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  2. 揮發性有機物(VOCs) 吸附回收技術的研究進展

    發布時間:2018-09-24 10:36          

    ?文章導讀

    本文就吸附法的相關部分,諸如常用吸附劑種類、吸附劑再生相關技術、吸附所用設施、主要吸附技術以及與吸附有關的治理技藝組合進行了介紹。此外,還對應用吸附回收技術治理VOCs中亟待解決的問題及其未來發展趨勢進行了積極探索。

    ?來源:《環境與發展》 ?作者:黃炎杰

    現階段許多學者就如何有效控制治理揮發性有機物(VOCs)進行了諸多探討,本文就吸附法的相關部分,諸如常用吸附劑種類、吸附劑再生相關技術、吸附所用設施、主要吸附技術以及與吸附有關的治理技藝組合進行了介紹。此外,還對應用吸附回收技術治理VOCs中亟待解決的問題及其未來發展趨勢進行了積極探索。

    吸附法治理技藝

    吸附法是指有效運用固體吸附物質來吸收存在于廢氣中的污染物質。就吸附方法而言可將其分為物理手段和化學手段進行吸附處理,而就針對VOCs廢氣而言,其則主要采取物理手段來進行吸附處理。吸附法能最大程度的較低處理廢氣的濃度、高風量主體為有機物的廢氣,一般用來吸附脂肪化合物和芳香族化合物、大部的含氯溶劑、常使用的醇類物質、小部的酮類以及酯類物質等。吸附法的重要工藝技術是確定吸附劑種類、回收設備設施以及相關工藝、再生介質、后處理技術等。

    1.1常用吸附劑選擇

    就當前吸附凈化VOCs常采用的吸附劑可分為無機吸附物質和有機吸附物質,目前無機吸附劑相對而言運用較為普遍,其主要運用作為吸附劑的一般為活性炭物質、分子篩構造、沸石顆粒、硅膠顆粒、活性氧化鋁材料、多孔結構類粘土及礦石等等,而有機吸附劑一般都有高聚物吸附樹脂材料制作而成。

    無機吸附劑主要用于制作吸附體的材料就是活性炭及其相關物質。與此相比,蜂窩活性炭一個突出特點就是較小床層阻力。就當前來說,我國在高風量、低濃度VOCs處理設施上普遍采用的吸附物質是由蜂窩狀活性炭制作的。較其他物質相比,其具有更多的優良之處,活性炭纖維具有極大的表面比值,富含著起主要吸附作用的大量微孔且其分布較為勻稱,能夠高速有效地進行吸附脫附,此外,就其材料本身而言也容易再生等。

    1.2吸附劑再生技術

    就治理VOCs通常使用的吸附劑再生辦法包括在低壓條件下運用水蒸氣來置換廢氣實現再生、利用高熱氣流進行吹掃實現再生和降低壓力或者抽成真空環境來解除吸附。低壓條件下運用水蒸氣來置換廢氣和利用高熱氣流進行吹掃再生這兩個辦法解除吸附劑上存在的沸點相對較低的低分子碳氫化合物以及芳香族有機物質更顯實用。就當前而言,有很多種更為節能的全新再生技藝研發開展,例如運用微波進行脫附、電焦耳脫附法、通過有機溶劑來置換進行脫附、運用超聲波進行脫附再生等。就新型脫附工藝來講有較好的節能水平、高處理作業效率,但因該技術目前尚處于研發中,故無法大面積應用。

    1.3關鍵吸附技術

    1.3.1運用蜂窩狀沸石轉輪吸附技術

    就當前我國廢氣排放中,占據主要地位的是低濃度、大風量的VOCs廢氣,因此低濃度廢氣處理最為合理有效的方法就是采取吸附濃縮工藝。近期由日本購進一批沸石轉輪吸附濃縮設施學習其相關技藝,就本行業而言,諸多企業也在對此工藝技術進行積極有效地研究與探索。相比較通過固定床進行吸附濃縮工藝技術而言,通過沸石轉輪進行吸附濃縮在工藝手段上有值得借鑒的部分:采取蜂窩式沸石制作的極強吸附能力的吸附劑,適宜運用高溫手段對吸附劑脫附[3],有極高且有效的再生效率水平,安全性能較為良好,可以處理更大范圍的VOCs,極小的設施阻力,吸附劑重復使用率較高,而其作業成本卻很低;處理尾氣中的有機污染物質有相對穩定的濃度,更加方便制約;構造較為緊湊,并且設備占地小。

    1.3.2吸附-組合的冷凝技術

    吸附濃縮技術手段-集成組合冷凝回收技術,此手段技術一般用于吸附回收凈化處理廢氣濃度較低、大風量、有較高回收水平以及相關較高利用價值的VOCs,就當前使用關鍵工業技術手段為運用固定床吸附處理或者沸石轉輪方式為主要吸附設備。當吸附劑吸附物質達到其能力上限之后,按照相關標準對有機廢氣物類別以及運用的吸附劑主要性質來有效合理的選用高溫水蒸氣或熱氣流進行解除吸附再生,也可采取真空解吸技術再生,對高溫、高濃度混合蒸汽采用冷凝回收。

    陸樹華等人對有機廢氣回收中的冷凝與吸附技術進行集成,將原先的預先冷卻、回收冷凝、吸附處理、有機分離四個步驟放置于同一流道之中,并由此合理設計出一種新型板式構造的芯體,通過帶有三角形翅片的金屬板片來有效合理分解有機廢氣流道與制冷劑流道。在位于有機廢氣流道中的翅片里充填吸附物質,在制冷劑流道內流通制冷物質。吸附劑在吸收有機廢氣的同時通過逆向運作的制冷劑來有效實現即時換熱要求,最大程度降低了吸附材料升溫問題的發生,有效地延長吸附劑吸附材料的使用期限。經過冷凝吸附操作后產生的低溫尾氣將被引至位于設備上半部分的芯體中起到一個預冷的作用,有效達到能源再利用,這在很大水平上提升了能源的有效利用率。該設備分為上半和下半兩部分,并由法蘭聯結,方便拆解設備以及及時有效更換吸附劑。該設備對有機廢氣處理具有較高回收率、占地面積較小、制造成本低等優點,故對于工業有機廢氣的回收處理有極好的適應性。

    結束語

    (1)就資源化來講,回收工藝是積極有效防治VOCs的辦法。就美國EPA而言,通過活性炭物質吸附消除VOCs是“可采取的最佳工藝”,目前我國采用率最高、工藝最為成熟的就是吸附法,尤其是活性炭固床吸附變溫工藝最符合我國當前國情。

    (2)由于VOCs組成成分復雜、多變的特殊性質,就目前工業化工區域存在污染尾氣排放高運行成本、低經濟利益等問題,因此其無法靠采取單一的治理工藝得到良好的解決。立足于種類繁多的工藝集成,可盡可能提升VOCs的消除率、合理降低相關成本和最大限度降低二次污染可能性。對VOCs的相變以及吸附解吸進程能夠進行準確解析,健全完善VOCs的回收過程預估辦法和回收設備規劃方案;最大程度的追求高吸附率。這些問題都需要亟待解決。

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