二氯甲烷废气吸附净化处理技术

2021-11-28徐晓建肖杨柏张琼

中国科技纵横 2021年11期

徐晓建肖杨柏张琼

（1.浙江省环境工程有限公司，浙江杭州 310012；2.杭州泉基环保科技有限公司，浙江杭州 310012；3.绍兴众昌化工股份有限公司，浙江杭州 312369）

0.引言

现如今，我国化工行业迅速发展，但生产过程中产生了诸多的挥发性有机物，这些有机废气影响到生态环境，并危及到人们的身体健康。二氯甲烷既能够用于有机合成，还能够用作石油脱蜡溶剂、脱漆剂、乙酸纤维素成膜、聚氨酯发泡剂等[1]。但是二氯甲烷受到紫外光照射以后，往往会分解成一氧化碳和光气，损害到人体健康和生态环境；且其液体与高浓度蒸汽会在很大程度上刺激到人体皮肤，损害到人体神经系统，甚至损害到肝肾功能。基于这些危害，全球多个国家都将二氯甲烷列为关键控制污染物，并积极研发和应用合理的处理技术来降低二氯甲烷尾气的排放，切实提高环境效益和经济效益。

1.非破坏性法

1.1 冷凝法

针对冷凝法的应用，主要是结合有机物在各种温度对应的饱和蒸气压，通过降低温度和提高压力来让蒸汽状态的污染物进行冷凝液化，从而实现对有机物的处理。这一方法借助冷媒介来冷却高浓度废气，使之成为液体，然后再进行回收，可在源头上降低废气的排放[2]。冷凝法主要涉及到两种应用方式：

（1）直接冷凝。通过让挥发性有机物直接接触到冷凝液，然后冷凝成液体，再与冷凝液进行逆向或是同向接触混合，使之与冷媒介进行充分混合，最后通过废液的方式排出，该处理方式能够更加充分的冷凝有机废气，然而会形成冷凝废液，这就导致了二次污染；（2）间接冷凝。可通过导热管壁将挥发性有机物与冷媒隔开，仅仅是传温，并不传质，最后可直接回收已冷凝的有机物；该处理方法可适用于具有较高有机物浓度和组分单一的有机气体，企业生产中能够再次使用回收的有机物[3]。

1.2 吸附法

针对吸附法的应用，该方法主要是含挥发性有机物的气态组分穿过多孔性填料层时，借助这一材料表面具有的化学键作用力，在固体表面就截下混合气体中的一些组分，这就实现对有机物的分离和去除，可在低浓度废弃的处理中进行有效应用。而要想获得理想的吸附性能，就必须对吸附装置的操作环境、吸附剂的类型与特性等进行严格把控[4]。当前工业领域常见的吸附材料多种多样，包括：金属有机骨架材料、树脂、活性炭等。关于吸附法在二氯甲烷废气处理中的应用，可使用的吸附材料主要有：硬酸类金属离子改性的活性炭、二次活化的活性炭纤维等活性炭，这些材料能够获得较为显著的吸附效果，但是其也存在一些不足，如：在附氯代烃类化合物过程中往往会生成盐酸，这就对设备造成腐蚀，还会引发失火等安全事故。基于此，当前人们开始深入研究和推广树脂、金属有机骨架材料等吸附材料。

1.3 吸收法

针对吸收法的应用，相关原理为：结合相似相溶原理采用不挥发性或是低挥发性吸收剂，来达到吸收挥发性气体的目的，然后借助多种的有机物沸点来加以蒸馏分离，或是精馏分离，这一方法具备运营简便快捷，装置可靠的优势，可对高浓度的废气进行有效处理，然而在具体应用过程中，很多挥发性气体需借助高沸点的有机溶剂等进行吸收，但是这些溶剂吸收后会成为废液，从而引发二次污染，且进行再生处理，需要花费更多的资金。关于吸收法在二氯甲烷废气处理中的应用，主要是建立咪唑类离子液体吸收二氯甲烷的热力学模型，采用最为合理有效的吸收塔工艺条件，从而实现对二氯甲烷废气的有效处理。

2.破坏性法

2.1 焚烧法

针对焚烧法的应用，基于不同的焚烧温度和催化剂使用不同来划分成两种应用方式：（1）热力焚烧法。该方法无需使用催化剂，可借助辅助材料来有效提高焚烧温度，可达到600℃以上，这样就能够完全燃烧有机物，可应用到浓度较为可靠、浓度比较高的废气处理之中；（2）催化燃烧法。该方法通过使用催化剂，让有机物在300℃～400℃的情况下转化成二氧化碳和水，其主要优势在于：反应温度很低，通常低于350℃，且能够获得非常高的转化率，还能够作为最终处理方式，不用进行后续处理；不足之处在于：必须确保废气能够在催化剂表面停留相应的时间，仅适用于废气分量相对较低的处理中。相关实践证明：通过采用RTO氧化焚烧技术对二氯甲烷废气进行处理，可去除超过95.3%的二氯甲烷；通过催化燃烧法来处理二氯甲烷废气，其中使用浸渍法自制的V-Ni/TiO2双金属氧化物催化剂，不仅能够获得较为理想的处理效果，且几乎无有毒副产物的产生。

2.2 脉冲电晕法

针对脉冲电晕法的应用，可通过脉冲电晕放电过程中出现的高能离子，使之撞击废气的气体分子（氧气、水、氮气），从而转变为离子和自由基，这样就能够氧化废气中的一部分废气中的二氯甲烷，也可还原另一部分的二氯甲烷，最终实现二氯甲烷的去除。相关实践证明：关于二氯甲烷废气处理中脉冲电晕法的应用，可借助组合式脉冲电晕反应器来实现对这一挥发性有机物的降解，将空气当作载气，选择50Hz的脉冲频率、22.5kV的峰值电压，即可去除约80%的二氯甲烷；也可借助脉冲电晕反应器来实现对这一挥发性有机物的去除，通常电压越大，可随之不断增大二氯甲烷的去除率。

2.3 生物法

相关研究证明：二氯甲烷可以被微生物降解和矿化，故而生物法可实现对二氯甲烷的有效处理。相较于上述处理方法，生物法的能耗更少、运营更加简单、处理成本更低，且可获得较佳的二氯甲烷转化率。生物法的应用原理为：工业废水中的含有的Pseudomonas sp.DM1，能够将这一物质分离出来，用作二氯甲烷的碳源和氮源，进而实现对二氯甲烷的转化。

2.4 光催化分解法

关于光催化分解法的应用，相关原理为：借助光生电子与光生空穴，来对羟基自由基进行氧化作用，使之降解成有机物。相关实践研究证明：在氯代烷烃处理中应用低压汞灯辐照的紫外光耦合臭氧降解方法的研究，结果显示相较于补充臭氧，增强紫外线强度，可在极大程度促进有机物的降解。现阶段，光催化分解法被认为是最具前景的节能环保的二氯甲烷废气处理技术，但是该技术在含氯有机化合物处理过程中，具有催化剂时常出现中毒失活情况、氧化程度不足等问题，故而难以在实际工业生产中得到应用。

2.5 等离子体法

关于等离子体法的应用，相关原理为：借助辐射、电、热等方式，让气体电离生成诸多具备部分动能的自由电子，然后使之与气相中的分子进行碰撞，对其结构进行破坏，最终实现对有机物的降解，该方法的优势在于：降解效果显著、工艺简单、节能减排等。相关实践研究表明：关于二氯甲烷废气处理中线-筒式脉冲电晕反应器的应用研究，结果显示：在氮气环境下，当峰值电压不断增大时，则二氯甲烷降解率会随之增大，而当气体中氧气浓度增大时，则二氯甲烷降解率会随之显著降低。