文章導讀

大氣中的污染物(wu)會對人類產(chan)生不良(liang)的影響，治理大氣污染已(yi)成為節(jie)能(neng)減(jian)排的主要措(cuo)施(shi)之一。本文總結氣態(tai)污染物(wu)的六種控制方法，包括(kuo)吸收凈化、吸附(fu)凈化、催化轉(zhuan)化、燃燒轉(zhuan)化、生物(wu)轉(zhuan)化以(yi)及其他凈化方法。

第一節 吸收凈化

 

概述：吸(xi)(xi)收(shou)(shou)是利用混合(he)物中不(bu)同組分(fen)在吸(xi)(xi)收(shou)(shou)劑中溶解度的(de)不(bu)同，或者(zhe)與吸(xi)(xi)收(shou)(shou)劑發生選擇性(xing)化學反應，從(cong)(cong)而(er)將有害(hai)組分(fen)從(cong)(cong)氣流中分(fen)離出來的(de)過(guo)程。吸(xi)(xi)收(shou)(shou)分(fen)物理(li)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)和化學吸(xi)(xi)收(shou)(shou)。

　　

1.     吸收平衡

　　

（1）物理吸收：亨利定律描述氣液間(jian)的平衡→P=E·x。

　　

（2）化學吸(xi)收：利(li)用相平衡與化學平衡來計(ji)算(suan)某組(zu)分的總濃(nong)度。

　

2.     雙膜理論

　　

吸(xi)收是氣(qi)(qi)(qi)相(xiang)(xiang)組分向液(ye)相(xiang)(xiang)轉移的過(guo)程(cheng)。一(yi)個假(jia)(jia)設理論(lun)：假(jia)(jia)設在氣(qi)(qi)(qi)—液(ye)界面(mian)兩側各存在一(yi)個靜(jing)止(zhi)膜(mo)，在氣(qi)(qi)(qi)相(xiang)(xiang)一(yi)側稱為(wei)氣(qi)(qi)(qi)膜(mo)，在液(ye)相(xiang)(xiang)一(yi)側稱為(wei)液(ye)膜(mo)。在膜(mo)外氣(qi)(qi)(qi)體(ti)或液(ye)體(ti)主(zhu)體(ti)中，由(you)于湍流擴(kuo)(kuo)散(san)作用(yong)因而不存在濃(nong)度梯(ti)度。氣(qi)(qi)(qi)相(xiang)(xiang)的擴(kuo)(kuo)散(san)阻(zu)力(li)全(quan)(quan)部在氣(qi)(qi)(qi)膜(mo)內，液(ye)相(xiang)(xiang)擴(kuo)(kuo)散(san)阻(zu)力(li)全(quan)(quan)部在液(ye)膜(mo)內，膜(mo)內僅發(fa)生分子(zi)擴(kuo)(kuo)散(san)。因而。氣(qi)(qi)(qi)液(ye)間的傳質速(su)率(lv)取決于通過(guo)氣(qi)(qi)(qi)膜(mo)和(he)液(ye)膜(mo)的分子(zi)擴(kuo)(kuo)散(san)速(su)率(lv)。

　　

3.     吸收設備

三(san)大(da)類→液(ye)膜表(biao)(biao)面(mian)吸收器(qi)、氣泡表(biao)(biao)面(mian)吸收器(qi)和液(ye)滴表(biao)(biao)面(mian)吸收器(qi)。

第二節 吸附凈化

 

概述(shu)：氣(qi)(qi)(qi)體(ti)混(hun)合(he)物(wu)與適當(dang)的多孔性固體(ti)接(jie)觸時(shi)，利(li)用(yong)固體(ti)表面(mian)存在(zai)的未(wei)平(ping)衡的分子引力或化學鍵(jian)力，把混(hun)合(he)物(wu)中某(mou)(mou)一組(zu)分或某(mou)(mou)些組(zu)分吸留在(zai)固體(ti)的表面(mian)上，這種(zhong)分離(li)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)混(hun)合(he)物(wu)的過(guo)程稱(cheng)為氣(qi)(qi)(qi)體(ti)吸附。特別(bie)用(yong)于(yu)用(yong)其他方法難(nan)以分離(li)的低濃度有害物(wu)質和(he)排放標準要求嚴(yan)格的廢氣(qi)(qi)(qi)處理。

　　

一．吸附過程：

　　

1.     物理(li)吸(xi)附(fu)和化學(xue)吸(xi)附(fu)：物理(li)吸(xi)附(fu)主要依(yi)靠(kao)分子間的(de)范(fan)德華(hua)引(yin)力產生(sheng)的(de)，它(ta)可(ke)(ke)以(yi)使(shi)單分子層(ceng)吸(xi)附(fu)也可(ke)(ke)以(yi)使(shi)多分子層(ceng)吸(xi)附(fu)；而化學(xue)吸(xi)附(fu)是(shi)靠(kao)吸(xi)附(fu)劑與吸(xi)附(fu)質之間的(de)化學(xue)鍵力產生(sheng)的(de)，只能是(shi)單層(ceng)吸(xi)附(fu)。

　　

2.     吸(xi)附劑及(ji)再生：

　　

（1）要求(qiu)：比面積大(da)；選擇性好，有(you)利(li)于(yu)混合氣體的(de)分(fen)離；具有(you)一定(ding)的(de)粒度、較(jiao)高的(de)機械強度、化學穩定(ding)性和熱(re)穩定(ding)性；大(da)的(de)吸附量；來(lai)源廣泛，價格(ge)低廉。

　　

（2）再(zai)(zai)生(sheng)(sheng)方法(fa)：加(jia)熱解析再(zai)(zai)生(sheng)(sheng)、降壓或真空解析、置換再(zai)(zai)生(sheng)(sheng)法(fa)。

　　

二(er)．吸附裝置：固定床、流動床和沸騰(teng)床。

　　

三．固定床吸(xi)附裝置的計算(suan)：穿透曲(qu)線法(fa)和希(xi)洛夫方(fang)程。

第三節 催化轉化

 

概述：使(shi)氣態污染(ran)物(wu)(wu)通(tong)過催化劑床層(ceng)，經歷催化反應轉化為無害物(wu)(wu)質或(huo)易于處理和回收利(li)用的(de)(de)物(wu)(wu)質的(de)(de)方法。該法與(yu)其他凈化方法的(de)(de)區別(bie)在(zai)于：無需使(shi)污染(ran)物(wu)(wu)與(yu)主氣體(ti)分離，避免了其他方法可能產生的(de)(de)二次(ci)污染(ran)，又(you)使(shi)操作過程簡化。另一方面，對(dui)不同濃度的(de)(de)污染(ran)物(wu)(wu)都具(ju)有很高的(de)(de)轉化效率。

　　

一．催化作(zuo)用(yong)與催化劑：

　　

1.     催化(hua)(hua)反應：催化(hua)(hua)劑(ji)加速反應速率(lv)是通過降低活(huo)化(hua)(hua)能(neng)來實現的(de)。→反應物(wu)(wu)分(fen)子被催化(hua)(hua)劑(ji)表面的(de)活(huo)性中心吸附后(hou)，形成了一種具有活(huo)性的(de)絡合物(wu)(wu)，使原(yuan)分(fen)子的(de)化(hua)(hua)學(xue)鍵松弛，從而(er)降低了活(huo)化(hua)(hua)能(neng)。

　　

2.     催(cui)(cui)(cui)化(hua)劑：由主活(huo)性物質(zhi)(zhi)、載(zai)體(ti)和助催(cui)(cui)(cui)劑組成。→主活(huo)性物質(zhi)(zhi)一般附著(zhu)在惰性載(zai)體(ti)上。載(zai)體(ti)有兩個(ge)作用(yong)→提供(gong)大(da)的比表面(mian)積和增大(da)催(cui)(cui)(cui)化(hua)劑的機械強(qiang)度(du)。助催(cui)(cui)(cui)劑和主活(huo)性物質(zhi)(zhi)都附于載(zai)體(ti)上。

　　

二．氣固相催(cui)化(hua)反應器及其計算：

　　

1.     氣固(gu)相催(cui)化(hua)反(fan)應(ying)器的(de)類型(xing)：單層絕熱反(fan)應(ying)器、多段(duan)絕熱器和列管式反(fan)應(ying)器。

　　

2.     接觸時(shi)(shi)間(jian)：反應(ying)物通過(guo)床層的時(shi)(shi)間(jian)，等于空間(jian)速度的倒(dao)數。

第四節 燃燒轉化

 

概述：通過熱氧化(hua)(hua)作用將廢氣中是可燃(ran)有害成分轉化(hua)(hua)為無害或(huo)易(yi)于進一步處理和回收的物質的方法。

　　

1.     空燃比(bi)：空氣(qi)與燃料的質量比(bi)。

　　

2.     燃(ran)(ran)燒(shao)類型：直接(jie)燃(ran)(ran)燒(shao)、熱力燃(ran)(ran)燒(shao)和催化燃(ran)(ran)燒(shao)。

　　

3.     熱能(neng)回收：回收廢(fei)熱用于預熱進(jin)口(kou)的冷廢(fei)氣(qi)、熱凈化氣(qi)再(zai)循環、廢(fei)熱利(li)用。

第五節 生物轉化

 

概述：利用微生物(wu)的(de)生命活動把廢氣中的(de)氣態污(wu)染物(wu)轉化為少害(hai)甚至無(wu)害(hai)的(de)物(wu)質。

　　

1．處理(li)原理(li)：生物處理(li)可分為(wei)需氧(yang)生物氧(yang)化(hua)和(he)厭(yan)氧(yang)生物氧(yang)化(hua)。

　　

2．生(sheng)物凈化(hua)方法(fa)(fa)：活性(xing)污泥法(fa)(fa)、微生(sheng)物懸浮法(fa)(fa)、土壤法(fa)(fa)和堆肥法(fa)(fa)。

第六節 其他凈化方法

 

1.     電子束(shu)照射法

　　

2.     膜(mo)分離法：混(hun)合氣(qi)(qi)(qi)體在壓力梯度(du)作(zuo)用下透(tou)過特定薄膜(mo)時，不同(tong)氣(qi)(qi)(qi)體具有不同(tong)的(de)透(tou)過速(su)度(du)，從(cong)而使氣(qi)(qi)(qi)體混(hun)合物中的(de)不同(tong)組分達到分離的(de)效果。

 

　　

3.石(shi)(shi)(shi)灰石(shi)(shi)(shi)-石(shi)(shi)(shi)膏法(fa)工作原理：利用(yong)石(shi)(shi)(shi)灰石(shi)(shi)(shi)粉料漿洗滌煙氣(qi)，使石(shi)(shi)(shi)灰石(shi)(shi)(shi)與煙氣(qi)中(zhong)的(de)SO2反應(ying)生成亞硫(liu)酸(suan)鈣(gai)，脫去煙氣(qi)中(zhong)的(de)SO2，再將亞硫(liu)酸(suan)鈣(gai)氧化(hua)反應(ying)生成石(shi)(shi)(shi)膏。

　　

4.煙氣吸(xi)收和氧化(hua)系統：

　　

（1）吸收塔：吸收塔是煙(yan)氣脫硫系統的(de)核心(xin)裝(zhuang)置，需(xu)求持液(ye)量大、氣液(ye)相(xiang)見(jian)的(de)相(xiang)對速度高、氣液(ye)接觸面(mian)積大、內部構(gou)件少、壓力降(jiang)小等特點

　

（2）除霧(wu)器：凈煙(yan)氣出口(kou)設除霧(wu)器，通常為二級除霧(wu)器，裝在塔的圓育頂(ding)部或塔出口(kou)彎道(dao)(dao)后的平直煙(yan)道(dao)(dao)上,并設置沖洗水,間歌沖洗除霧(wu)器。冷(leng)煙(yan)氣中殘余水分一般不能超(chao)過(guo)100 mg/m³，否則會玷污熱交(jiao)換器、煙(yan)道(dao)(dao)和(he)風機等。

　　

（3）氧(yang)化(hua)槽:氧(yang)化(hua)槽的(de)功能是接受和(he)儲存脫硫劑(ji)，溶解石(shi)灰石(shi)，鼓風氧(yang)化(hua)CaSO4,結晶生成石(shi)膏(gao)。

　　

5.SO2控制(zhi)技術：

　　

（1）石灰石/石灰法濕法煙氣脫硫技術

 

（2）氧化鎂濕法煙(yan)氣(qi)脫硫技術 

 

（3）海水煙氣脫(tuo)硫技術 

 

（4）濕(shi)式氨法(fa)煙(yan)氣脫硫技術(shu)

 

（5）噴霧干燥法(fa)煙氣脫(tuo)硫技(ji)術

 

（6）循環流化床煙氣(qi)脫硫

 

（7）雙堿法煙氣脫硫技術

 

（8）磷(lin)銨(an)肥法煙氣脫硫技術(shu)

 

（9）煙氣生物脫硫

　　

6.氮氧(yang)化物控制技術：

 

（1）低NOx燃燒技術

 

（2）選(xuan)擇性催化還原(yuan)法（SCR）煙氣脫(tuo)硝

 

（3）選擇性非催(cui)化(hua)還(huan)原法(fa)（SNCR）脫硝

 

（4）濕法煙氣(qi)脫硝(xiao)技術(shu)

 

（5）煙氣同時脫(tuo)硫脫(tuo)硝技術

　　

7.低氮燃燒原(yuan)(yuan)(yuan)理：根據NOx的(de)生成機理，抑(yi)制燃燒過程中(zhong)NOx生成的(de)技術原(yuan)(yuan)(yuan)理主要是減少燃料周圍的(de)氧濃(nong)度(du)，降低火(huo)焰值溫度(du)，以(yi)及將已經生成的(de)NOx還原(yuan)(yuan)(yuan)為N2。

 

種類：（1）低過量空氣(qi)燃(ran)燒（2）空氣(qi)分(fen)級燃(ran)燒（3）燃(ran)料(liao)分(fen)級燃(ran)燒 （4）煙氣(qi)再循環(huan)技術（FGR）（5）循環(huan)流化床燃(ran)燒系統（補(bu)充）

　　

8. 選擇性催化還原（SCR）原理：

　　

基本(ben)原理是采用NH3作為(wei)還原劑(ji)，將(jiang)NOx還原成N2。SCR脫(tuo)硝的(de)基本(ben)過程是:將(jiang)還原劑(ji)NH3均勻分(fen)布到320 ~400℃的(de)煙(yan)氣(qi)(qi)中，并與(yu)煙(yan)氣(qi)(qi)一(yi)道通(tong)過一(yi)個填充催化劑(ji)的(de)脫(tuo)氮反(fan)應器,

　　

9.選擇性(xing)非(fei)催化(hua)還原(yuan)(yuan)法（SNCR）原(yuan)(yuan)理：

　　

在選擇性非催化(hua)(hua)還原法(fa)(SNCR)脫硝工藝中,尿素(su)或氨基(ji)化(hua)(hua)合物在較高的(de)反應溫度(930~1090℃)注入煙(yan)氣,將NOx還原為(wei)(wei)N2。還原劑通常注進爐膛或者緊(jin)靠(kao)爐膛出(chu)口的(de)煙(yan)道。主要的(de)化(hua)(hua)學反應可以表示為(wei)(wei):

　　

10.VOCs控制技術：

　　

（1）預防性措施：替代產品、改進(jin)工藝(yi)、更換設(she)備、防止泄(xie)漏等

　　

（2）控制性(xing)措施：末端治理

　　

種類及特點：

　　

（1）燃燒法(fa)控(kong)制(zhi)VOCs污染：將有害氣體、蒸汽(qi)、液體或(huo)煙塵通過燃燒轉化為無害物(wu)質的(de)(de)過程稱(cheng)為燃燒法(fa)凈(jing)化,該法(fa)適用于凈(jing)化可(ke)(ke)燃的(de)(de)或(huo)在(zai)高溫(wen)情況(kuang)下可(ke)(ke)以(yi)分解的(de)(de)有害物(wu)質。化工、噴漆、絕緣(yuan)材料等行業的(de)(de)生產(chan)裝置中所(suo)排出(chu)的(de)(de)有機廢氣廣泛采用燃燒凈(jing)化的(de)(de)手段。燃燒法(fa)還可(ke)(ke)以(yi)用來消除惡臭。

　　

（2）吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)法控制VOCs污染：吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)法是采用低揮發(fa)或(huo)不揮發(fa)性(xing)溶劑(ji)對VOCs進(jin)行(xing)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)，再利用VOCs分(fen)子(zi)和(he)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)劑(ji)物理(li)性(xing)質的差(cha)異進(jin)行(xing)分(fen)離。吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)效果(guo)主要取決于吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)劑(ji)的吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)性(xing)能和(he)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)設備的結構特(te)征(zheng)。

　　

（3）冷(leng)凝(ning)法(fa)控制VOCs污染：冷(leng)凝(ning)法(fa)是利用物(wu)質在不(bu)(bu)同溫(wen)度(du)下具有(you)(you)不(bu)(bu)同飽和(he)蒸氣(qi)(qi)壓這一(yi)性質,采(cai)用降(jiang)低溫(wen)度(du)、提(ti)高系統(tong)的(de)壓力或者(zhe)既降(jiang)低溫(wen)度(du)又提(ti)高壓力的(de)方(fang)法(fa),使(shi)VOCs冷(leng)凝(ning)并(bing)與廢(fei)氣(qi)(qi)分離。該(gai)法(fa)特(te)別(bie)適(shi)用于(yu)處理廢(fei)氣(qi)(qi)體(ti)積分數在10-2以上的(de)有(you)(you)機(ji)蒸氣(qi)(qi),不(bu)(bu)適(shi)宜(yi)處理低濃度(du)的(de)有(you)(you)機(ji)氣(qi)(qi)體(ti)，而(er)常(chang)作為(wei)其他方(fang)法(fa)凈化高濃度(du)廢(fei)氣(qi)(qi)的(de)前處理,以降(jiang)低有(you)(you)機(ji)負荷并(bing)回收有(you)(you)機(ji)物(wu)。

　　

（4）吸附(fu)法控制VOCs污染: 吸附(fu)法是將含VOCs的(de)氣態混(hun)合物與多孔性固體(ti)(ti)接觸(chu),利(li)用固體(ti)(ti)表面存在的(de)未(wei)平衡的(de)分子吸引力或(huo)化學鍵力,把混(hun)合氣體(ti)(ti)中VOCs組分吸附(fu)留(liu)在固體(ti)(ti)表面。

　　

（5）生(sheng)物法(fa)控(kong)制VOCs污染: VOCs生(sheng)物凈(jing)化是附著在濾料介質(zhi)中的(de)微(wei)生(sheng)物在適宜的(de)環境條件下，利用廢氣(qi)中的(de)有(you)(you)機成分作為碳源和能源，維持其生(sheng)命活動,并將有(you)(you)機物同化為CO2、H2O和細胞(bao)質(zhi)的(de)過程(cheng)。生(sheng)物法(fa)處理VOCs的(de)工藝主要有(you)(you)生(sheng)物洗滌法(fa)、生(sheng)物滴濾法(fa)和生(sheng)物過濾法(fa)。