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挥发性有机物(VOCs) 吸附回收技术的研究进展

来源:中国大气网 作者: 人气: 发布时间:2018-09-22 00:23:40

文章导读

本文就吸附法的相关部分,诸如常用吸附剂种类、吸附剂再生相关技术、吸附所用设施、主要吸附技术以及与吸附有关的治理技艺组合进行了介绍。此外,还对应用吸附回收技术治理VOCs中亟待解决的问题及其未来发展趋势进行了积极探索。

现阶段许多学者就如何有效控制治理挥发性有机物(VOCs)进行了诸多探讨,本文就吸附法的相关部分,诸如常用吸附剂种类、吸附剂再生相关技术、吸附所用设施、主要吸附技术以及与吸附有关的治理技艺组合进行了介绍。此外,还对应用吸附回收技术治理VOCs中亟待解决的问题及其未来发展趋势进行了积极探索。

吸附法治理技艺

吸附法是指有效运用固体吸附物质来吸收存在于废气中的污染物质。就吸附方法而言可将其分为物理手段和化学手段进行吸附处理,而就针对VOCs废气而言,其则主要采取物理手段来进行吸附处理。吸附法能最大程度的较低处理废气的浓度、高风量主体为有机物的废气,一般用来吸附脂肪化合物和芳香族化合物、大部的含氯溶剂、常使用的醇类物质、小部的酮类以及酯类物质等。吸附法的重要工艺技术是确定吸附剂种类、回收设备设施以及相关工艺、再生介质、后处理技术等。

1.1常用吸附剂选择

就当前吸附净化VOCs常采用的吸附剂可分为无机吸附物质和有机吸附物质,目前无机吸附剂相对而言运用较为普遍,其主要运用作为吸附剂的一般为活性炭物质、分子筛构造、沸石颗粒、硅胶颗粒、活性氧化铝材料、多孔结构类粘土及矿石等等,而有机吸附剂一般都有高聚物吸附树脂材料制作而成。

无机吸附剂主要用于制作吸附体的材料就是活性炭及其相关物质。与此相比,蜂窝活性炭一个突出特点就是较小床层阻力。就当前来说,我国在高风量、低浓度VOCs处理设施上普遍采用的吸附物质是由蜂窝状活性炭制作的。较其他物质相比,其具有更多的优良之处,活性炭纤维具有极大的表面比值,富含着起主要吸附作用的大量微孔且其分布较为匀称,能够高速有效地进行吸附脱附,此外,就其材料本身而言也容易再生等。

1.2吸附剂再生技术

就治理VOCs通常使用的吸附剂再生办法包括在低压条件下运用水蒸气来置换废气实现再生、利用高热气流进行吹扫实现再生和降低压力或者抽成真空环境来解除吸附。低压条件下运用水蒸气来置换废气和利用高热气流进行吹扫再生这两个办法解除吸附剂上存在的沸点相对较低的低分子碳氢化合物以及芳香族有机物质更显实用。就当前而言,有很多种更为节能的全新再生技艺研发开展,例如运用微波进行脱附、电焦耳脱附法、通过有机溶剂来置换进行脱附、运用超声波进行脱附再生等。就新型脱附工艺来讲有较好的节能水平、高处理作业效率,但因该技术目前尚处于研发中,故无法大面积应用。

1.3关键吸附技术

1.3.1运用蜂窝状沸石转轮吸附技术

就当前我国废气排放中,占据主要地位的是低浓度、大风量的VOCs废气,因此低浓度废气处理最为合理有效的方法就是采取吸附浓缩工艺。近期由日本购进一批沸石转轮吸附浓缩设施学习其相关技艺,就本行业而言,诸多企业也在对此工艺技术进行积极有效地研究与探索。相比较通过固定床进行吸附浓缩工艺技术而言,通过沸石转轮进行吸附浓缩在工艺手段上有值得借鉴的部分:采取蜂窝式沸石制作的极强吸附能力的吸附剂,适宜运用高温手段对吸附剂脱附[3],有极高且有效的再生效率水平,安全性能较为良好,可以处理更大范围的VOCs,极小的设施阻力,吸附剂重复使用率较高,而其作业成本却很低;处理尾气中的有机污染物质有相对稳定的浓度,更加方便制约;构造较为紧凑,并且设备占地小。

1.3.2吸附-组合的冷凝技术

吸附浓缩技术手段-集成组合冷凝回收技术,此手段技术一般用于吸附回收净化处理废气浓度较低、大风量、有较高回收水平以及相关较高利用价值的VOCs,就当前使用关键工业技术手段为运用固定床吸附处理或者沸石转轮方式为主要吸附设备。当吸附剂吸附物质达到其能力上限之后,按照相关标准对有机废气物类别以及运用的吸附剂主要性质来有效合理的选用高温水蒸气或热气流进行解除吸附再生,也可采取真空解吸技术再生,对高温、高浓度混合蒸汽采用冷凝回收。

陆树华等人对有机废气回收中的冷凝与吸附技术进行集成,将原先的预先冷却、回收冷凝、吸附处理、有机分离四个步骤放置于同一流道之中,并由此合理设计出一种新型板式构造的芯体,通过带有三角形翅片的金属板片来有效合理分解有机废气流道与制冷剂流道。在位于有机废气流道中的翅片里充填吸附物质,在制冷剂流道内流通制冷物质。吸附剂在吸收有机废气的同时通过逆向运作的制冷剂来有效实现即时换热要求,最大程度降低了吸附材料升温问题的发生,有效地延长吸附剂吸附材料的使用期限。经过冷凝吸附操作后产生的低温尾气将被引至位于设备上半部分的芯体中起到一个预冷的作用,有效达到能源再利用,这在很大水平上提升了能源的有效利用率。该设备分为上半和下半两部分,并由法兰联结,方便拆解设备以及及时有效更换吸附剂。该设备对有机废气处理具有较高回收率、占地面积较小、制造成本低等优点,故对于工业有机废气的回收处理有极好的适应性。

结束语

(1)就资源化来讲,回收工艺是积极有效防治VOCs的办法。就美国EPA而言,通过活性炭物质吸附消除VOCs是“可采取的最佳工艺”,目前我国采用率最高、工艺最为成熟的就是吸附法,尤其是活性炭固床吸附变温工艺最符合我国当前国情。

(2)由于VOCs组成成分复杂、多变的特殊性质,就目前工业化工区域存在污染尾气排放高运行成本、低经济利益等问题,因此其无法靠采取单一的治理工艺得到良好的解决。立足于种类繁多的工艺集成,可尽可能提升VOCs的消除率、合理降低相关成本和最大限度降低二次污染可能性。对VOCs的相变以及吸附解吸进程能够进行准确解析,健全完善VOCs的回收过程预估办法和回收设备规划方案;最大程度的追求高吸附率。这些问题都需要亟待解决。


(编辑:Wendy)

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