,所以需要各公司在處理工藝上投入巨大的人力與財力。目前,國內廢氣處理技術水平和過去相比有了很大的提高,但在實際操作過程中仍存在諸多不足。如部分公司在進行廢氣治理時,仍應用傳統的冷卻技術和沖洗技術,導致廢氣治理效率較低。相關研究表明,大部分的醫藥化工企業在進行廢氣處理時,一般都使用傳統的吸附工藝。因為傳統活性炭、濾棉等材質的吸附法處理成本相對較低,但如果廢氣中的污染物超標,會導致濾芯等材料的處理能力隨著吸附率的增大而產生飽和效應,就可能產生效率迅速降低的現象。因大部分吸附劑都是無法再生的,且在使用吸附法處理化學廢氣的過程中,作業人員也非常容易中毒,所以該辦法的使用效益并不理想。而且,對于非水溶性溶劑廢氣的處理設備構造較為簡單,具有明顯弊端,很難長時間應用。此外,大部分情況下,企業都是在面對環境檢測時才使用設備,更多的情況是用環保設備應對環保檢查,而后續的處理卻不能保證同樣的標準,從而造成嚴重污染環境[6]。
2.4環境監管難度大,成本高隨著我國醫藥化學工業的快速發展,化工產品的更換越來越頻繁,導致醫藥化學工業出現了小、多、散亂的特征。由于這些中小企業布局的特殊性,產業內部結構競爭十分激烈,導致這些企業的經營方式存在兩面性,且對于環保部門的監管工作也是這樣。所以,環保部門的監管工作難度較大,必須投入更多的人力、物力與財力,來對這些分散的中小企業的進行管理和監察。
3醫藥化工行業有機廢氣治理的對策分析
3.1要采用更科學的排放標準
當前,要解決好在醫藥化工行業生產過程中產生的大量有機廢氣的問題,需要全面掌握其特性,并提出有針對性地解決對策,要建立合理的污染準則,限制有機廢氣的排放量,以此降低對自然環境帶來的嚴重污染。在這一階段,限制有機廢氣的污染與釋放時間是制藥化學工業中最關鍵的任務之一。因此,要科學合理地治理有機廢氣的污染情況,建立科學合理的污染規范是非常關鍵的一環。
3.2推廣并使用先進的處理技術
針對醫藥與化學工業在制造過程中產生的有機廢氣,除了要建立適當的規范之外,還應合理使用各種先進的處理技術。如熱破壞法,這種方法一般用于處理部分含量較少的有機廢氣,其效果較好,在其應用過程中主要用到催化氧化焚燒和直接火焰焚燒。催化法燃燒是利用空氣與催化劑的反應來減小有機廢氣的起燃程度,然后再通過對空氣加熱使有機廢氣進行化學反應,最后成功地消除廢氣中的污染。而直接燃燒法的處理效果也比較徹底,該方法的優點是投入小、使用時間長,在短時間和高溫的條件下,其處理效果就可達到99%。生物處理技術是通過運用微生物技術對廢氣中的生物進行重組,同時也利用生物進行代謝降解的處理,使處理后的產物對水、生物等污染較少,或以零污染的形式存在。其主要裝置包括氣體洗滌器、濾池處理等。而該方式和熱破壞法一樣,在低濃度有機廢氣的處理中效能很高,且操作簡便,成本較低,所以使用范圍十分廣闊。有機廢氣的處理方法若采用一成不變的方式就會不利于醫藥化工行業的技術進步和創新,所以,應加強對傳統廢氣的處理方法進行技術革新。當前,已經有不少以生物治理為主的凈化方案投入到了科學研究與實驗中,通過利用生物菌株凈化廢氣,在節省處理成本的同時,也提高了有機廢氣的處理效率。和傳統的活性炭吸附法比較,該技術在廢氣處理中更具生物活性,且處理效果也更高效,在其在末端處理方面也經常使用此類方式來取代傳統的處理方式,因為該方式具有很強的凈化能力。因此,相關部門要加強發展、研究新型科學技術,堅持創新的思路,以及大力推廣并使用先進的處理技術。
3.3提高國家藥品化工行業市場的準入門檻
對于提升中國醫藥化工行業的市場準入門檻,需要建立科學、合理的規范。在實際工作中,要針對以往醫藥化工企業有機廢氣治理和控制經驗,再根據目前有機廢氣的產生和治理過程的具體特征,積極、合理地運用最先進的有機廢氣處理技術,并提出更有效的治理辦法。要制定和貫徹科學、有效的作業標準,從實際出發。一方面,企業要明確內部的質量管理責任;另一方面,企業管理者也要對公司的生產工藝流程作出嚴格規范,并確保公司在生產過程中的排污管理上均能達到合格規范;同時,政府還要規范在制藥化學品領域的生產人員技術水平,以保證生產者能夠運用符合標準的工藝生產流程。
3.4建立嚴格的控制機制
長期以來,有機廢氣的污染問題一直制約著醫藥行業的發展,若要更好地解決將這一問題,應從政府各部門在廢氣污染管控與治理的角度出發。通過調查發現,在經濟發展緩慢的區域,醫藥化工企業往往扮演著重要角色,導致各地政府部門對環保違法行為和環境污染現象視而不見。這些舉措在短時間內會促進當地的經濟發展,但從長期考慮,廢氣污染帶來的環境污染是長久的、難以恢復的,會嚴重危害居民的身體健康。因此,各地政府部門應改變思維,對環保違法者加強查處力度,嚴格控制有機廢氣的排放量。
4結論
綜上所述,由于醫藥化工是化工行業中非常關鍵的分支,關乎著人類的生活健康,所以要避免有機廢氣對生態環境造成影響。針對我國醫藥及化工行業的有機廢氣污染的實際情況,要運用先進的處理方式,再依據科學合理的排放規范進行有機廢氣的治理。在企業未來的發展中,要順應時代的發展趨勢,不斷地變革和創新企業現行的管理體系和技術手段。由于醫藥化工行業有機廢氣的危險性很大,不僅處理過程繁瑣,其處理難度也較大,所以需要選用最合理的方式加以處理,并最大程度地減少有機廢氣對環境所產生的影響,以此為保護生態環境和人們的身體健康作出努力。
參考文獻:
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藥品包裝印刷是我公司的主營業務之一,與其他包裝產品相比,其有著更為嚴格的衛生安全指標,尤其在藥品包裝印刷過程中有機廢氣的治理方面要求更為嚴格。我公司通過多方實踐,目前已找到一種更為合適的有機廢氣處理技術,即“干式初效除塵+活性炭吸附+催化燃燒”法,該技術可最大限度地減少苯類等有害物質在藥品包裝中的殘留量。下面,筆者將對此有機廢氣治理技術進行介紹,期望能給行業人士提供借鑒。
工藝原理
目前,從我國有機廢氣治理技術的應用現況來看,主要方法有活性炭吸附法、催化燃燒法、生物分解法、等離子法等。針對印刷生產過程中有機廢氣排放的特點,以及結合上述有機廢氣治理技術的優缺點,目前我國印刷行業主要采用的是活性炭吸附法來進行有機廢氣的治理。綜合來看,該方法投入成本低,應用較為成熟,操作維護簡單,凈化效果基本可以達到排放標準要求。但是,針對藥品這類衛生安全等級要求較高的產品包裝來說,僅僅達到排放標準是遠遠不夠的,而是要盡最大可能解決有機廢氣排放問題。因此,結合我公司藥包生產特點,經過一系列的研究與實踐,我公司決定采用組合式有機廢氣治理方法,即“干式初效除塵+活性炭吸附+催化燃燒”法。
“干式初效除塵+活性炭吸附+催化燃燒”法的功能部分包括過濾器、活性炭吸附床、脫附床、吸附風機、脫附風機等部分,示意簡圖如圖1所示。其中,過濾器用于除去有機廢氣中的粉塵及水分;活性炭吸附床用于吸附、壓縮有機廢氣;脫附床用于將高濃度的有機廢氣在較低溫度下(約250℃)催化燃燒并排放。
“干式初效除塵+活性炭吸附+催化燃燒”法的工藝原理是:有機廢氣經初效過濾之后,進入吸附床Ⅰ,此時吸附床Ⅱ的進氣閥關閉,在吸附風機的作用下,有機廢氣由大風量、低濃度轉化為低風量、高濃度;吸附一段時間之后,吸附床Ⅰ中的活性炭吸附量接近飽和,此時吸附床Ⅰ的進氣閥關閉、排氣閥打開,同時吸附床Ⅱ的進氣閥打開、排氣閥關閉,吸附床Ⅱ進入吸附過程;而吸附床Ⅰ則在脫附風機的作用下將高濃度的有機廢氣傳輸至脫附床,在脫附床中把高濃度的有機廢氣加熱至啟燃溫度,在催化劑的作用下進行無焰燃燒,生成二氧化碳氣體和水,并釋放大量熱量;燃燒后的一部分氣體經冷卻后可直接高空排放,一部分氣體隨管道進入吸附床Ⅰ,在高溫作用下再次對吸附床Ⅰ中活性炭進行脫附,與此同時,吸附床Ⅱ進行吸附過程,吸附完成后,吸附床Ⅱ進入脫附過程、吸附床Ⅰ進入吸附過程。吸附床Ⅰ、吸附床Ⅱ依次交替循環進行吸附與脫附過程,直至將有機廢氣處理完全。
實施與成效
與其他方法相比,“干式初效除塵+活性炭吸附+催化燃燒”法對有機廢氣的處理更為徹底,排放至大氣中的廢氣主要成分是二氧化碳氣體和水,不會對周邊環境產生污染,更不會將有害物質擴散至生產車間,從而避免對成品藥品包裝造成二次污染。基于以上優勢,我公司目前已對兩條凹印生產線安裝了這種處理系統。
根據藥品包裝印刷生產過程中有機廢氣大風量、低濃度的特點,兩條凹印生產線上安裝的有機廢氣處理系統均采用“兩吸一脫”式處理方式,即每條凹印生產線配備三個活性炭吸附塔,工作期間,兩個吸附塔用于吸附,一個吸附塔用于脫附,三個吸附塔由多氣路連續交替進行吸附與脫附的過程。
為節約能耗、減少占地面積以及便于操作控制,我公司兩條凹印生產線的有機廢氣處理系統共用同一套催化燃燒脫附裝置與調控裝置。有機廢氣處理系統安裝于車間樓頂(如圖2所示),在有機廢氣進入煙囪之前,應對其燃燒生成的二氧化碳氣體進行降溫處理,確保氣體高空排放的安全性。
但是只做到以上這些還是不夠的,因為藥品包裝的圖文特點是底色為專色,并配有彰顯藥品功能與特點的圖文,為增強視覺效果,包裝圖案的色彩往往較為豐富,大部分都設計了單色或多色燙印圖文,即藥品包裝的整個生產流程除了印刷之外,還有燙印和模切等工序,而我公司的主要生產線、周轉區均處于同一建筑層,甚至有些設備之間相隔僅為數米,可見藥品包裝的整個生產流程均處于凹印相似環境中。盡管應用上述方法能使有機廢氣在終端得以處理,但源頭也必須加以控制,只有這樣才能最大限度地減少有機廢氣對藥品包裝的二次污染。
為此,我公司對凹印生產線安裝了透明隔離罩,如圖3所示。透明隔離罩的存在可將印刷環境與周邊車間環境隔離開來,不僅有效避免了有機廢氣在車間內擴散,也便于生產線的溫濕度控制,降低粉塵與水蒸氣對有機廢氣處理系統的影響,進而延長活性炭、催化劑的使用壽命,有效降低有機廢氣處理系統的維護成本,同時利于車間操作人員的身體健康。
[關鍵詞]醫藥化工;有機廢氣;生物處理
中圖分類號:X701 文獻標識碼:B 文章編號:1009-914X(2014)34-0212-01
在所有化工行業中,以醫藥化工生產產生的有機廢氣處理最為困難,并且因有機廢氣所具有的特點,在對環境造成污染的同時也會危害人體健康,一直以來都備受相關部門重視。為實現醫藥化工生產的環保性,必須要對現有的廢氣處理措施進行分析,從所存問題著手,通過研究確定出更有效的處理措施,爭取能夠提高處理溶劑廢氣的有效性,降低廢氣對人體健康的影響。
一、 醫藥化工有機氣體形成原因
1.醫藥化工溶劑
醫藥化工在研制過程中會形成溶劑廢氣,并且其中部分溶劑廢氣會以廢氣的方式排放,溶劑廢氣進入大氣環境中,就會造成環境污染。與普通化工廢氣不同,醫藥化工溶劑廢氣為有機廢氣,其中含有甲苯、甲醇、丙酮以及二氯甲烷等物質,對空氣環境污染效果更嚴重[1]。因此,醫藥化工行業在生產過程中,必須要加強對溶劑廢氣的管理,以免其排放到空氣中對人體健康造成影響。
2.醫藥化工溶劑廢氣排放規律
醫藥化工溶劑廢氣的排放,最為常見的為間接性排放,排放過程并不規律,廢氣含有的污染性質以及濃度都比較高,其排放會對環境造成嚴重的影響,例如空氣中會存有異味,并且因為其為有機性廢氣,在空氣中擴散速度更快,為廢氣排放管理工作增加了難度。
3.醫藥化工溶劑廢氣排放特征
醫藥化工行業產生的有機廢氣,主要與研制過程中的物質相關,在廢氣排放上具有排放量大、多點性排放等特點,因為排放的無規律性不但增加了管理的困難性,同時也增加了對人們健康的威脅性[2]。在醫藥研制生產過程中,所需要的溶劑量巨大,相應產生的溶劑廢氣也較多,在造成環境污染的同時,也會降低生產效率。
二、醫藥化工廢氣處理現存問題
雖然在環保理念下,更多的醫藥化工企業意識到加強溶劑廢氣管理的必要性,也采取了相應的措施,并取得了一定的成果,但是從整體上看,對醫藥化工有機廢氣處理的效果并不樂觀,目前仍存在一定的問題。現在存在部分廢氣污染嚴重的醫藥化工企業,在廢氣治理后效果并不滿足要求而被迫關閉。絕大多數醫藥化工企業建立了清潔生產審核制度,并且冷凝法回收溶劑也已經得到了廣泛的應用,更能夠實現對溶劑的有效回收,不但能夠減少溶劑廢氣的排放,同時也可以在提高產品生產效率的同時減少溶劑消耗[3]。
從我國醫藥化工行業溶劑廢氣整治工作來看,與國外發達國家相比在處理效果上還存在很大的距離。現在我國醫藥化工行業對溶劑廢氣的處理主要采取活性炭吸附方式,此種處理方式需要配置蒸汽進行脫附,并且需要濃縮-催化燃燒裝置的配合,整個處理工藝相對復雜,并且成本高、操作復雜。正因為活性炭處理措施所具有的缺點,很多醫藥化工企業為節省成本,選擇不配置脫附與濃縮-催化燃燒裝置,即便是活性炭吸收飽和后也不進行脫附或者更換,廢氣治理效果低下。醫藥化工行業溶劑廢氣治理成本高,收效低,更使得部分企業直接放棄對此方面的進一步研究,整個處理效果停滯不前,成為制約廢氣處理發展的主要阻礙。
三、醫藥化工溶劑廢氣處理方法分析
1.吸收法
吸收法是氣態污染物處理中比較常用的一種處理手段,以吸收過程來區分,可以分為化學吸收與物理吸收兩種,主要是以氣體混合物中不同組分在液體溶劑中溶解度不同,或者溶劑廢氣與吸收劑發生化學反應的方式來完成污染物的分離,達到凈化廢氣的目的[4]。此種方法中選用的吸收劑一般為液體類物質,例如水、液體石油以及表面活性劑等混合試劑對溶劑廢氣進行吸收。
2.熱破壞法
此種方法主要應用于低濃度有機廢氣,以操作過程來區分,可以分為催化氧化燃燒與直接火焰燃燒兩種,其中直接火焰燃燒法已經得到廣泛應用,并且具有投資少的特點,需要在適當的溫度以及保留時間條件下進行,具有較好的熱處理效果。而催化氧化燃燒能夠有效降低有機物起燃溫度,利用催化劑,將有機物置于氣流中進行加熱處理,保證其能夠在短時間內完成化學反應,將廢氣中含有的有機污染物去除。比較常用的催化劑有貴金屬與非貴金屬以及鹽類等物質,催化劑種類的選擇在整個廢氣處理中起到的作用巨大,需要結合實際需求來選擇。
3.生物處理法
隨著科學技術的快速發展,生物處理法現在已經被廣泛的應用到醫藥化工廢氣處理中,此種方法實質上是一種氧化分解的過程。整個過程中微生物以廢氣中含有的有機成分作為碳源與氮源資源,然后對其進行代謝降解,將有機物分解成二氧化碳、水以及無機鹽等無害物質,進而達到廢氣凈化的目的。現在廢氣處理經常應用的生物處理裝置有生物洗滌器、生物濾池以及生物滴濾塔等。生物處理法主要適用于濃度較低的有機廢氣處理,現在生物處理技術研究已經相對成熟,并且具有設備簡單、操作方便以及成本低等優點。其中,對于濃度相對較高的有機廢氣,在處理時經常會因為濾床中顆粒物積累過多而出現堵塞情況,形成較大的阻力,降低處理效率,還需要針對其中存在的不足繼續進行研究。
4.吸附法
吸附法即通過一種物質吸附在另一種物質表面上緩慢作用的過程,起到吸附作用的吸附劑需要具備疏松多孔的結構,并且化學性質應該穩定,不易發生化學反應,另外還需要其比表面積大,可以完成多個位點對氣體污染物的全面吸附,現在比較常用的吸附劑包括硅膠、人工沸石、活性炭以及氧化鋁等。此種廢氣處理方式工藝相對成熟,并且能耗較低,能夠有效應用于污染物種類較少的廢氣中。
結束語
醫藥化工行業在生產過程中會應用到大量溶劑,這就產生大量溶劑廢氣,并且在其處理上具有更大難度,對空氣環境以及人體健康威脅比較大,因此要結合其特點對現存的問題進行分析,選擇切實可行的處理措施,爭取不斷提高其處理效果。
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關鍵詞:有機揮發性廢氣;光催化氧化法;處理;應用
在有機揮發性廢氣處理上,光催化氧化法能耗小,效益高,且不會產生二次污染,是一種處理有機揮發性廢氣的較為優異的方法。
1 有機揮發性廢氣處理及其特征
有機揮發性廢氣處理是針對工業生產中產生的有機揮發性氣體進行的過濾、吸附、凈化等處理,使其轉變為無毒、無害無機小分子的過程。目前,在化工工業上,有機揮發性廢氣主要有甲醛、苯系物、甲醛丁醛、乙酸乙酯、糠醛、苯乙烯、油霧、漆霧、天那水、丙烯酸、樹脂等。有機揮發性廢氣通常具有有毒有害、易燃易爆、易溶于有機溶劑、難溶于水、處理難度較大等特征。
2 光催化氧化法
光催化氧化法是一種新型處理有機揮發性廢氣的方法,該方法主要通過UV紫外光對光催化劑進行照射,使之產生高能電荷-電子空穴對,并在空氣中的水、氧等物質的參與下,使附著于催化劑表面的有機揮發性氣體轉變為二氧化碳、水以及其他無機小分子物質的過程。具體反應過程如下(以TiO2為例)1:
4 結束語
總之,作為一種解決污染的新型方法,光催化氧化法不但能夠去除活性炭難以吸附的有機揮發性廢氣,將其轉變為無毒無害的有機小分子物質,而且不需更換其他吸附劑。將光催化氧化法應用于對有機揮發性廢氣,對于保護自然環境,促進人類可持續發展具有十分重要的現實意義。
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【關鍵詞】石油化工;廢氣;處理技術;經驗
一、石油廢氣中的污染源及種類
石油化工企業生產過程中產生的廢氣成分相對復雜,主要有粒子類物質、含硫化合物、含氮化合物和一氧化碳及有機化合物等,它們通過一定的排列組合構成了主要的大氣污染源。就廢氣中各種物質及化合物的產生有著不同的來源。一般而言粒子類物質主要產生于電力、建材、輕工業、石油化工、冶金等行業工業生產過程中所產生的煙霧、煙塵及生產性的粉末等。按照粒子類物資粒徑的大小被分為粗粒粉塵、細粒粉塵、煙、霧等。
含硫化合物主要由二氧化硫和硫化氫兩種,這兩種物質排放到空氣中達到一定濃度時會對人類的健康產生不利影響,同時也是酸雨形成的重要物質。大氣中的二氧化硫主要來源于燃燒的礦物燃料,而硫化氫多半來源于煉油、硫化染料等行業的生產。就石油化工行業而言,其生產過程由煉油到下游人造絲等石化產品的生產制造會產生一定的硫化氫對大氣造成污染。
有機化合物的主要組成部分是碳氫化合物,如烷烴、烯烴、芳香烴等,此外還有一些含硫或含氮的有機化合物。這些有機化合物的主要來源是石油化工廠或者煉油廠的生產過程,這些污染源有著惡臭或者刺激性的氣味,會對人體器官產生毒害影響,常含有一定的致癌物質。
廢氣中的含氮化合物主要成分是一氧化氮和二氧化氮,它們多數由于煤炭或者石油制品的燃燒而產生,同時也可能產生于硝酸、炸藥或者氮肥的生產制作過程中。含碳物質的完全燃燒和不完全氧化都會有一氧化碳的產生,比如汽車尾氣、石油化工生產中的催化裂化過程中所產生的煙氣等中都含有大量的一氧化碳。
鹵素和它的化合物也是一種常見的大氣污染物,它的主要來源是含有氯和氯化氫的廢氣是氯堿廠以及利用其作為工業原料的工廠,氯化氫則來源于磷肥生產的過程和電解鋁工業等。
二、常用廢氣處理技術種類
針對石油化工生產過程中產生的不同污染源,通過對其分類,有針對性的重點處理某種具體的污染物,能夠有效的減少大氣污染提高環境質量。具體而言,石油化工產業廢氣處理技術主要有以下幾種。
1.廢氣的催化燃燒技術。該種技術又被成為催化氧化技術或者接觸氧化技術,是在較低的溫度下降反應器在中的催化劑予以催化,使得廢氣中具有可燃性的成分進行氧化分解的處理方式。催化燃燒所選用的催化劑可以根據它們的活性組分進行分類,主要是鉑2等貴金屬和鈷3等非貴金屬,根據廢氣的不同成分和性質選擇不同的催化劑實現其催化燃燒的氧化分解。
2.刺激性和惡臭氣體的吸附技術。通常而言,對于惡臭和刺激性氣體的處理方式有燃燒、吸附、生物脫臭等方法。吸附技術是利用活性炭較大的表面積和對廢氣中多種組分的吸附能力,這種技術可以適用于不同濃度惡臭和刺激性氣體的吸附,加之其較強的再生能力因而具有較為廣闊的使用范圍。其中具有某些化學性質的活性炭還能夠在其吸附性充分發揮的同時實現良好的催化活性,從而將惡臭和刺激性物質進行氧化處理為低臭、無臭的物質。
3.有害煙霧的去處技術。由于有害煙霧的粒徑較小在空氣中呈現為一種霧狀能夠隨著空氣的運動實現其擴散的微小野地。該種煙霧是溫熱氣體遇到冷氣流溫度急劇降低凝結而成的,在石油化工企業中有害煙霧主要是油霧、鹽酸霧等。鑒于有害煙霧的粒徑相對較小,可以利用玻璃纖維過濾的方法將該種有害煙霧予以濾除。
三、中國石油化工廢氣處理技術及效果
上述三種技術能夠有效的濾除或者防治石油化工生產過程中產生的廢氣,但是在我國生產實踐中常用的廢氣處理方法主要有生物處理技術、催化脫硫工藝等。
生物處理技術,利用微生物實現對有機污染物的生物降解從而實現污染防治。該種技術的發展方向是有針對性的培養菌種并且優化菌種的生存條件以此來提高生物降解率,同時通過對生物填料的物理性能、使用壽命等方面的改善來降低投資和耗
能。其具體工作原理是先將污染物實現由氣相到液相的轉移然后由微生物吸進入液相的污染物,最后污染物進入微生物體內的有機物的代謝過程,實現對其分解將污染物轉化為無害的無機物。其具體工藝流程是把氣浮混凝反應池油污泥濃縮池等設施加蓋后的廢氣通過高壓風機送人洗滌塔,經洗滌后的廢氣由管道送入生物處理裝置底部,廢氣經生物濾池填料吸附、生物氧化處理,凈化后的尾氣通過排氣筒排入大氣環境。通過反應池和活性炭等設備和物質的綜合應用實現廢氣的無害化轉化。生物處理技術在充分利用生物機能的前提下實現對有機廢物的治理,充分利用生物規律保證治理結果,在實際應用中取得了較好的效果。但是我們也應該看到生物處理技術作為處理工藝的相對復雜,在投資和實驗方面有一定的劣勢。
催化脫硫技術是較為新型硫化物處理方式,能夠含硫化物廢氣中的絕大多數硫脫去,并且可以將從硫化物中脫去的硫予以回收利用。作為石油化工企業主要污染物的硫化物,對環境的影響較大,而回收后的硫可以制成硫酸等繼續用于工業生產。該種廢氣處理技術能夠將廢氣中的硫充分利用并且沒有新的廢氣或者廢水的產生,其脫硫的效率也相對較高,加之費用成本低等使該種技術在工業生產中具有較大的應用空間。
放點等離子處理法。這種方法主要用于工業廢氣的處理,是利用高電壓放電的形式來獲得大量的高能電子或者高能電子激勵產生的氧、氮基等活性離子,并且破壞碳氫結構的化學鍵,使得廢氣中的有機化學成分發生一種置換反應,最終結合形成沒有危害的二氧化碳或者水。該種技術在我國石油化工廢氣處理中也得以應用和發展,對于等離子反應器的性能有了進一步的研究。對于等離子器,在使用雙極性脈沖高壓技術時,能夠使氯苯和甲苯的分解率得到一定的提高,這種研究的進步和發展能夠有效的解決石油化工廢氣污染的問題,使得廢氣處理技術和設備有了更新的發展。
tio2光催化法。該種處理技術日漸被重視的一種處理技術,它充分利用tio2的化學穩定性、無毒化、成本較低、獲取方便等特點實現對含氯有機物廢氣的光催化降解。在實踐應用中研究者對tio2光催化的改性和其負載修飾的方法來擴大使用范圍,從某種程度上實現了對石油化工生產過程中產生的含氯有機廢氣的處理。這一技術在工業廢氣處理中具有反應率高、速率快、溶劑分子不會對其影響等優點但是該種技術在使用中也存在一些技術難題,為其推廣應用和深入研究提供了一定的空間。
我國石油化工廢氣處理技術是針對不同的生產過程中產生的污染物不同有針對性適用廢氣處理方式,并且在處理方式選定還通過處理工藝單元的組合實現對有機廢氣等的優化處理。廢氣處理過程中所要遵循的原則是盡可能不再產生新的污染物并充分利用廢氣中的可利用成分,在有效治工業廢氣污染的同時也實現了對廢氣資源的有效利用,較少工業生產中斷的浪費。而每一廢氣處理技術的使用并非孤立的,針對廢氣成分的不同,采用安排合理分工明確的處理技術的組合和工藝的完善,有效的實現廢氣處理的效率和效益,實現經濟和環境的和諧發展。
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