惡臭氣體的化學法治理技術
1、燃燒法
燃燒法包括直接燃燒法、熱力燃燒法和催化燃燒法。直接燃燒法適用于的臭氣,是在燃燒爐中用噴嘴加熱惡臭氣體使溫度達到著火點以上,使惡臭氣體氧化分解為CO2和水蒸氣的脫臭方法。這種方法造成很大的能源浪費,近年來應用較少。
熱力燃燒法是將臭氣與油或燃料混合后在高溫下燃燒,以達到脫臭的目的。該法在燃燒時產生大量熱能,通過熱交換器進行廢熱的利用。其熱回收效率非常高,運行成本低,一般有2~3個陶瓷床熱回收室,廢氣和燃燒尾氣交替進入熱回收室,實現供熱和蓄熱過程。缺點是設備體積較大,燃料費用高,NOx生成量大,已逐漸被催化燃燒法代替。
催化燃燒法是用催化劑,使臭氣與燃料氣的混合氣體在250℃~500℃時發生氧化反應從而去除惡臭的方法。其中催化劑以金屬及金屬化合物使用多,貴金屬Pt和Pd催化劑常用,也有Al2O3為載體或金屬為載體的催化劑。目前稀土催化劑的研制已取得成效。我國研制的RAC-8001稀土催化劑用于凈化苯類、酉旨、醇類惡臭,脫臭效率可達。催化燃燒設備容積小,裝置材料及熱膨脹問題易解決,可處理低濃度可燃物,所需外加能量較少等優點。
可燃性氣體用鼓風機通過導管導入接觸燃燒裝置。
經使用氣體或液體燃料的預熱燃燒器預熱到反應所需溫度,被預熱的含有惡臭可燃物的廢氣,通過催化燃燒裝置內的催化層氧化,這樣凈化后的廢氣可直接排入大氣中。
然而催化燃燒法的催化劑易中毒。易中毒的催化劑有汞、鉛、錫等金屬。在惡臭氣體燃燒不時產生的碳化物及硫化物、鹵素等作用下引起中毒,中毒催化劑可洗滌。
燃燒法比較適用于具有規模的生產廠家,生產相對較正常,通過氧化裝置可以回收燃燒的熱量,產生蒸汽或作干燥機的熱源。
2、化學氧化法
化學氧化法是采用強氧化劑如臭氧、高錳酸鹽、次氯酸鹽、氯氣、二氧化氯、過氧化氫等氧化惡臭物質,將其轉變成無臭或弱臭物的方法。氧化過程通常是在液相中進行,也有在氣相中進行的,如臭氧氧化過程。臭氧處理系統主要包括排氣扇、臭氧擴散器、臭氧接觸室、輸送管網、臭氧生成系統和自動控制系統等。用來分解惡臭物質的臭氧劑量取決于污染物的種類和濃度。臭氧處理法在污水處理廠惡臭去除方面的應用比較成功。然而當污水處理廠產生的廢氣中污染物濃度很高時,臭氧不能氧化這些污染物。另外,未使用的殘余臭氧本身又造成一種空氣污染。臭氧氧化的缺點為能耗高(每生產lkgO3需耗電12~15kw·h)和處理不當時的臭氧污染。
3、光催化氧化法
光催化氧化法始于20世紀60年代,90年代廣泛應用。目前世界上光催化氧化較好的是日本,其次是美國和中國。
光催化劑選擇金屬氧化物,因半導體粒子在光能的作用下,其內部電子處于激發態而產生自由遷移,以TiO2為例,其具體機理如下:
當用光照射半導體光催化劑時,當光子波長小于385nm時,電子發生躍遷,產生光致電子和空穴。光致空穴具有的氧化性,可奪取半導體顆粒表面吸附的物或溶劑中的電子,使原本不吸收光而無法被光子直接氧化的物質,通過光催化劑被活化氧化。
光致電子具有的還原性,使得半導體表面的電子受體被還原。但是遷移到表面的光致電子和空穴又存在復合的可能,降低了光催化反應的效率,需要適當的俘獲劑,降低電子和空穴復合的可能性。
用TiO2催化劑時可采用普通的熒光燈為光源來惡臭和非常低濃度的污染物。TiO2催化劑的表面形態、晶粒大小、晶相結構及表面晶格缺陷均會影響載流子復合及電荷遷移過程。受催化劑降解效率的影響,光催化氧化法在工業上的應用還待。
4、液體吸收法
當惡臭氣體在水中或其它溶液中溶解度較大,或惡臭物質能與之發生化學反應時,可用液體吸收法治理。惡臭氣體常見吸收劑有苛性鈉、次氯酸鈉、硫酸、鹽酸、亞硫酸鈉等。
吸收液從塔頂部進入噴淋到填料上,順著填料滴流;惡臭氣體從吸收塔底部進入,通過孔隙空間向上運行;氣、液相之間的這種對流方式產生湍流,增大了表面接觸面積;吸收液與惡臭氣體充分接觸后降落至吸收塔的下部。溶液飽和后被收集進入分離塔,經處理去除污染物后溶液再循環使用。凈化后的氣體從吸收塔頂部排放。
5、吸附法
吸附法主要用來處理低濃度的惡臭氣體。常用的脫臭吸附劑有活性炭、兩性離子交換樹脂、活性氧化鋁、硅膠、活性白土等。各種吸附劑中,活性炭內部空隙率和比表面積大,堆積密度小,故常用。活性炭吸附劑對于去除沸點高于40℃的惡臭組分很。
但對沸點很低的有些惡臭物質,如H2S(沸點是-41℃),甲硫醇(6℃),氨(-33.5℃),胺(3℃),通過浸漬活性炭或注加微量其他氣體才能達到去除的目的。浸漬堿(NaOH、氨氣)可提高對H2S和甲硫醇的吸附能力;浸漬磷酸、CO2則可提高對氨和胺的吸附效果。浸漬K2CO3的活性炭去除H2S提高。因臭氣既含有酸性氣體如H2S,又含有堿性氣體如NH3,故處理這種多成分的惡臭氣體可采用堿性浸漬活性炭、酸性浸漬活性炭和普通活性炭串聯組合的吸附裝置,經吸附器凈化后,凈化。
吸附劑吸附飽和后一是直接換,廢吸附劑進行填埋處理,這種方式設備簡單,一次性投資少,但需定期換吸附劑,易造成二次污染。二是將吸附劑進行解吸,解吸后反復利用,直到失去活性再進行填埋。解吸的主要方法有加熱法、減壓法、置換法等。