・46・ 山东化工 SHAND0NG CHEMICAL INDUS IRY 2014年第43卷 化工企业废气治理研究进展 孙冠 ,骆骅 ,李杨 (1.富阳市环境保护局,浙江富阳311400; 2.杭州康利维环保科技有限公司,浙江杭州310032) 摘要:化工企业废气排放数量大、种类多、有毒有害,是一个亟待解决的环境问题。本文阐述了目前国内外较成熟的化工废气处理 技术物理一化学方法、生物法,可以有效地减轻化工行业废气污染程度,更好的保护环境。 关键词:化工企业废气;物理一化学法;生物法 中图分类号:x701 文献标识码:A 文章编号:1008—021X(2014)01—0046—02 Advances in Chemical iIndustry Waste Gas Treatment Technologies SUN Guan ,LUO Hua ,LI Yang2 (1.Fuyang Environment Protection Bureau,Fuyang 311400,China;2.Hangzhou Kangliwei Environmental Protection Technology Co.,Ltd.,Hangzhou 310032,China) Abstract:Untreated chemical industry waste gases are all environmental problem to be solved since they typically contain large quanti ̄and variety,poisonous and harmfu1.This paper summarized the physical—chemical,microbila treatment technologies for removing the pollutants from the wastewaters,which can effectively reduce gas pollution and protect our environment. Key words:chemical industyr waste gas;physical—chemical process;microbial process 伴随着人民群众日益增长的物质文化需求,社会各行业 物质碘代甲烷,发现该法对碘代甲烷的去除率高达98.1%。 发展迅猛,化工行业亦不例外。在全球范围内化工企业蓬勃 Hajizadeh等 利用废物高温分解得到的活性炭对焚烧炉烟 发展的同时,随同的环境大气污染问题也日益突出。目前关 道中的氯代废气进行吸附试验,发现活性炭对有毒物质 于化工企业废气的来源主要有两方面,包括生产工艺中反应 PCDD和PCDF的去除率分别达到85%、41%。由于该工艺 原料在物化、生化反应过程中产生的气体,也包括间接的来 中利用了废物的二次产物活性炭,并对有毒气体二嗯英等有 源于生产过程中原料存储、输送作业中散发的有污染物的气 较好的吸附效果,尽管目前仍处于试验阶段,具有良好的应 体。化工企业废气往往排放数量大、种类繁杂、有毒有害、有 用前景。不同于活性炭,作为一种硅铝酸盐,沸石具有独特 臭味,有的氟氯化物甚至可以直接破坏大气臭氧层,严重制 的孔结构,孔内各种离子和电荷的分布造成了该物质具有特 约着社会循环经济发展并威胁人们的正常生活。面对化工 殊的极化电场,并有较强的吸附能力和选择性。Nedeljkoive 废气排放造成的社会、环境问题,如何有效合理的控制和解 等 在构建合成膜对废气处理的实验中发现,采用 决问题成为环境工作者的关注焦点。随着国内外科研工作 PEBAX1657材质纤维和表面经过沸石处理的合成膜对废气 者多年的深入和广泛研究,目前形成的较成熟的废气治理技 中二氧化碳和其他有毒害气体分离具有很好的效果。 术有物理一化学法和生物法两大类。 1.2 吸收法 1物理一化学法 吸收法在化工行业的废气处理中运用广泛,通常利用废 在传统的化工企业废气处理过程中,往往运用物理、化 气组分污染物在液体中的溶解度或者可与吸收剂发生化学 学的原理对排放废气进行处理,该法对于净化中、高浓度污 反应的特点,分离污染物,达到废气净化的目的。化工行业 染废气有不错的效果。在研发和具体的应用过程中,逐渐形 往往产用水和表面活性剂等液体类物质对排放废气进行吸 成了吸附、吸收、焚烧氧化、放电等离子体、光催化氧化法等 收,具有很好的净化效果 】。林丰等 在小型化工企业氮 具体废气处理技术工艺。 氧化物废气治理过程中,选用了酸性尿素溶液作为吸收液还 1.1 吸附法 原吸收高浓度氮氧化物废气,取得了不错的效果,经两级吸 吸附法中采用的吸附剂可以从气相或者液相中将有毒、 收塔吸收后,废气中的氮氧化物浓度由2857—4285mg/L降 有害的污染物成分吸附掉。目前应用较广的吸附剂有孔状 为85.7—128mg/L,排放速率在0.299~0.45kg/h之间,达到 结构的活性炭和沸石,以及具有较快材料传质速率的纤维状 了国家大气污染物的排放标准。 的合成材料。李秀玲等…制备核桃壳活性炭对典型恶臭气 1.3焚烧氧化法 体硫化氢进行吸附,发现活性炭脱硫容量高,性能好。类似 一般使用该法处理化工行业排放的有毒有害且无回收 地,Gonz61ez—Garcia等 则采用核桃壳活性炭吸附放射性 利用价值的废气,根据有机物的完全燃烧可以生产二氧化碳 收稿日期:2013—11—26 作者简介:孙冠(1981一),硕士,工程师。 第1期 孙冠,等:化工企业废气治理研究进展 ・47・ 和水的成分,同时释放大量热,可以回收热能加以利用。该 法净化彻底,针对化工企业某些特殊废气处理具有较好的效 果。在具体工艺研发进程中,逐渐演变了添加各种催化剂等 使得该法进行的条件优化,从而提高效率。周红等 焚烧有 毒有害废气处理试验发现,废气中的氮氧化物和氯化氢在吸 收塔中均达到较高的去除效率,其中粉尘的去除率达92%, 氮氧化物的去除率平均58%,最高的可达80%,氯化氢的去 除效率平均可达87%,效果明显。兰瑞勃等 介绍PTA装 置产生的高浓度污染废气通过废气处理设备高温焚烧后排 放,可以最大程度地减少空气污染,同时采用溴化氢替代四 溴乙烷作为催化剂可以很好的降低排放尾气的溴含量。 1.4放电等离子体法 放电等离子体法是目前公认有效的处理有害气体的方 法之一,通过高压放电获得非热平衡等离子体,可得到大量 的高能电子和活性粒子,能够破坏碳一氢、炭一炭键,进而使 得废气污染物分子发生置换反应,得到无害终产物水和二氧 化碳 。翁棣等¨ 应用脉冲电晕法处理含苯废气实验中 发现,电压为140kV、混合电晕时苯的去除率达到82.73%, 脉冲电晕技术处理低浓度有机废气效果较好。Choi等 在 研究热等离子体技术裂解PFCs实验中发现,该法对于污染 物的破坏力高达96%,效果非常明显。类似地,Du等 对 酸性橙7脱色的研究中发现,气液滑动弧放电等离子体技术 处理 5rain后,污染物溶液中的脱色率高达99%,实验效果 很好。该法因为具有较高的效率而被人们广泛研究。 1.5光催化氧化法 光催化氧化法是利用一些金属氧化物在光照条件下可 以产生自由基活性物质,其高氧化性可以使得废气中的污染 物在较低条件下反应生成简单无毒害物质。该法因其化学 稳定性好、运行成本低、无二次污染等特点而备受广大科研 工作者的关注。目前应用较成熟的金属氧化物,如半导体材 料TiO:、ZnO等。段晓东等 对废气中苯系物的降解研究 中发现,以粒径20.7nm的TiO 为催化剂、甲苯初始质量浓 度为200mg/m3、体系湿度45%、温度20—50 ̄C、反应时间为 60rain的条件下,甲苯的去除率可达76%以上。蒋翠珍 等” 等用催化氧化法处理氯甲烷废气,以7AhO 为载体催 化剂,在温度为350℃、空速4800h~、空气和废气体积比为 15时,氯甲烷转化率和总烃转化率均大于99%。 2生物法 生物法近年来在化工行业废气治理过程中应用的愈加 频繁。该法主要利用微生物自身代谢过程中可以将废气中 有毒害的污染物转变成简单的小分子量物质。同时生物法 处理废气具有处理量大、处理成本低、无二次污染等优点而 被广大科研工作者深入研究和开发。当前已将较成熟的生 物法处理废气技术有生物吸收、生物滴滤池和生物过滤法 等。 2.1 生物吸收法 生物吸收法过程中,生物悬浮液可借助压力喷淋,从而 使得化工企业排放的废气污染物转入水相。吸收废气中污 染物的生物悬液可以通过活性污泥池处理进行再生利用,而 废气中的污染物则可被污泥池中的活性物质去除。日本某 铸造厂利用生物吸收法处理含有酚、乙醛等物质的废气,设 备装置采用两段洗涤塔,该法对废气中污染物的去除率较高 (<95%)㈨。Ritchie等㈣应用改造的方法对含苯酚的废 气进行处理,当废气流量为21~194mg/h,污染物浓度为650 —850mg/m ,生物吸收处理后废气中苯酚的去除率高达 99%。 2.2 生物滤池 生物滤池法在废气处理中的研究,最早见诸于Jennings 等-1引在莫诺特方程基础上提出的关于生物滤池中单组分、 非吸附性的和可生化降解的气态有机物去除率的数学模型。 该法主要是将经过预湿处理的废气通人生物滤池,路经由有 机堆肥、肥沃土壤、木屑等具有生物活性的填料层,其中废气 污染物在转移过程中可以由气相到生物层,填料层中的微生 物可以对此进行氧化分解。产生的小分子物质可以从生物 滤池顶部排出。刘建伟等 采用接种AspergiUus candidus 和Penicillium frequentans的生物滤池处理废气苯乙烯,苯乙 烯的进气质量浓度为200—800mg/m 时,该真菌生物滤池 的最大去除能力可达66.78s/(m。・h),表现了较好的处理 效果。李清雪等 研究表明,在实验温度为20~30 ̄C,进气 中二甲苯浓度200~800mg/m ,容积负荷6.2—24.7mg/L・ h,时间117s,投配液量40L/h,对二甲苯的去除率可达74% ~100%。 3展望 化工行业的废气一直是个重要的环境问题,面对废气排 放造成的大面积污染,废气治理技术迫在眉睫,目前已经成 熟的物理一化学,生物法废气处理工艺,可以有效地减轻化 工行业废气污染程度,更好的保护环境。不过废气污染治理 仍是任道而重远,还需要不断的探索和优化废气处理工艺。 参考文献 [1]李秀玲,赵朝成.核桃壳质活性炭的制备及吸附恶臭气 体的研究[J].环境科技,2009,22(6):32—34. 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(下转第49页) 第1期 赵姗姗,等:莱茵衣藻制氢的研究进展 ・49・ 来改变其产氢率。另外,在莱茵衣藻培养基中加入外源葡萄 理,结合发酵制氢及化学制氢的方法,相信将来衣藻产氢一 糖,改变培养基的pH值,温度,通风状况和培养基中的氮元 定会满足工业生产和人们生活的要求。 素,铁元素等成分也会影响莱茵衣藻产氢量。 参考文献 2.2基因工程在衣藻制氢中的应用 [1]Antla T K,Krendeleva T E,Rubin A B.Acclimation of 豆血红蛋白作为氧气载体有快速的氧周转率和极高的 green algae to salfur deficiency:underlying mechanisms and 氧亲和力,能促进氧气在细胞的扩散并将氧气及时运输给呼 application forhydrogen production[J].Appl Microbiol 吸作用,因此有研究[5 将豆血红蛋白转入衣藻叶绿体中表 Biotechnol,2011,89(1):3—15. 达,利用豆血红蛋白与氧气可逆结合的性质,尝试在衣藻叶 [2]张 岩,李秀艳.氢化酶的结构、催化机理及其应用 绿体中模拟大豆根瘤细胞的环境,创造一个低氧气环境的同 [J].上海化工,2011,36(3):6—9. 时,结合部分抑制PSII活性的措施,提高光合电子传递效 [3]Melis A,Zhang L P,Forestier M,et a1.Sustained 率,提高衣藻产氢效率。 photobiologleal hydrogen gas production upon reversible 2.3绿藻和发酵细菌结合起来在一定的条件下制 inactivation of oxygen evolutionin the green alga 氢效率的研究 Chlamydomonas reinhardtii[J].Plant Physiology,2000, Ghirardi等人 指出,将绿藻和厌氧细菌结合起来在一 122(1):127—136. 定的条件下可以提高制氢的效率。在光反应器中培养的绿 [4]Kruse O,Rupprecht J,Bader K P,et a1.Improved 藻可以制氢,它们的生物质可以用作发酵罐中厌氧细菌发酵 photobiologieal H2 Production in Engineered Green 的底物。厌氧细菌将生物质分解成氢和小分子有机物,后者 AlgalCells[J].J Biol Chem,2005,280(40):34170— 可以用于绿藻生长和淀粉积聚。目前研究的利用光能产生 34177. 氢气的光合细菌主要是紫色非硫细菌,在光反应器中将绿藻 [5]阎光宇.衣藻叶绿体中表达豆血红蛋白lba基因对其产 和紫色非硫细菌共同培养,使得光反应器中产生氢的效率进 氢影响的初步研究[D].上海:上海师范大学,2009. 一步提高。 [6]Ghirardi M L,Dubini A,Yu J,et a1.Photobiological 3展望 hydrogen—producing systems[J].Chem Soc Rev,2009, 通过改变氢化酶的活性,研究衣藻突变体,将外源基因 38(1):52—61. 导入衣藻细胞等方法对衣藻不断地进行改造,希望得到较高 氢气产量的菌株。随着分子生物学和基因工程等学科对衣 (本文文献格式:赵姗姗。苏忠亮.莱茵衣藻制氢的研究进展 藻产氢研究的不断深入,从根本上了解衣藻产氢的分子机 [J].山东化工,2014,43(1):48—49.) 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