有哪些废气净化的基本方法?

空气净化可以通过许多不同的方法实现,比如,废气中的污染物可以通过过滤、重力分离、电沉积、冷凝、燃烧、膜分离、生物降解、吸收、吸附和催化转化等方法从废气中加以去除,至于是降污染物作为资源回收下来,还是将它销毁,这取决于用户的具体情况和污染物的物理、化学和生物性质。下面将就污染物净化的基本方法作一个简单的介绍。

1、吸收净化法

吸收是净化气态污染物z常用的方法。吸收法被定义为:用适当的液体吸收剂进行废气处理,使废气中气态污染物溶解到吸收液中或与吸收液中某种活性组分发生化学反应而进入液相,这样使气态污染物从废气中分离出来的方法;或者说,利用吸收剂将混合气体中一种或数种组分(吸收剂)有选择地吸收分离的过程称作吸收。

吸收常被分为物理吸收和化学吸收,其区别见下表:

2、吸附净化法

吸附是利用多孔性固体吸附剂处理流体混合物,使其中所含的一种或数种组分吸附于固体表面上,以达到分离的目的。吸附过程和吸收的区别在于:吸收后,吸收组分均匀的分布在吸收相中,吸附后,吸附组分聚积或浓缩敷在吸附剂上,只y一个非均相过程。

目前,吸附操作在有机化工、石油化工等生产部门已有较为广泛的应用。该方法在环境工程中的使用也很普遍,主要原因是吸附剂的选择性高,它能分开其他过程难以分开的混合物,有效地清除(回收)浓度很低的有害物质,设备简单,操作方便,净化效率高,且能实现自动控制。

吸附过程是一个动态过程,在这个过程中,吸附质从流体中扩散到吸附剂表面和微孔内表面上,释放热量,而被吸附在吸附剂的表面上。脱附过程是一个与吸附过程相反的过程。

吸附质在吸附剂表面吸附后,吸附质分子的内能因分子运动形式,如扩散、振动、旋转发生改变而降低,从而释放出能量,称之为吸附热。汽化热(或冷凝热)和结合热是吸附热的两个组成部分。吸附热大于物质气化热约1.5倍,不排除特殊情况的存在。总体说来,吸附热收到吸附量、吸附温度、吸附时流体空塔速度等因素的影响,如果不及时将吸附热引出去的话,其中被脱附分子所吸收的一部分热量会对吸附过程造成负面影响。

3、冷凝净化法

冷凝净化法即利用物质在不同温度下具有不同饱和蒸汽压这一性质,采用降温、加压方法使处于蒸汽状态的气体冷凝而与废气分离,以达到净化或回收的目的。

冷凝净化对有害气体的去除程度,与冷却温度和有害成分的饱和蒸汽压有关,冷却温度越低,有害成分约接近饱和,其去除程度越高。它特别适用于处理废气浓度在10000*10-6以上的有机溶剂蒸汽,不适宜处理低浓度的废气。在恒定温度的条件下通过提高压力的办法可实现冷凝过程,也可通过恒定压力的下降低温度来进行冷凝。废气通过冷凝可被净化,但室温下的冷却水无法达到高的净化要求,要想净化完q,需要降温、加压,这就使处理难度加大、费用增加。因此,通常将吸附、燃烧等手段与冷凝发联合使用作为净高浓度有机气体的前期处理,以达到实现降低有机负荷、回收有价值的产品的目的。另外,冷凝净化一般只适用于空气中含蒸汽浓度较高时,因此进入冷凝装置的蒸汽浓度可在爆炸极限以上,而且冷凝装置出来时的浓度可在爆炸下限以下,在冷凝中恰好是在爆炸上限与下限之间,这是不利于a全的一个缺点。

4、催化净化法

催化净化法是使气态污染物通过催化剂床层,在催化剂的作用下,经历催化反应,转化为无害物质或是易于处理和回收的物质的净化方法。催化净化法有催化氧化法和催化还原法两种。催化氧化法:是使废气中的污染物在催化剂的作用下被氧化。如废气中的SO2在催化的有机化合物的废气均可通过燃烧的氧化过程分解为H2O与CO2向外排放。催化还原法,是使废气中的污染物在催化剂的作用下,与还原性气体发生反应的净化过程。如废气中的NOx在催化剂(铜铬)作用下与NH3反应生成无害气体N2。催化净化特点是避免了其他方法可能产生的二次污染,又使操作过程得到简化,对于不同浓度的污染物都具有很高的转化率。其主要应用在于将碳氢化合物转化为二氧化碳和水,氮氧化合物转化为氮,二氧化硫转化成三氧化硫而加以回收利用,有机废气和臭气的催化燃烧,以及汽车尾气的催化净化等。其缺点是催化剂价格较高,废气预热要消耗一定的能量。

废气中污染物含量通常较低,用催化净化法处理时,往往有下述特点:1)由于废气污染物含量低,过程热效应小,反应器结构简单,多采用固定床催化反应器。2)要处理的废气量往往很大,要求催化剂能承受流体冲刷和压力降的影响。3)由于净化要求高,而废气的成分复杂,有的反应条件变化大,故要求催化剂有高的选择性和热稳定性。

5、生物法

在Genf-Villette(地名,1964年建起s个生物净化装置)d一次用生物净化装置净化废气。生物法处理废气技术在20世纪80~90年代得到了快速发展,荷兰和德国成为s批大规模应用生物技术处理废气的g家。随后,生物技术在废气处理中的应用也越来越广泛,目前使用的生物净化气体装置在欧洲已c过7500座,其中一半装置都用来处理污水以及堆肥臭气,关于可生化气体的净化原理和工程应用经验的一套重要体系也已经形成。生物净化技术弥补了传统物化处理技术的不足,传统方法需要专门的安q运行程序管理(如化学吸收),并且耗能高,经济投入高,相较之下,生物净化法属于清洁型的治理方法,成为废气治理特别是可生化废气治理的前沿和热点。

生物法废气净化技术是多学科交叉的环保高新技术。具体说来是一项低浓度工业废气净化前沿热点技术,它建立在已成熟的采用微生物处理废水方法上。国内已有的研究表明,低浓度工业废气已无法通过常规技术进行经济、有效地净化处理,但使用生物法废气净化技术处理低浓度工业废气却行之有效的,具有明显的技术和经济优势。

6、膜分离净化

膜净化法是混合气体在压力梯度作用下,透过特定薄膜时,不同气体具有不同的透过速度,从而使气体混合物中的不同组分达到分离的效果。压力差、浓度差以及电位差推动着膜分离过程的进行,膜分离技术是根据混合物中各组分的选择渗透性能的差异利用膜来分离、提纯和浓缩混合物的新型分离技术。能以特定形式限制和传递流体物质的分隔两相或两部分少有两个界面,这两个界面是两侧流体接触以及传递的桥梁。对流体来说,分离膜可以半透明也可以完q透过,但绝不能w全不透过。

膜分离的主要特点是实现混合物以及物质分子尺寸的分离,它将选择透过性的膜作为分离的手段。相变化不会发生在膜分离过程中(渗透蒸发膜除外),因此操作可在常温下进行,这就避免了浓缩和富集物质的性质因高温而改变的不利,在食品、医药等行业膜分离因此优点而被广泛使用。能耗少、成本低、效率高、无污染并可回收有用物质是膜分离的共有优点,对于同分异构体组分、性质相似组分,热敏性组分、生物物质组分等混合物的分离,膜分离方法十分适用,有时可以代替蒸馏、萃取、蒸发、吸附等化工单元操作。实践表明,若常规分离不能通过经济的方法实现,膜分离会成为一项非常有用的技术。将常规分离与膜分离相结合的技术更加经济有效。综合上述优点,膜科学和膜技术在近二三十年得到快速的发展,目前已成为工农业生产、国防、科技和人民日常生活中不可缺少的分离方法,越来越广泛地应用于化工、环保、食品、医药、电子、电力、冶金、轻纺、海水淡化等领域。

7、燃烧净化法

用燃烧方法来销毁有毒气体、蒸汽或烟尘、使之变成无毒、无害物质,叫做燃烧净化。燃烧净化仅能销毁哪些可燃的或在高温下能分解的有毒气体与烟尘,其化学作用主要是燃烧氧化,个别情况下是热分解。燃烧净化,可以广泛地应用于有机溶剂蒸汽及碳氢化合物的净化处理,这些有毒物质在燃烧氧化过程中浓度较高、发热量较大的可燃性有害气体(主要是含碳氢的气态物质),燃烧温度一般在600~800。C。燃烧法简便易行,可回收热能,但不能回收有害气体,易造成二次污染。

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