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1、 VOCs治理技术 VOCs常用处理工艺 活性炭吸附法 活性炭吸附 活性炭再生 吸附脱附 物质吸收法 化学反应吸收法 吸收回收法 能量切割氧化法 低温等离子体法 光催化氧化法 燃烧法 蓄热式燃烧 催化燃烧 直接燃烧 生物法 生物过滤法 活性污泥法 VOCs常用处理工艺 活性炭技术 通常使用的活性炭有 煤质型颗粒炭果壳型颗粒炭蜂窝型活性炭丙烯腈系炭纤维柱状活性炭椰壳活性炭 1 依靠自身独特的孔隙结构活性炭是一种主要由含碳材料制成的外观呈黑色 内部孔隙结构发达 比表面积大 吸附能力强的一类微晶质碳素材料 活性炭材料中有大量肉眼看不见的微孔 1克活性炭材料中微孔 将其展开后表面积可高达800 150
2、0平方米 特殊用途的更高 也就是说 在一个米粒大小的活性炭颗粒中 微孔的内表面积可能相当于一个客厅面积的大小 正是这些高度发达 如人体毛细血管般的孔隙结构 使活性炭拥有了优良的吸附性能 2 分子之间相互吸附的作用力也叫 凡德瓦引力 虽然分子运动速度受温度和材质等原因的影响 但它在微环境下始终是不停运动的 由于分子之间拥有相互吸引的作用力 当一个分子被活性炭内孔捕捉进入到活性炭内孔隙中后 由于分子之间相互吸引的原因 会导致更多的分子不断被吸引 直到添满活性炭内孔隙为止 活性炭吸附原理 1 升温脱附 物质的吸附量是随温度的升高而减小的 将吸附剂的温度升高 可以使已被吸附的组分脱附下来 这种方法也称
3、为变温脱附 整个过程中的温度是周期变化的 2 减压脱附 物质的吸附量是随压力的升高而升高的 在较高的压力下吸附 降低压力或者抽真空 可以使吸附剂再生 这种方法也称为变压吸附 此法常常用于气体脱附 3 冲洗脱附 用不被吸附的气体 液体 冲洗吸附剂 使被吸附的组分脱附下来 采用这种方法必然产生冲洗剂与被吸附组分混合的问题 需要用别的方法将它们分离 因此这种方法存在多次分离的不便性 4 置换脱附 置换脱附的工作原理是用比被吸附组分的吸附力更强的物质将被吸组分置换下来 其后果是吸附剂上又吸附了置换上去的物质 必须用别的方法使它们分离 例如 活性炭对Ca2 C1 有一定的吸附能力 这些离子占据了吸附活性
4、中心 可对活性炭吸附无机单质或有机物产生不利影响 因此 用活性炭吸附待分离溶液中的物质后 选用CaCl2作为脱附剂可降低活性炭对吸附质的吸附稳定性 从而达到降低脱附活化能的目的 5 磁化脱附 由于单分子水的性质比簇团中的水分子活泼得多 能充分显示它的偶极子特性 从而使水的极性增强 预磁处理能增大水的极性 这就能充分解释经过预磁处理后活性炭的吸附容量减小的现象 当磁场强度增大时 分离出的单个水分子越多 则阻碍作用就越大 从而吸附容量减小得也就越多 活性炭脱附方法与原理 活性炭吸附示意图 活性炭吸附蒸汽脱附简易流程图 活性炭吸附蒸汽脱附回收法 活性炭吸附催化燃烧脱附 化学反应吸收法 工作原理 有机
5、废气与吸收液 如柴油 煤油 水 碱液等介质 采用错流式接触方式 让VOCs气体与吸收剂充分接触 根据相似相溶原理 让VOCs气体溶解在吸收液中或与吸收液发生化学反应 酸碱中和反应 达到去除VOCs的目的 废气由下往上进入吸收塔 吸收液由上往下在吸收塔内与废气做逆流接触 通过吸收后的吸收液由循环泵打入解析塔 中途先通过螺旋板换热器对吸收液进行加温 升温后的吸收液有利于解析 解析后的吸收液中还含有丁醇 再经过再沸器进行加温将水和丁醇的混合溶液通过共沸点蒸馏出来 吸收液可通过冷却塔冷却后循环使用 解析气体和蒸馏出来的共沸物水蒸汽 通过冷凝器冷凝回收下来 不凝气体通入废气管进行再吸收工作 冷凝后产生水
6、饱和的丁醇溶液和丁醇饱和的水溶液 丁醇饱和的水溶液处于分层罐下层流入解析塔再进行解析工作 水饱和的丁醇溶液 其中含水量约在25 流入脱水塔进行蒸馏脱水工作 将溶液温度升至共沸点 蒸馏出水分和部分丁醇后 留下部分液体将是较高纯度的丁醇 蒸馏出去的共沸物水蒸汽含水量在约40 通过冷凝后将析出部分水分得到25 的水饱和丁醇溶液 混合解析出来的冷凝液后进入脱水塔再次脱水 丁醇回收方案 废气由下往上进入吸收塔 吸收液由上往下在吸收塔内与废气做逆流接触 通过吸收后的吸收液由循环泵打入解析塔 中途先通过螺旋板换热器对吸收液进行加温 升温后的吸收液有利于解析 解析后的吸收液中还含有丁醇 再经过再沸器进行加温将
7、水和丁醇的混合溶液通过共沸点蒸馏出来 吸收液可通过冷却塔冷却后循环使用 解析气体和蒸馏出来的共沸物水蒸汽 通过冷凝器冷凝回收下来 不凝气体通入废气管进行再吸收工作 冷凝后产生水饱和的丁醇溶液和丁醇饱和的水溶液 丁醇饱和的水溶液处于分层罐下层流入解析塔再进行解析工作 水饱和的丁醇溶液 其中含水量约在25 流入脱水塔进行蒸馏脱水工作 将溶液温度升至共沸点 蒸馏出水分和部分丁醇后 留下部分液体将是较高纯度的丁醇 蒸馏出去的共沸物水蒸汽含水量在约40 通过冷凝后将析出部分水分得到25 的水饱和丁醇溶液 混合解析出来的冷凝液后进入脱水塔再次脱水 丁醇回收方案 低温等离子技术原理 污染物在外加电场的作用下
8、 介质等离子体放电产生的大量携能电子轰击污染物分子 使其电离 解离和激发 然后便引发了一系列复杂的物理 化学反应 使复杂大分子污染物转变为简单小分子安全物质 或使有毒有害物质转变成无毒无害或低毒低害的物质 从而使污染物得以降解去除 低温等离子反应过程 1 电场 电子 高能电子 2 高能电子 分子 或原子 受激原子 受激基团 游离基团 活性基团 3 活性基团 分子 原子 生成物 热 4 活性基团 活性基团 生成物 热 低温等离子技术 光催化氧化法分为光氧化和光微波二种基本原理 通过光氧化和光微波产生的高强度纳米紫外线照射污染物分子 使所有有机物废气的分子链完全打断 裂解 改变物质结构 将高分子污
9、染物质 裂解 分解成为低分子无害物质 如水和二氧化碳等 打断分解大分子链为小分子链 再利用臭氧和羟基自由基氧化 催化剂进行催化氧化 使有机物变为水和二氧化碳 以达到去除有机物的目的 光催化氧化法 光催化氧化法原理图 蓄热式燃烧 工作原理 从鼓风机出来的常温空气由空气换向阀切换 进入蓄热式燃烧器B后 被蓄热体加热 在极短时间内常温空气被加热到接近炉膛温度后 卷吸炉内的周围烟气 形成一股含氧量大大低于21 的稀薄贫氧高温气流 同时往贫氧高温空气中注入燃料 燃油或燃气 燃料在贫氧 5 15 状态下实现燃烧 与此同时 炉膛内燃烧后的热烟气经过另一个蓄热式燃烧器A时 将显热储存在蓄热式燃烧器A的蓄热体内
10、 然后以低于150 的低温烟气经过空气换向阀 由引风机排出 由此完成一个换向周期 工作温度不高的空气换向阀以30 200秒的换向周期进行切换 使两个蓄热室的蓄热体处于蓄热与放热交替工作状态 如此周而复始变换 通过蓄热体这一媒介 吸收高温烟气的物理热 并释放给助燃空气 使得排出的烟气余热绝大部分被充分回收利用 从而达到大幅度节能和降低NOx排放量的目的 蓄热式燃烧工作原理图 沸石转轮浓缩 1 沸石转轮浓缩设备是利用吸附 脱附 浓缩三项连续变温的吸 脱附程序 使低浓度 大风量有机废气浓缩为高浓度的浓缩气体 2 其装置特性适合处理大 低浓度 含多种有机成分的废气 3 通过转轮的旋转 可在转轮上同时完
11、成气体的脱附和转轮的再生过程 4 进入浓缩转轮的有机废气在常温下被转轮吸附区吸附净化后直接排放至大气 5 接着因转轮的转动而进入脱附区 吸附了有机物质的转轮在此区内脱附 6 吸附在转轮上的有机物被分离 脱附 进入后续处理系统 如此循环工作 沸石转轮浓缩工作原理图 催化燃烧 工作原理 催化燃烧是典型的气 固相催化反应 其实质是活性氧参与的深度氧化作用 在催化燃烧过程中 催化剂的作用是降低活化能 同时催化剂表面具有吸附作用 使反应物分子富集于表面提高了反应速率 加快了反应的进行 借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度条件下 发生无焰燃烧 并氧化分解为CO2和H2O 同时放出大量热能 从而达到去除废
12、气中的有害物的方法 在将废气进行催化燃烧的过程中 废气经管道由风机送入热交换器 将废气加热到催化燃烧所需要的起燃温度 再通过催化剂床层使之燃烧 由于催化剂的存在 催化燃烧的起燃温度约为250 300 大大低于直接燃烧法的燃烧温度650 800 因此能耗远比直接燃烧法为低 催化燃烧工作原理图 直接燃烧法 工作原理 直接燃烧法也称为直接火焰燃烧法 把废气中可燃的有害成分当做燃料直接燃烧 使其变为无害物质 最终产物主要为二氧化碳和水 不能回收有用位置 但燃烧时放出的能量可以回收 适用条件 一般用于净化可燃有害组分浓度较高的废气 或者是用于净化有害组分燃烧时热值较高的废气 直接燃烧法工艺流程图 生物法
13、 生物过滤法 基本原理 在适宜的环境条件下 微生物不断吸收营养物质 并按照自己的代谢方式进行新陈代谢活动 废气中生物处理正是利用微生物新陈代谢过程中需要营养物质这一特点 把废气中的有害物质转化成简单的无机物如二氧化碳 水 以及细胞物质等 生物过滤法处理过程 1 废气中的污染物首先同水接触并溶解于水中 由气膜扩散进入液膜 2 溶解于液膜中的污染物在浓度差的推动下进一步扩散到生物膜 进而被其中的微生物捕获并吸收 3 微生物将污染物转化为生物量 新陈代谢副产品或者C02 水等 4 生化反应产物CO2从生物膜表面脱附并反扩散进入气相本体 而H20则被保持在生物膜内 种类 1 生物过滤法2 生物滴虑法3 生物洗涤法 生物过滤法示意图 生物过滤法 生物过滤法常用微生物 活性污泥法 工作原理与生物过滤法原理相似 主要用来处理废水处理过程中产生的废气 谢谢
