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      鑄造有機廢氣的成因及治理技術方案(下)
      所屬欄目:企業新聞  日期:2021-08-14  點擊次數:

      鑄造有機廢氣的成因及治理技術方案(下)

          于玲 朱文英

      生物法

      學術界對生物法凈化廢氣的機理研究至今尚無統一的結論,荷蘭學者Ottengraf S P P依據吸附操作的雙膜理論提出的生物膜學說在全球范圍內有較大的影響力,為多數人所接受和認可。該法實質上是通過微生物的代謝活動將復雜的有機物轉變為簡單、無毒的無機物和其它細胞質。目前生物處理方法主要有生物過濾法、生物吸收法和生物滴濾法等。

      生物過濾法:該法是最早被研究和使用的一項生物處理技術,最早是用來處理硫化氫等惡臭氣體,現在應用范圍擴展到易于被生物降解的揮發性有機氣體。凈化過程中,有機廢氣經預處理后進入生物過濾裝置。裝置中的填料是具有吸附性的濾料,多為木屑、堆肥、土壤和比表面積、孔隙率大的活性炭混合而成。填料上生長著豐富的微生物,通過它們的新陳代謝活動,各類有機廢氣會被分解為CO2H2ONO3-SO4-,從而達到有效凈化的目的。生物過濾法只有一個反應器,液相、生物相都是不流動的,氣液接觸面積大,使用的濾池投資少而且運用費用也低,對于苯系物和醛酮等揮發性物質有很好的去除效果。

      生物吸收法:反應工藝分成廢氣吸收和微生物氧化反應兩個部分。有機廢氣先從反應器的下部進入,向上流動的過程中與填料層中的水相進行接觸,實現質量傳遞過程;水夾帶著被溶解的廢氣進入生物反應器,其中的懸浮液生長著大量微生物,利用它的代謝活動將污染物去除。該法的優點在于反應條件容易控制,但是需要額外添加養料,而且設備多,投資高。此外,生物反應器需要增設曝氣裝置,并且控制溫度、PH等條件,確保微生物工作時候的最佳狀態。

      生物滴濾法:該法集生物吸收和生物過濾于一體。污染物的吸收和降解同時發生在一個反應器內。容器中的填料一般是碎石、陶瓷、聚丙烯小球、顆粒活性炭等比表面積大的物質,起到微生物生長載體的作用。事先將營養液噴灑到填料表面,流出塔底并回收利用。廢氣從反應器底部進入,流經填料。填料上微生物的生物膜可以充當生物濾池,對氣相和液相中的物質進行氧化作用。采用生物滴濾法可以通過更換回流液體去除微生物的代謝產物,具有很大的緩沖能力。特別適合降解之后產生酸性代謝產物的物質,例如鹵代烴、含SN的機物等。生物滴濾法適合處理低濃度小風量的有機廢氣.

      低溫等離子法

      利用高頻高壓電暈放電時候產生的高能電子和離子,在放電過程中,電子從電場中獲得能量,通過非彈性碰撞將能量轉化為污染物分子的內能或動能,獲得能量的分子被激發或發生電離形成活性基團,當污染物分子獲得的能量大于其分子鍵能的結合能時,污染物分子的分子鍵斷裂,直接分解成單質原子或由單一原子構成得無害氣體分子如H2O

      光催化氧化法

      光解催化氧化法處理惡臭氣體機理主要分三部分進行。

      在波長為185nm的高能紫外線作用下,發生光解反應,提供647KJmol的能量,遠大于C=CC-HC-O等分子鍵能,基本能夠完全使分子鍵斷鏈;

      高能紫外線光束與空氣反應產生臭氧,臭氧對惡臭氣體進行分解氧化反應。利用高能紫外線光束,使空氣中產生大量的自由電子,這些電子大部分能被氧氣所獲得,形成負氧離子(O3-),負氧離子不穩定,很容易失去一個電子而變成活性氧(臭氧),可以氧化分解有機物和無機物,在臭氧的作用下,這些惡臭氣體由大分子物質被分解為小分子物質,直至礦化,UV+空氣O-+其它負離子O2負氧離子O3-臭氧O3

      高能紫外線光束與空氣中水分在TiO2催化劑的作用下產生的?OH(羥基自由基)對惡臭氣體進行分解氧化反應。在納米級TiO2催化劑的作用下高能紫外線光束與空氣中水分反應產生?OH,同時空氣中的水蒸氣與臭氧發生鏈式反應也可產生?OHUV+H2OTiO2?OHO3+H2O鏈式反應?OH?OH是比臭氧氧化性還強的氧化劑。

      3.如何選用鑄造有機廢氣治理技術方案

      揮發性有機廢氣一般有活性炭吸附法、水///氧化劑等吸收劑吸收法、生物凈化法、低溫等離子法、光催化氧化法等工藝處理。鑄造廠主要的污染物為苯酚、甲醛及醇類等。苯酚常溫下為一種無色晶體,是一種弱酸,可混溶于醚、氯仿、甘油、二硫化碳、凡士林、揮發油、強堿水溶液,室溫時稍溶于水,與大約8%水混合可液化,65℃以上能與水混溶。根據苯酚混溶于強堿水溶性的性質,苯酚廢氣采用堿吸收法處理;甲醛常溫下是一種無色,有強烈刺激性和窒息性氣味的氣體。易溶于水和乙醚。水溶液濃度最高可達55%。能與水、乙醇、丙酮任意混溶。甲醛也是強還原劑,在空氣中能逐漸被氧化為甲酸。根據甲醛水溶性和還原性,甲醛廢氣采用次氯酸鈉水溶液吸收法處理;糠醇與水混溶,根據糠醇水混溶性,廢氣采用水吸收法處理;

      通過以上苯酚、甲醛和糠醇等污染物的理化性質分析,采用一級水吸收+一級堿/次鈉溶液吸收+活性炭吸附工藝處理。次氯酸鈉和堿液共存的混合溶液用于吸收苯酚和甲醛,糠醇可通過水吸收去除,增加活性炭吸附。處理結果符合《鑄造工業大氣污染物排放標準》(GB39726-2020)相應標準值要求;


      4.結語

      我國對鑄造過程中產生的有機廢氣的管控研究還較為滯后,目前我們應充分利用現有科研成果,集成已有的防控理論和治理經驗,形成有效的治理技術方案,促進鑄造行業的可持續發展與進步。

      本文編審:吉祖明教授級高級工程師

      參考文獻:略



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