喷淋-吸附联合法处理含氟废气工艺探讨

摘要：采用“微纳米臭氧氧化强化的碱液喷淋+活性炭吸附”工艺，对氟工业生产过程中产生的气态氟化物进行处理。研究结果表明，碱液中微纳米臭氧的存在能够明显降低喷淋液中的有机物浓度，其COD去除率可达62%，对有机氟具有较好的分解效果。“微纳米臭氧氧化强化的碱液喷淋+活性炭吸附”工艺可以高效地脱除废气中的有机氟和无机氟化物，氟化物的净化效率高于95%，处理后的排放废气中的总氟化物<5mg/m?，能够满足排放要求。该工艺结构简单，操作便捷，系统运行稳定高效。

关键词：微纳米臭氧氧化;液碱吸收;活性炭吸附;氟化物

中图分类号：X701.7 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）12-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.12.040

Discussion on treatment of fluorine containing waste gas by spray adsorption combined process

Li Jingwang

（Tianjin Changlu Fluorochemicals Research Institute Co.，Ltd.，Tianjin 300350，China）

Abstract：The treatment of the gaseous fluorides resulting from industrial production process through alkali solution spraying strengthened by the oxidation of micro/nanometer ozone.The results showed that the presence of micro/nanometer ozone in the alkali solution could decrease obviously the concentration of organics，and the COD removal rate could reach 62%，which exhibited the superior decomposition performance for organic compounds containing fluorine.The process of alkali solution spraying strengthened by the oxidation of micro/nanometer ozone combined with activated carbon adsorption can remove efficiently inorganic and organic compounds containing fluorine，and the purification efficiency of gaseous fluorides is higher than 95%.After the treatment，the concentration of total gaseous fluorides is below 5mg/m? in exhaust gas，which can meet the requirement of the discharge standards.This process have the advantages of simple structure，convenient operation and stable and efficient system.

Key words：Micro nano ozone oxidation;Liquid alkali absorption;Activated carbon adsorption;Fluoride

目前，含氟廢气的处理方法主要包括碱液吸收和吸附净化两种方法。其中，碱液吸收法对含有氢氟酸等无机化合物具有较好的吸收效果，但对有机氟的去除效果较差;而吸附法对含氟有机化合物具有较好的脱除性能[1]。因此，本研究中，将溶液吸收法与固体吸附剂吸附脱除法相结合，采用“微纳米臭氧氧化碱液喷淋-活性炭吸附”的组合，实现对有机氟和无机氟的共同去除。

1 反应原理

1.1 微纳米臭氧氧化液碱吸收法

微纳米臭氧氧化液碱吸收法是同时利用碱液中臭氧的氧化作用以及碱液的吸收作用去除废气中的含氟化合物。首先，溶解于碱液中的微纳米臭氧氧化废水中的有机氟化物，将其转化为无机氟化物;然后，用液碱作为吸收剂来洗涤含氟废气，使废气中的无机氟溶于水中，形成吸收溶液，实现氟资源回收。此方法氟去除效率高，吸收剂廉价易得。

本项目采用一级微纳米臭氧氧化的液碱吸收，三层水喷淋结构。

1.2 活性炭吸附法

通过微纳米臭氧氧化液碱吸收后的工业废气，其含氟化合物浓度已较低，适合采用吸附法对其进一步处理，实现更高的脱氟效率。活性炭是工业常用的吸附剂之一，它是以褐煤木屑果壳等含碳物质为原料，经碳化和活化制成，其孔隙发达，比表面积在500～1700㎡/g。由于活性炭对含氟化合物具有极强的吸附性能，废气经过活性炭表面时，会使得其中某些组分通过物理吸附、化学吸附、交联吸附等方式得到去除，且有较高的去除效率。本项目使用的活性炭性能参数如表1所示。

通过活性炭吸附方法，能够有效地去除微纳米臭氧没有氧化的有机氟化合物，最终实现含氟废气的处理。

2 废气处理工艺流程

本项目含氟的废气处理工艺流程图如图1所示。

该项目的处理与运行模后，依次经过一级微纳米臭氧氧化喷淋吸收系统，活性炭吸附装置，最后经离心风机后高空达标排放。离心风机前，整个过程处于微负压状态，可有效地收集废气，防止废气泄露到环境中。

3 主要处理系统与设备

3.1 废气收集装置与管路

废气收集装置及管道由Φ200mm～Φ800mm组成，通过管道变径，始终保持管道内风速在18～19m/s的极限风速，管道选用玻璃钢材质。生产过程中，容易发生含氟废气逃逸的位置均加有废气收集装置，风机作用下废气经收集装置进入废气输送管路中，形成稳定的有组织排放状态。

3.2 微纳米臭氧氧化的液碱喷淋系统

微纳米臭氧氧化的液碱喷淋系统以液碱为吸收剂，臭氧发生器产生的臭氧以微纳米级的臭氧分子溶解在碱液中，通过高效喷淋方式吸收废气中的氟化物。喷淋过程臭氧氧化有机氟化物变为无机氟化物，而液碱将无机氟化物吸收，最终形成含氟废液。该工程项目的处理量为35 000m?/h，尺寸大小为：Φ2m*9.5m，废气进口直径Φ800mm，主体材质为玻璃钢。采用三层喷淋结构，在填料作用下废气与含臭氧的液碱充分接触，增加氟化物脱除效率。喷淋塔进出口处设置过滤器，用于去除废气中的悬浮颗粒以及水汽。

3.3 活性炭吸附系统

活性炭吸附装置，主要用以吸收水喷淋系统中未被充分吸收的含氟化物，其设计流量大小为35 000 m?/h，尺寸大小为：2.2m*3m*7m，主体材料为普通碳钢（内衬环氧防腐沥青漆），活性炭箱内采用迷宫式布置，增加活性炭与废气的接触面积，过滤速度约0.5 m/s。

3.4 风机系统

风机引风系统主要由离心风机构成，离心风机规格为：35 000m?/h、全压3 000 Pa，N=45kW、玻璃钢材质。配套设备为电控系统1套，变频、防水。

4 工艺参数相关计算

风管内空气流动的阻力有两种，一种是由于空气流体分子间及其与管道壁间的摩擦而产生的阻力，称为摩擦阻力或沿程阻力（hf ）;另一种是空气流体通过管路中的管件、阀门时，由于变径、变向等局部障碍，导致边界层分离产生漩涡而造成的能量损失，称为局部阻力（hξ）。主要计算公式如下：

hf= λv2ρl/（2D）

hξ=ξv2p/2

其中λ为摩擦阻力系数，v为风管内空气的平均流速（m/s）， ρ为空气的密度（kg/m3），1为风管长度（m），D为圆形风管直径（m）， ξ为局部阻力系数。

所以管网与设备总压降为2 370.2Pa，由于有15%的安全系数，故总风压应为2 725.73 Pa，选取风机风压约3 000 Pa是合适的。

5 结果与讨论

5.1 微纳米臭氧氧化对有机氟的处理效果

5.1.1 臭氧自由基引发反应

合并上式，可写为：

5.1.2 自由基产生反应

5.1.3 自由基与有机物的反应

化学需氧量（Chemical Oxygen Demand， COD）是反映水中有机物含量的常用指标，本实验中的吸收塔使用的水采用的是厂区内自来水配制的液碱，COD含量几乎为零。因此，喷淋塔的液碱吸收了有机氟后会造成液碱的COD值升高，因此，有机氟在废水中的浓度可以通过监测COD的含量反映出来。

在未开启微纳米臭氧设备时，仅通过喷淋塔吸收后，喷淋液的COD值为571mg/L，说明喷淋吸收能够有效地吸收废气中的有机氟成分。开启微纳米臭氧设备后，喷淋液的COD值降低至216mg/L，COD去除率为62%。结果表明：通过微纳米臭氧的氧化作用，能够有效地将溶解在水中的有机氟分解，从而实现有机氟的去除。

5.2 含氟废气处理效果

微纳米臭氧氧化的液碱喷淋法与活性炭吸附相结合的方法可以明显地降低废气中氟化物的含量，废气中氟化物含量可由50mg/m?降到<5mg/m?，总氟去除率高于95%。以上结果表明：微纳米臭氧氧化的液碱喷淋法+活性炭吸附法可以高效地处理含氟有机废气，并且整个处理工艺结构简单，操作便捷，系统运行稳定，治理成本较低，有效的滿足了企业对氟化物的治理要求。

6 结论

以上工程实例可以得出以下结论：

（1）臭氧的使用，能够降低喷淋液中的有机物浓度，COD去除率可达62%，对有机氟具有较好的分解效果。

（2）“微纳米臭氧氧化强化的碱液喷淋+活性炭吸附”工艺可以高效地脱除废气中的有机氟和无机氟化物，氟化物的净化效率高于95%，能够满足排放要求。

参考文献

[1]辛军.工业含氟尾气处理工艺改进设计[J].当代化工，2015，44（5）：63-64

收稿日期：2020-10-11

作者简介：李景旺（1983-），男，汉族，硕士学历，工程师，研究方向为含氟精细化学品中试转化、氟化物废物环保治理。