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序论:写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隐藏在内心深处的真相,好投稿为您带来了七篇工业废气的治理方法范文,愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂,助力您的创作。
中图分类号:X701 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2017)07-0001-01
1 引言
近啄辏我国的雾霾天气越来越多,主要是因为工业排放的废弃,也就说工业废气是造成大气污染的主要原因。那么在治理的时候,我们需要做好对细节的分析,尽可能保证在根源上,对雾霾进行简单的控制。我们在对空气进行治理的时候,也是为了满足时展的需要,我们国家需要加大对治理技术的研究,尽可能确保我们的工业朝着可持续方向发展。
2 工业废气治理技术效率的现状分析
工业在发展的时候,虽然产生了巨大的污染,我们也加大了对治理措施的研究,我们常用的治理措施包括生物分解法、活性炭吸附法、等离子法、植物喷洒液除臭法和UV光解净化法。我们在对工业废气进行治理的时候,需要我们加大对细节的分析,其中要是对废弃的成分进行分析,按照其组成的成分,采用相适应的治理措施。总之,我们在对工业废气进行治理的时候,治理理念就是“具体问题,具体分析”。
我们在对以往的治理方法进行分析的时候,也是为了顺应时代的变化,但是传统的治理措施并不能够加大对细节的掌控且治理的效率较为低下。但是由于受到技术的限制,没有新型的技术进行治理,就只能依靠上述五种技术进行治理,其中我们对UV光解技术依旧是摸索阶段,我们需要进行简单的分析:
上述五种方法中,前四种的工业废气治理技术效率较第五种而言较为低下,且成本相对较高,其优点在于便于应用,人工技术要求比较低。因此受到现在的很多企业的青睐,在废气治理过程中仍然以采用前四种技术为主,对UV光解技术的应用尚在尝试阶段。其原因在于:我国的治理技术发展较为落后,不能够正常的解决问题。还有治理技术的成本较高,很多企业不愿在废弃治理方面投入过多的成本。所以导致,有很多的企业在开展实际工作的时候,不能正常的保护环境。但是由于近几年,我国政府对相关政府的要求越来越严格,为了满足政府的要求,相关的企业只是选择一些成本较小的技术,也就是我们上述的几个技术。还有就是,我们在治理废弃的时候,不能够加大对新技术的应用,主要是因为我们没有对新型技术进行研发。在对工业废气的治理技术进行创新的时候,需要我们加大对创新型人才的应用。但是,就目前而言,我们创新型人才较少,为了提高废气治理的质量,我们需要加大力度,培养一些新型人才,提高废气治理的质量。培养新型的人才,需要对人才融入一些新型的理念,确保创新人员能够具备环保的理念。
3 工业废气治理技术效率的影响因素
(1)废气治理技术应用率与创新率低。我们以往在进行废弃治理的时候,因为治理技术较为落后且治理的效果也不是十分明显。传统的治理技术成本较高,但是治理的效果不明显。由于治理技术较为落后,导致废弃的根源得不到治理,也就是在治理的时候,有些效果但是还会出现污染的现象。这种治理技术知识起到治标不治本的作用。还有虽然国外已经研制出了一些先进的技术,但是在我国的应用还是较少。
(2)政府强制力度不够,企业的废气治理责任意识较差。随着深化改革,我国正在对产业结构进行调整。虽然我国的国民经济还是要依靠工业来支撑,但是更多的是发展一些服务业。工业在发展的过程中,不断的排除废弃,对大气的环境造成了十分恶劣的影响。工业在最初发展时候,对环境的而影响较小,破坏程度较浅。
(3)工业能源结构以煤炭为主,新能源的利用率不高。为了缓解对环境的污染,我们需要加大对新型能源的应用。近几年,我们加大新型能源O研究和开发。我国的工业能源大多数是煤炭,煤炭经过燃烧之后,产生的污染物排放到大气中,竟会影响空气的质量。政府需要加大对新型能源的宣传,尽可能使用新型能源。新型的能源包括水能、生物能等等。
4 结语
综上所述,工业产生的废气严重影响着大气的环境且会对人的身体健康产生巨大的影响。为了保证人们的身体健康,我们需要加大对新型技术的影响,对工业废气进行治理。政府需要重视废弃治理的工作,需要加大对新型技术的融入。
参考文献
[1]田光辉.中国工业污染的区域差异及其影响因素研究[D].河南大学,2015.
[2]陆宇嘉.中国地区环境不平等及其影响机理研究[D].重庆大学,2014.
[关键词]工业废气;氯化氢;含量;分析
中图分类号:U466 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)14-0025-01
引言:目前,国内普遍采用硝酸银容量法、硫氰酸汞分光光度法和离子色谱法测定氯离子。其中硫氰酸汞分光光度法方法灵敏、显色液稳定、操作简便,但选择性差,且方法不易掌握;后者方法准确灵敏、选择性好、能同时测定多种阴离子,但是操作复杂,且仪器昂贵,不少地方监测站无此仪器。经过长期摸索研究出测量车间工业废气中氯化氢含量的方法。此法简单容易操作,能测定和检查工厂废气排放情况,为生产的正常运行提供信息。工业废气氯化氢同时也污染环境,对设备和建筑物都具有强烈的腐蚀性。氯化氢气体易挥发,水溶性强,不易被颗粒吸附,因而扩散性较强,能与空气任意混和,其危害范围广,对氯化氢废气的回收及治理已引起了人们的重视。2015年1月1日新的《中华人民共和国环境保护法》公布并实施,可见国家对环境保护的重视。按GB3095-2012《环境空气质量标准》,GB/T 16157-1996《固定污染源排气中颗粒物测定与污染物采样方法》,国家对工业向大气中排放氯化氢废气含量有明确的要求。
1.关于工业废气的危害
对人体健康的危害:世界卫生组织称,2012年空气污染造成约700万人死亡(部分人死亡原因与室内/外空气污染均有关),也就是全球每八位死者中就有一位。大气污染物对人体的危害是多方面的,主要表现是呼吸道疾病与生理机能障碍,以及眼鼻等粘膜组织受到刺激而患病。
对植物的危害:大气污染物,尤其是二氧化硫、氟化物等对植物的危害是十分严重的。当污染物浓度很高时,会对植物产生急性危害,使植物叶表面产生伤斑,或者直接使叶枯萎脱落;当污染物浓度不高时,会对植物产生慢性危害,使植物叶片褪绿,或者表面上看不见什么危害症状,但植物的生理机能已受到了影响,造成植物产量下降,品质变坏。
对天气和气候的影响:大气污染物对天气和气候的影响是十分显著的。
2.实验部分
2.1 主要仪器
反应管50mL三支;酸式滴定管50mL一支;碱式滴定管50mL一支;真空泵一台;气体流量计一台;移动电源插座一个。
2.2 试剂及溶液
硫酸标准滴定溶液:0.5mol/L;氢氧化钠标准滴定溶液:0.5mol/L;酚酞指示剂;甲基红―亚甲基兰混合指示剂。
2.3 实验前准备
向反应管中装入硫酸标准溶液和甲基红―亚甲基兰混合指示剂,在尾气中检测成分浓度未知的情况下,均接50.0mL硫酸标准溶液作为吸收液。三支反应管串连在一起作为接收器,第一个反应管和第三个反应管为缓冲瓶,第二个反应管为接有吸收溶液的吸收瓶。(如果尾气温度较高,可适当的在第一个缓冲瓶前增加缓冲瓶接收冷凝的液体)。
3.检测步骤
3.1 样品采集
向真空泵和气体流量计中注适量蒸馏水,在检测现场就近接通电源,检查尾气管道是否连接正常。按照尾气管道反应管流量计真空泵的顺序用橡胶管连接在一起,记下流量计的读数A1作为起始读数,开启电源开始尾气检测。完成抽气检测后,关闭真空泵开关,同时拆除连接设备的橡胶管,防止由于管道负压将吸收瓶内的吸收溶液反抽入管道。记下流量计的读数A2作为结束读数,放掉真空泵和气体流量计中的水并冲洗干净,收起移动电源线。第四是取下吸收瓶和第三个反应管洗入三角瓶中,用硫酸标准溶液来中和滴定剩余的吸收溶液。以此求得吸收溶液的耗量。
3.2 尾气中氯化氢含量的计算方法
式中:V1为氢氧化钠标准滴定溶液的体积,mL;
V2为中和滴定的硫酸标准滴定溶液的体积,m ;
C1为氢氧化钠标准滴定溶液的浓度,mol/L;
C2为中和滴定的硫酸标准滴定溶液的浓度,mol/L;
M为氯化氢的摩尔质量36.5,g/mol;
V3为流量计记录的抽取尾气体积,L;
V3=A2-A1。
3.3 实验数据
取同一点的工业废气做样品(在生产设备、生产过程正常运行下进行),按GB/T16109-1995《车间空气中氯化氢及盐酸的硫氰酸汞分光光度测定方法》进行氯化氢含量测定,检测数据如表1。
4.讨论
检测应在生产设备、生产过程正常运行下进行,确保能真实反映各工厂尾气中氯化氢含量的排放情况。向真空泵和气体流量计中注适量蒸馏水,在检测现场就近接通电源,检查尾气管道是否连接正常。按照尾气管道流量计真空泵的顺序用橡胶管将设备连接,接通电源抽尾气2min,目的是:检查设备运行是否正常,并将尾气管道中的气体替换成烟囱中正在排放的气体,以减少检测误差。再去抽尾气管道中的气体5-10min以置换尾气管道的气体。气体流量计指针为匀速转动。第五是抽取气体至反应管指示剂变色,或在反应管指示剂没有变色的情况下抽取100-300 L尾气,控制抽气量尽量不使指示剂变色(根据尾气中待测物质含量的不同可减少或增加尾气抽取体积)。完成抽气检测后,关闭真空泵开关,同时拆除连接设备的橡胶管,防止由于管道负压将吸收瓶内的吸收溶液反抽入管道。用一根橡胶管将反应管的出口和入口连接在一起,避免空气进入。如果样品采集不能当天测量,应将样品放入冰箱二摄氏度到五摄氏度保存,保存不得超过四十八个小时。
总结:综上所述,随着我国工业化进程的加快,工业废气氯化氢给我们的健康和生存环境都带来了很大的威胁。提高环保意识、减少未处理工业氯化氢的排放、对工业排放氯化氢进行检测、完善工业废气氯化氢的治理技术和设备是防治工业废气的重要措施。本实验建立了测定工业废气中氯化氢含量的测定方法,该方法操作简便、准确、快速,可用于工厂对工业废气中氯化氢含量的测定,从而控制废气中的氯化氢含量不要超出标准排放量,适合工业生产过程中的控制。
参考文献
[1] 《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》GB/T 16157-1996.
[2] 《固定污染源废气氯化氢的测定 硝酸银容量法》 HJ 548-2009.
[3] 《空气和废气监测分析方法》(第四版增补法).
[4] 张金凤,马艳宁,徐淼,李铭.水解氧化工艺治理制药工业有机废气的设计[J].城市环境与城市生态,2014,06:32-34.
[5] 王祥生.氯化氢的纯化方法[J].低温与特气,1983,04:20-22.
[6] 刘自珍.填料塔处理化工废气中的氯化氢制盐酸[J].氯碱工业,1990,06:47-48.
关键词:工业;有机废气;治理;
中图分类号: U491.9+2文献标识码:A
引言
随着工业排放的废气对环境造成的影响不断加重,治理工业有机废气日益成为解决环境问题的重要环节。近几年科技的发展,科研单位对如何治理有机废气展开了日益深入的探讨,其成果被逐渐应用到实际操作中去,市场上已经有了多种能有效治理废气的设备和技术。
1 有机污染物的来源与种类
1.1 有机污染物的来源
大气中的工业有机污染物主要来源于钢铁冶炼、石油炼制、化学工业、垃圾焚烧、农药生产、有机物生产等;部分生产过程也会产生有机污染物,如机械加工中的表面处理与喷漆; 日常生活也会产生污染物,如室内装修、餐饮饭店油烟、烧烤烟等。同时,汽车、飞机等流动源也会产生有机废气。
1.2有机污染物的种类
有机污染物按照种化学种类可分为醛类( 甲醛、乙醛) 、芳香族类(苯、二甲苯、乙苯) 、酮类(丙酮) 、酚类( 苯酚、二氯酚) 、烃类(甲烷、非甲烷烃) 、卤代烃类等。按照在环境中的保留时间可以分为持久性有机物( Persistent Organic Pollutants,简称POPs) 与非持久性有机物。持久性有机物如二噁英( PCDDs) 、呋喃 (PCDBs) 、多环芳烃( PAHs) 可萃取有机溴/氯/碘 ( EOBr /Cl /I) 、多氯联苯( PCBs) 等。
2 有机污染物的危害
有机污染物的危害具有毒性、持久性、生物累积性。
2.1 毒性
有机污染物的毒性分为急性毒性与慢性毒性。废气中的有机物举具有一定程度的毒性。部分有机污染物具有高毒性。如持久性有机物中的二噁恶英类,能容忍的二噁英摄入量为每人每日每千克体重1pg,比无机物中的氰化钾类物质的毒性高出1000 倍以上。
2.2 持久性
大气中的有机污染物一般具有很长的保留时间。例如持久性有机物POPs 物质具有抗化学分解性、抗光解性和抗生物降解性。研究表明,二噁英系列物质其在气相中的可保留较长时间,半衰期为8~400 天。
2.3 生物累积性
大气中的有机污染物由于具有持久性,经动植物吸收后,会出现生物积累。例如具有亲脂性的有机物多氯联苯,在水鸟体内的浓度是其在水中浓度的50 万至100 万倍。
3 传统有机废气处理技术
一直以来,传统的废气处理方法有吸收法、吸附法、直接燃烧法、催化燃烧法、生物过滤池、生物滴滤塔、生物洗涤塔等。其中吸附法、催化燃烧法已经比较成熟,并且已经有了相应的工程技术规范。但是这些方法都存在着一定程度的不足:吸附法中不同氧化剂改性的吸附剂对有机废气的吸附量不同,而且吸附剂价格较贵;直接燃烧法和催化燃烧法投资与运行费用较高,而且不适用于较常见的低浓度高流量的有机废气的处理;吸收法难以处理化学性质稳定且难溶于水的有机废气;生物法处理有机废气只适于组成相对较简单的有机废气,对组成复杂的工业有机废气处理起来比较困难。基于传统处理方法的不足,新废气的处理技术开始引起了人们的广泛重视,成为研究的新方向。
4有机废气处理新技术
4.1低温等离子体技术
低温等离子体技术是在电场的作用下,高频放电产生瞬间高能,打开有机废气分子的化学键,使之分解为单质原子或无害分子,并且等离子体的高能电子、正负离子、激发态粒子和具有强氧化性的自由基,这些粒子可以氧化有机废气中的分子。有机废气的低温等离子体处理是一门新兴的技术。低温等离子体技术的特点是:等离子体的高能电子、正负离子、激发态粒子可以与碳氢化合物、氮氧化合物、硫化氢、硫醇等污染物反应,生成二氧化碳、水、氮气、二氧化硫等简单无机物质。典型的有机废气如:苯、甲苯、乙硫醇、二氯丙烷等采用电晕放电形式的低温等离子体处理恶臭废气是可行的,停留时间越长、电压越高,脱除效果越好。
4.2变压吸附技术
变压吸附的基本原理是利用气体组分在不同吸附剂上吸附特性的差异,以及吸附量随压力不同而变化的特性,通过压力变换实现气体的分离或提纯。变压吸附由于采用了压力涨落的循环操作,强吸附组分在低分压下脱附,吸附剂得以再生。在加压下进行吸附,减压下进行解吸。由于循环周期短,吸附热来不及散失,可供解吸之用,所以吸附热和解吸热引起的吸附床温度变化一般不大,波动范围仅在几度,可近似看作等温过程。变压吸附常用的吸附剂有硅胶、活性氧化铝、活性炭、分子筛等,另外还有针对某种组分选择性吸附而研制的吸附材料。气体吸附分离成功与否,很大程度上依赖于吸附剂的性能。
CHIHARA等应用两塔工艺的变压吸附技术,吸附剂为高硅沸石,吸附压力为0.2MPa、脱附压力为0.04 MPa,处理二氯甲烷气体。GILLILAND等采用四塔工艺的变压吸附技术,吸附压力为0.195 MPa,脱附压力为常压,从空调的通风气流中回收全氟烷烃等,处理效率大于99%。
变压吸附技术的优点是一次性投资低、能耗小、自动化程度高和可靠性强等优点,可以获得纯度比较高的副产品,实现废气资源化,产生较好的经济效益。
4.3纳米TiO2光催化技术
随着纳米技术的发展,纳米技术也应用到有机废气的处理中。纳米TiO2光催化能有效地将有机废气转化为二氧化碳、水等无机小分子物质,还可以去除氯仿、多氯联苯、有机磷化合物、多环芳烃等难降解或用其他方法难以去除的有机废气。在一定的条件下,纳米TiO2能将用化学法氧化难以分解的“三致”有机物彻底分解为二氧化碳、水和简单的无机酸,且无二次污染。
TiO2光催化技术不仅以其化学活性高、安全无毒、价格低廉、操作简便、以及条件温和无二次污染的突出优点,在废气处理中受到普遍重视。
4.4膜生物反应器
随着新材料的研制开发以及膜生物技术在废水处理中的成功应用,人们开始关注膜技术在有机废气处理中的应用。
膜生物反应器是将传统的微生物废气处理技术与膜技术相结合,不仅具有生物方法环保的优点,而且膜材料作为生物降解的传质界面,可以提供比较大的比表面积,增强降解效果,提高去除效率。
膜生物反应器目前还处于实验室小型研究阶段,而且这种方法的构建和运行成本比较高,因此从实验到运行还需要更多的研究和实践。同时膜生物反应器具有流量低、阻力大、对水溶性差的污染物去除效率低等缺点,在一定程度上限制了膜生物技术在废气处理中的应用。
4.5微波催化氧化技术
有机废气的微波催化氧化技术是由填料吸附/微波解吸技术发展而来,并将一般的热解吸方式转变为微波解吸,降低了能耗、缩短了解吸所需的时间,而且吸附剂反复使用20次,还可以保持原有吸附能力。国外已经有微波催化氧化技术在有机废气处理中的小规模应用,在中国尚处于研究阶段。
与常规加热催化热解技术相比,微波催化氧化技术的优点是催化热解效率高、能耗比较低、吸附剂的损耗小、启动迅速、解吸时间比较短、对环境温度影响小;缺点是对不同的有机废气需要选择不同的吸附剂,而且微波功率、加热时间、载气流量等对微波催化氧化效率都有一定的影响。
4.6膜分离法
膜分离法处理有机废气的原理是在压力驱动下,利用有机废气组分分子大小的不同,在膜结构内的扩散能力、渗透速率的不同来实现有机废气与空气的分离。
采用膜分离技术处理油气,具有流程简单、运行费用低;设备占地面积小、质量轻、便于安装;易放大、和其他技术兼容性好;回收率高、能耗低、无二次污染等优点。近年来,随着膜材料和膜技术的进一步发展,国内外已有许多成功应用的范例。
5 结语
有机废气的处理一直以来都是影响大气环境的关键因素,工业高速发展以来,人们排放到大气中的有机气体不论是量还是类,都发生了质的变化,环境治理刻不容缓。减少环境污染最有效的途径就是从源头入手,降低有机气体的排放,这就需要高效、节能、经济的有机废气处理手段,因此在传统的处理技术上,研发新的处理技术就显得格外重要了。相信随着科学技术的不断发展,创新性的有机废气处理技术也会被应用到工业生产中去,降低甚至消除大气中有机气体的排放指日可待。
参考文献
[1]易灵.有机废气治理技术的研究进展[J].四川环境,2011,30(5).
关键词:环境保护;辐射技术;环境污染;电子束;污泥处理;固体废弃物处理 文献标识码:A
中图分类号:X505 文章编号:1009-2374(2016)33-0063-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.33.033
辐射作为一种常见的自然现象和生活现象广泛存在于我们的生活当中,最为常见的辐射来源于我们生活中的家用电器,例如电脑、手机以及微波炉等。上述电器所发射出的辐射属于低能辐射,这些辐射虽然广泛存在于我们周围,但无法被有效地收集和利用,而辐射技术主要应用高能射线,主要由伽玛射线、电子束、射线等组成,并被人们广泛地应用在各个领域和行业中。辐射技术在环境保护当中的应用也十分具体,主要被应用在环境保护和环境污染的治理当中,环境污染包括光学污染、空气污染、固体污染以及工业废水污染等,辐射技术在上述污染的治理当中均起到了极大的作用。尤其是在工业污染当中,以二氧化硫污染、水污染、固体废弃物污染等为主,此类污染不单影响环境,对周围居民的健康和生命具有非常大的危害,通过辐射技术对上述污染进行治理,能够极大地改善工业污染对环境的影响,应用价值极高。
1 辐射技术概念与应用概述
1.1 辐射技术的定义
辐射技术来源于辐射化学,辐射化学的主要原理是将辐射源放置在流动的水源当中,使辐射源所发射出的射线或粒子能够改变水源的水质,从而使受到污染的水水质得到改善。随着研究的深入,人们将辐射技术应用到环境保护当中,使其成为环境保护中的主要应用技术之一。辐射技术的主要原理是利用高速运动的电子或射线,对不同种类的污染物进行辐射,使污染物自身发生化学反应或物理反应,降低污染物当中的有毒物质或污染物质,使其被分解为不具有污染的物质或容易被处理的物质,从而达到治理污染的目的。辐射技术现已被广泛地应用在食品加工、卫生医疗、饮水处理等领域当中,主要由x射线、r射线等组成。目前我国常用的辐射技术主要包括加速电子和γ射线两种。
1.2 辐射技术的应用现状探究
目前辐射技术在我国环境保护当中应用非常广泛,且得到了迅速的推广和发展。辐射技术的应用优势在于能够在常温常压的环境下应用,操作便捷且利用效果好,能够在短期内对环境污染产生较为良好的治理效果,能够保证并对环境带来较大的影响,因此我国各级部门、各行业也对该技术开始重视。目前我国在大气污染治理、水污染治理、固体废弃物处理等方面都应用了辐射技术,对我国的工业生产污染治理带来了新的道路与发展方向。
2 辐射技术在环境保护中的应用
2.1 电子束的应用
电子束技术是辐射技术中较为常用的技术之一,电子束有高速的特点,在工作过程中具有较强的穿透力,且开关灵活,能够有效地观察到受照射物品的特性、情况以及是否出现问题。例如在船舶制造业当中,高速电子束能够有效检测出生产出的船舶是否出现空隙,并通过高速电子束确定船舶当中钢板空隙的位置,如果船舶的船体钢板中具有漏点和空隙,则该船舶的使用寿命大大缩短,甚至是造成出现不合格的产品,无法在水中正常航行。这一技术的应用有效地延长了船舶的使用寿命,从而达到节约资源的目的,降低金属资源等资源的浪费。
2.2 污泥的处理作用
在我国的工业生产当中,污泥是包含了工业废水废料以及泥沙等工业废物的污染物。污泥当中包含大量的细菌、寄生虫以及污染物,如果未经过处理就排放到自然环境中,对周围土地、居民以及牲畜都会产生巨大的影响,许多地区由于污泥污染无法适应人畜生活,造成耕地荒废,不但增加了该地区的环境压力,还对自然环境造成了极大的破坏。利用辐射技术能够杀灭污泥中的细菌、寄生虫,使工业排出物的污染性降低,一些污泥经过辐射技术的处理不但清除了污染物,并且对该地区的土壤有一定的增肥效果,辐射技术中主要以核辐射对污泥治理的效果好,核辐射能够减少污泥的粘性,提高污泥的脱水能力和沉降能力。
2.3 固体废弃物处理中的应用
除了工业废物排放外,人们在日常生活中也经常产生许多固体垃圾,这些都可归类于固体废弃物当中,尤其是建筑垃圾以及塑料制品,对周围环境的影响较大。通过辐射技术对固体废弃物进行辐照,能够有效分解垃圾中的有机物,并且将分解后的垃圾作为动植物饲料或肥料进行使用。
2.4 等离子照射技术的应用
等离子照射技术在我国的应用较多,其应用效率高、运营成本低、效益好等优势是等离子照射技术广泛应用的主要原因。尤其是在使用过程中,等离子照射技术不会导致二次污染的发生,得到我国政府的重视和应用。等离子照射技术主要是通过气体放电、燃烧等方法使污染物产生化学反应,将污染物中的有毒物质分解,并将上述物质重新形成为无污染的物质,使有毒污染物能够得到再利用。
3 辐射技术在环境污染中的应用
3.1 辐射技术在水污染中的应用
工业生产过程中会排出大量的污水,其主要成分包括大量的有机污染物,其中苯环、甲氯农药、多氯联苯、氯酚等。上述污染物使得污水具有非常强的脂溶性和毒性,造成水体污染、土壤污染。毒素通过水体进入到动物、植物和人体内,最终导致人体受到巨大的损伤。污水中有机污染物的危害在于会杀死水中的微生物,即使通过污水处理也无法达到正常的水质,而传统化学物理方法进行污水处理时,仅仅能将污染物从水中分离,分离后会出现污泥,污泥的污染性更强,依旧需要进行处理。辐射技术能够使水出现电离反应,放入水中的氢原子、过氧化氢等具有高氧化性的物质分解水中的有机污染物,尤其是多氯联苯、氯酚化合物等降解程度难的有机污染物,从而彻底减少或消除水中的污染物,达到治理污水的目的。
3.2 辐射技术在废气污染中的应用
除了污水外工业生产排放量较大的污染物当中包括废气污染,废气污染会直接影响到大气环境,造成大气污染。工业生产所排放的废气中主要包含二氧化硫和一氧化氮,上述两种气体均具有非常强的毒性,经过研究发现将一氧化氮与人体血液进行实验,发现人体血液中的血色素能够与一氧化氮相结合,在人体内反映出亚硝基血色素,该成分会使人体中毒。除此之外,二氧化硫也是威胁人体健康,导致植物损伤的主要气体,可见工业生产废气治理的重要性。传统的废气污染治理方法是碱淋洗法、双碱法进行治理,但收效甚微。通过辐射技术进行废气污染治理效果显著,辐射技术能够有效地使一氧化氮得到充分的降解,其原理是通过电子束进行照射,所发射的能量与大气中的水、氮以及二氧化碳吸收,产生出大量的自由基与废气污染中的一氧化氮反应。辐射技术对于一氧化氮的降解效果很高,能够有效地减少工业废气中一氧化氮的污染,改善大气环境。
3.3 辐射技术在固体废弃物治理中的应用
目前最难处理的固体废弃物为塑料制品,塑料制品的分解难度极高,通过自然分解则需要较长时间的分解过程,且对周围环境造成巨大的污染,如果通过高温燃烧进行塑料制品的处理,则会产生有害气体,造成其他污染。辐射技术在固体废弃物治理中的应用效果极高,主要应用等离子辐照技术,例如日本采用г射线将塑料制品进行处理后再进行粉碎,其治理效果较好。除塑料制品外,废纸、木屑等纤维素含量较高的固体废弃物,也通过辐射技术得到有效的治理,例如美国将加酸处理和辐射技术结合应用,将上述废弃物中的葡萄糖有效回收,并且将剩余物质作为牲畜饲料应用,其治理效果较好。
4 结语
辐射技术在环境保护和污染治理当中的应用优势明显,在水污染处理、固体废弃物处理、大气污染的治理等方面的应用十分成熟,尤其在污泥、塑料、工业废气的处理当中,具有成本低、效果好、对环境无二次影响等优势,具有非常大应用效果的同时,也具有非常大的发展前景,能够结合现有的污染处理方法,将污染物更加高效、环保的处理和应用。随着科学技术的不断革新,污染物的处理方法不断进步,辐射技术的使用设备也逐步改良,一方面提高了辐射技术的试用效果;另一方面有效地降低了辐射技术的使用成本,可见辐射技术在环境保护中的应用价值越来越高。通过本文的研究可以看出,辐射技术能够在治理污染的同时,减少污染物中有毒物质的排放,并且与传统污染治理方法不同的是,辐射技术不会在治理此类污染的同时,产生其他种类的污染,减少了二次污染的发生率。与此同时,许多污染物在治理过程中或治理完成后,能够产生具有环境保护功能或提高环境清洁能力的物质,例如在水污染、污泥污染以及固体废弃物的污染治理过程中,均能够产生如土壤肥料、清洁自由基等物质,在减少自然污染的同时,提升了环境自身的抗污染能力。虽然辐射技术具有极强的污染处理能力,但该技术尚未完全开发,具有一定的不足和缺点,所以无法大面积地推广使用,且辐射技术虽然能够治理污染,但依旧无法通过单一的手段进行治理,需要与其他环保技术进行结合,以保证污染治理的彻底性和有效性。可见辐射技术的未来发展方向,是进行技术的进一步提高和发展,并与其他技术进行有效的结合,才能够在环境保护当中起到更大的
作用。
参考文献
[1] 王立,窦利军.辐射技术在环境保护中的应用要点 [J].技术与市场,2014,21(8).
[2] 关丽辉,于静.环境保护中辐射技术的应用解析[J]. 吉林农业,2014,23(24).
关键词:双极膜技术;环境治理;废弃物处理
1双极膜的工作原理
双极膜是新科技的体现,可以通过直流电流,把水直接分解成氢离子和氢氧根离子,双极膜最早的研究也是电离水分子,这个技术的探索和运用也是我国电渗析历史上的里程碑。利用这个技术分解水比直接分解水更加节省各方面的消耗。有科学家对此做过一个对比。通过对比,我们可以清楚地看出来:使用双极膜电解水,对于能源的消耗比直接电解水要少很多,而且在整个电解中除了氧气和氢气,不会生成其他任何带有污染的东西,同时整个过程中除了电极不需要其他任何东西。除了可以电解水,双极膜还有筛分效应、荷电效应,但是双极膜和其他荷电膜相比,最大的特性是它的双重电荷排斥性,可以在拦截阳离子的同时也实现对阴离子的拦截,可以再同一瞬间实现多种离子的分离。
2双极膜技术在环境工程中的应用
2.1对工业生产以及日常生活中的废水进行处理
2.1.1工业生产中产生的废水
含氟液体:当进行氟碳工业或者铀工业的时候,生产进行中所排放的废气里有大量的氟和有机酸,往往必须要氢氧化钾才能彻底的中和,但是生成的氟化钾里会融入大量的重金属,同时还有微量的放射性元素存在,严重威胁人体健康。而且氟化钾还要和氢氧化钙作用才能再次生成氢氧化钾和一些不溶于水的废料,不利于氟的回收。假若使用双极膜电解水,可以不需要任何中间过程的把氟化钾分解成氢氟酸和氢氧化钾,减少了工作量的同时也使得氟的回收更加便捷。酸碱废液:在很多的工业生产中,酸碱废液的出现是不可避免的,如果不经过处理直接排放,会对环境造成很大的污染,但是这个处理过程往往工序繁杂而且需要很大的成本投入。这个时候使用双极膜处理不失为一个好途径。这个技术的发展是目前我国最先进的废液处理方法,是远超于其他膜技术的,在我国的很多工业里都有着不可代替的作用。含重金属的废水:在金属的加工过程中,不可缺少的要用到很多的水对金属进行降温,在这些用过的水里不可避免的会融入很多的重金属,必须要经过处理才能排出去,一般情况下,采用的方法是把水里融入的重金属变成氢氧化物沉淀下来,假若使用纳滤膜技术,可以使百分之九十的废水得以回收,而且还能使得重金属的离子含量比之前大十倍,使其回收更加具有意义。食品工业废水:在一九九八年,有研究人员使用复合纳滤膜对豆腐生产中产生的废水进行治理,发现这种膜无论是对一价盐离子还是二价盐离子都可以做到很好的分离,明显减少了水中的COD,使其可以安全排放。利用该膜,可以在最低投入的同时使分解效果达到最好,不仅仅使废水的排放问题得以解决,而且使得回收的意义更大。
2.1.2日常生活中产生的废水
在我们的日常生活中,生活污水的排放是一个很大的问题。处理,投入太多,得不偿失;不处理,等它自然降解过程太过漫长,对环境造成不好的影响。同时在处理过程中,需要使用大量的氧化剂,造成大量的化学残留,如果能够在它们中间增加一个过滤的环节,对分子质量大于一百的大分子进行拦截,在处理之后再进行生物降解,可以大大减少投入,同时也使得化学残留量大大减少。
2.2对工业生产中的废气进行分解处理
在工业生产中,会生成各种各样的废气,如果不加以控制,势必会对环境造成污染,对人类的生活造成很大的威胁,所以必须要进行处理。采用双极膜技术处理可以很大程度上缩减成本,而且效果更好。例如二氧化硫的回收,工业中排放的硫化物是酸雨形成的元凶,必须采取措施加以处理,首先使用氢氧化钠液体对废气中的硫化物进行吸收,再将得到的液体使用双极膜渗析的手段进行电解,得到二氧化硫气体,硫酸钠和氢氧化钠液体,不仅仅回收了二氧化硫,也使得环境问题得到改善。使用该技术不仅能实现废气的脱硫,而且使得废气回收更加方便高效。
2.3垃圾发酵制备有机酸
将厨余垃圾进行发酵可以得到有机酸,可以将废弃物重新作为能源,不论是对于改善环境,还是在得到经济的收益方面都有着很大的益处。然而在传统的有机酸制备中,会在一定程度上对微生物的生长造成影响,进一步生产,不仅仅需要投入很多的酸碱,对环境造成影响,而且过程比较复杂。如果使用双极膜技术,能够使得有机酸的生成更加高效,而且也可以很大程度上减少酸碱的投入,避免环境污染。
2.4饮用水净化
在今天,面对水污染越来越严重的问题,人们对食用用水的质量的关注程度不断加大。使用双极膜纳滤法,不仅仅能使水中的各种污染物被清除,而且水质稳定,需要的投入较少,节约能源等等。
2.5绿色能源———双极膜蓄电池
双极膜不仅仅在各种废气废水的治理中起着不可代替的作用,而且还能够将工业生产中的废酸碱液组装成蓄电池用来发电,一般情况下,0.81伏的电压是不能够被利用的,但是如果使用双极膜水解电池不仅能够使这一部分的电能得以利用,而且还能够进行充电。
2.6有机电合成技术
双极膜技术在我国有机电合成技术中也起着很大的作用。双极膜中的水在电解后会得到氢根离子,进入电氧化制备3-甲基-2-吡啶甲酰胺的阴极室里,正好堵上了草酸电还原生产乙醛酸中的氢离子消耗,而氢氧根离子正好和消耗的氢根离子合成水,使实验可以更快的进行。
3结束语
关键词:有机废气,处理技术,研究分析
中图分类号:U491文献标识码: A
引言
近年来,我国社会经济在不断地快速发展中,然而以“先污染、后治理”的发展道路和发展模式所付出的代价也是异常沉重的,由于长期以来粗放型的经济增长方式,生态环境受到了严重的破坏,大气污染的环境问题尤为突出。其中,在浙江东部,较为典型的大气污染就是合成革有机废气,特别是温州、丽水的许多居民区都能经常闻到工业企业排出的各类“臭气”,人民群众的生活环境受到了严重的影响。大气污染治理的难点之一就是有机废气,它具有危害大、治理难等特点。有机废气随着人类的呼吸系统进入体内,使体内的细胞发生变异甚至癌变,严重危害了人们的身体健康。因此,我们必须重视对有机废气处理技术的研究,加大对环境保护的投资,以保障人们的身体健康。
一、合成革的理化特性
合成革主要是模拟天然革的组成和结构并可作为其代用材料的塑料制品,通常以经浸渍的无纺布为网状层,微孔聚氨脂层作为粒面层制得。具有近似天然皮革的特性,外观光泽柔和,手感柔软,真皮感强,强度好,其已日益得到市场的肯定,广泛应用于鞋、箱包、家具等行业。
二、聚氨酯(PU)合成革废气污染因子及危害
(一)聚氨酯(PU)合成革废气主要污染因子
PU合成革的主要原材料是聚氨酯树脂,其主要废气有PU革湿法生产线废气、PU干法生产线废气、二甲基甲酰胺(DMF)精馏回收系统废气、锅炉燃煤废气等。在不同的工艺/流程中会产生不同的污染因子:例如湿法工艺中主要会产生DMF;干法工艺主要会产生DMF、丁酮、甲苯等;(DMF)精馏回收系统会产生二甲胺等恶臭废气;锅炉废气中主要是烟尘和SO2等等。如果有后处理工序,还可能产生成分复杂的有机废气污染。
(二)聚氨酯(PU)合成革废气的危害
聚氨酯合成革在生产过程中需要经过湿法工艺:预含浸、预凝固、涂布、凝固、水洗、烫平、烘干、收卷和干法工艺:面涂、烘干、底涂、烘干、冷却、三涂、烘干、贴合、烘干、剥离等多种复杂的物理化学过程,使用了大量的化工材料,除一小部分被吸收外,大部分进入到废水、废气中造成污染,对人体、土壤、大气、动植物生长均容易产生危害,其中危害性最大的物质是DMF。DMF化学性质稳定,化学式为HCON(CH3)2,DMF可以经过呼吸道、消化道和皮肤进入人体内,具有一定的毒性。
三、聚氨酯(PU)合成革废气处理工艺
低浓度有机废气的净化处理在国内外都是环境保护的难题之一,一般的处理方法有焚烧法、吸收法、吸附法、催化燃烧法、冷凝法、静电法。而随着合成革工艺的改变,目前,一般采用水喷淋塔吸收并回收废气中DMF,或者活性炭吸附废气中有机溶剂,再经直接燃烧处理:
(一)水喷淋吸收。一般采用填料塔或喷淋塔作为吸收设备。水作为吸收溶剂来吸收废水中的有机物质。该种方法虽然能较好地除去废气中的DMF,但对甲苯和丁酮的去除率很低,甲苯和丁酮依然随着废气排入大气中。因此,目前较为普遍的就是采用串联多级吸收塔,循环吸收,直到允许排放浓度才放空。
(二)活性炭吸附。使用活性炭吸附的原理是先将废气冷却,再以活性炭吸附。而后用低压蒸气将溶剂析出,再冷却成液体,重力分离或蒸馏精制。现多采用吸附饱和后直接送去燃烧的方式,因此,运行费用高,一般企业难以承受。
四、PU合成革DMF精馏回收系统恶臭污染因子分析
聚氨酯(PU)合成革就是将基布用PU溶液处理成合成革基布再经贴膜和压花而得的制品。PU合成革生产过程中使用了丁酮、二甲基甲酰胺(DMF)、甲缩醛等各种有机溶剂,对环境造成严重影响。随着环保要求的提高,各PU合成革厂家开始对有机溶剂进行了回收,最为普遍的方法就是采取多塔精馏与蒸汽吹脱联用回收DMF等有机溶剂,经济效益明显,但塔顶水仍然产生恶臭气味,并成为了制约该行业发展或生存的关键因素,然而对于塔顶水的成分分析,以及应该如何采取更加有效的治理方法彻底消除这些气味,目前的研究并不是很多。行业内普遍认为这些恶臭成分可能是DMF的分解产物二甲胺,而且也采取了相应的治理措施,但合成革企业附近的恶臭气味仍未被消除。本研究利用气质联用(GC-MS)方法对塔顶水浓缩液进行了分析,推测了其主要有机成分,分析恶臭污染源可能是二甲胺与三甲胺等,并进一步摸索了两种有机胺的气相色谱分析条件,为塔顶水的监测、治理提供提供基本的根据。
(一)实验方法
1、样品采集与处理方法
塔顶水浓缩液采自已经安装了三塔精馏装置的某PU合成革工厂现场储罐。采样量500 mL,采样期间,精馏正在运行,采样后立即用密封带回实验室,刚采集的样品温度大约40-50℃,一部分样品冷却到室温后用氯仿萃取,用于安捷伦色谱仪进行气质联用(GC-MS)分析;另一部分样品冷却后通过顶空进样或者直接进样进行GC分析,与标准溶液分析结果进行比较。
2、分析仪器型号与分析条件
塔顶水浓缩液样品GC-MS与GC分析条件:仪器型号为安捷伦6890/5793气质联用仪器;柱子类型:HP5MS,柱子规格:0.25mm×0.25μm×30m;检测器:FID;进样器温度:250℃;检测器温度:260℃;柱温:60℃-20℃/min-250℃;GC-MS分析分流比:30:1,GC分析分流比为80:1;在GC-MS的仪器上为了避免大量水样进人损坏质谱检测器,采取氯仿萃取方式进样。
(二)实验结果
为了总体了解塔顶水浓缩液的有机成分,找出造成恶臭环境的关键组分,我们用氯仿对水样进行萃取,然后用相同的条件在同一台仪器进样进行GC-MS与GC分析,分析的结果谱图如图l与图2所示。
图1塔顶水浓缩液质谱总图
图2塔顶水浓缩液气相色谱图
表1塔顶水组分GC-MS分析结果
注:MSR.T.*:质谱保留时间;GCR.T*.:色谱保留时间
有机物除了三甲胺以外,其它为均未被列为恶臭化合物。我们用同一个样品,在同等条件下做了GC分析(图2),除了总体保留时间相差0.3分钟、对应有机物出峰强度有差异以外,两个谱图结果非常相似,除了序号1(图1中的水在GC中不会出峰,两图虽然序号1出峰次序都排在第一位,但GC中的序号1成份不能断定),其它组份的出峰时间间隔几乎可以一一对应,归一法分析的结果也列在表1中。
从表1中发现萃取液的三甲胺含量达到了7.12%,这个结果与以往报道认为塔顶废水的恶臭物质主要是二甲胺结论不相符。我们进一步仔细观察图1,发现序号2与序号3之间峰位置略微凸起,推测可能三甲胺峰纯度不好,于是用软件提取三甲胺特征离子碎片(58,42)与二甲胺特征例子碎片(44,28),并做了局部分析图(图3)。从图3可以看出,在GC-MS的分析条件下,二甲胺与三甲胺的峰不能有效分离,同时也反应出在萃取液中,二甲胺的浓度比三甲胺低很多,这可能是因为二甲胺的极性更强,氯仿难于萃取出来的原因。从这些分析结果可以看出,废水中的有机污染物有20余种,恶臭主要是由二甲胺与三甲胺引起,如果要定量分析出废水中二甲胺与三甲胺的真实含量,必须对重新摸索色谱分析条件。
图3三甲胺质谱峰纯度分析图(三甲胺:58,42;二甲胺:44,28)
结束语
聚氨酯(PU)合成革在生产过程中会向环境中排放出大量的含有DMF废气,DMF毒性强。上述的研究工作表明,PU合成革DMF精馏回收系统塔顶废水成份较为复杂,其中含量最高的主要成分为三甲胺或二甲胺,根据文献报道,三甲胺嗅阈值比二甲胺低三个数量级,也就是说,三甲胺比二甲胺臭千倍以上,而且含量高,恶臭应该主要来源于三甲胺,因此,恶臭治理应该重点治理三甲胺,兼顾治理二甲胺。除治理恶臭外,还需综合考虑其它有机污染成份治理,才能使传统的PU工艺达到清洁生产目标。本文的工作为更好治理合成革废气提供了部分基础数据,课题组下一步将更加全面、深入的研究PU合成革DMF精馏回收系统塔顶废水各种样品,为彻底解决PU合成革恶臭问题提供理论依据与实践指导。
参考文献
[1]林华宝. 对PU合成革企业废气污染源管理与验收监测的几点认识与体会[J]. 化学工程与装备,2011,08:220-223.
[2]. 聚氨酯(PU)合成革助剂产业的现状及发展[J]. 国外塑料,2009,12:36-40.
[3]吴育立. 浅谈干法聚氨脂合成革废气的回收和治理[J]. 能源与环境,2007,05:113+115.
[4]杨建军,张建安,吴庆云,吴明元. 合成革用水性聚氨酯树脂的改性研究进展[J]. 精细化工,2013,03:241-247.
Abstract: In synthesis leather production process waste gas main origin for organic solvent volatility, but expands gradually along with the synthesis leather product scale of production, the synthesis leather industry exhaust gas discharge and the environment question day by day are also prominent.This article to synthesizes the leather waste gas the government technology to carry on the multianalysis and the discussion, provides the model take the time as the project.
1.引言
合成革是以高密织布(非织造)作为基布进行聚氨酰浸渍和涂层加工后的产品。由于合成革产品应用领域的迅速扩大、产品的高附加值,其生产规模逐步扩大,但由此引发的废气排放和环境问题也逐渐凸显。因此,采取经济实用的治理技术,开发合适的工艺流程,使众多合成革厂的废气排放指标达到国家标准,具有重要的现实意义。
2.合成革生产的环境问题
合成革生产过程中废气的主要来源为有机溶剂的挥发、其来源包括树脂及溶剂在配料、运输、存放时的挥发;涂覆或含浸等加工过程中有机物的挥发;在烘箱加热时有机物的挥发;后处理过程中有机物的挥发。废气污染物同具体工艺及配方组成有关。对于一定工艺配方往往可以更改,所以其产生的具体污染物也并不固定。干法工艺生产过程中一般的有机溶剂污染物有:DMF、甲苯、二甲苯、丁酮等;湿法工艺生产过程中一般的有机污染物有DMF。
二甲基甲酰胺(DMF)作为溶剂近年来使用量剧增,它的用途很广,主要用作高分子合成的溶剂或中间原料,特别是用作聚丙烯晴纤维的纺丝溶剂,也用于制造人造革或皮革(或称PVC面料、镭射革、防水布)表面材料时作为聚氨基甲酸酯树脂的处理溶剂,还被用作石油制品如:乙烯、丁烯的分离提取溶剂、乙炔的回收和防虫防锈涂料的溶剂等。二甲基甲酰胺属中等偏低的有毒物质,可经呼吸道、皮肤和消化道侵入机体,引起中毒反应。
3.合成革废气的治理技术
3.1合成革主要生产工艺及产污简介
合成革生产工艺(工序、流程)种类较多。根据要求,一种产品往往需要多种生产工艺进行组合生产。通常以一种材料为基材,在上面涂覆一层或多层合成树脂(包括各种添加剂)制成的一种外观似皮革的产品。所用的基材有各类织布、合成纤维无纺布、皮革等,也有无基材的产品。涂覆的合成树脂主要为聚氨酯(PU)、聚氯乙烯(PVC),据资料介绍还有聚酰胺(PA)和聚烯烃(如聚乙烯PE、聚丙烯PP)等,在此重点介绍干法和湿法的生产工艺。
3.1.1干法生产工艺
干法生产工艺用于聚氨酯(PU)、聚氯乙烯(PVC)及聚烯烃(如聚乙烯PE、聚丙烯PP)等合成革的生产,包括直接涂覆法和间接涂覆法(离型纸法、钢带法等)。其主要工艺流程是将涂层物质涂覆(直接涂覆或间接涂覆再贴合)并烘干的过程,其中最常见的为离型纸法。
离型纸干法典型生产工艺流程图1。
3.1.2湿法生产工艺
湿法生产工艺主要是聚氨酯(PU)合成革生产工艺,生产的结果一般还是半成品(称为“贝斯”),一般再经干法工艺或其它后处理后才成为成品。湿法工艺包括浸渍(含浸)、涂覆工艺或两种工艺组合。
3.1.3合成革的废气污染物
废气污染物同具体工艺、配方组成有关。对于一定工艺,配方往往可以更改,所以其产生的具体污染物也并不固定。生产过程中一般的污染物有:
(1)聚氨酯干法工艺:有机溶剂(DMF、甲苯、二甲苯、丁酮等)
(2)聚氨酯湿法工艺:有机溶剂(DMF)
(3)聚氯乙烯等相关工艺:增塑剂烟雾(邻苯二甲酸二辛酯等)、氯乙烯、氯化氢、有机溶剂、铅
(4)后处理工艺:有机溶剂(DMF、甲苯、二甲苯、丁酮、乙酸丁脂等)、颗粒物
(5)超纤工艺:有机溶剂(DMF、甲苯、二甲苯等)
3.2合成革废气的治理技术
制革生产工艺中加入甲苯、丁酮和DMF作为溶剂,由于较易挥发、回收困难,这些溶剂大部分随着废气排入环境中。目前,对于高浓度的有机废气的净化处理,人们早就有研究,而且已经开发出一些卓有成效的控制技术。在这些控制技术中研究较多并且广泛采用的有吸附法、热破坏法、冷凝法、吸收法等。近年来形成的新控制技术有生物膜法、电晕法、臭氧分解法、催化燃烧法和等离子体分解法等。但对于低浓度有机废气,净化处理难度大且费用高。因而这类工业废气的净化处理在国内外都是环境保护的难题之一。
废气处理方法一般有:焚烧法、吸收法、吸附法、催化燃烧法、冷凝法、静电法和玻纤过虑器法等。对较稀有机溶剂废气采用催化燃烧法的很多。我国加入WTO后,国家对环境的治理越来越严格。而现在的制革废气中有机物含量达不到新的排放标准,已有方法少且不理想。合成革废气治理技术的发展是随着合成革工艺的改变而不断变化的。合成革生产中DMF使用规模与其它工业相比并不算大,但回收技术并不简单。与主体设备相比,回收设备费用的投资相当高。废弃物回收利用是合成革行业最有潜力的清洁生产途径,经济效益明显。我国DMF大部分需进口,且价格昂贵,回收DMF可大幅度节约成本,具有重要的现实意义。
干法生产线的有机废气主要在烘箱和涂台等处产生。废气排放特征为:废气温度低,一般低于75℃;废气量大,一条典型的干法生产线排放含DMF工艺废气的量约为大于2000~25000m3/h;废气中有机物污染物浓度高,其中DMF的浓度约为1500ppm;污染物DMF可与水混溶。根据以上废气特征,可以将干法生产线DMF废气进行回收利用。现有制革废气治理技术一般采用水喷淋塔吸收并回收废气中DMF,或者活性炭吸附废气中有机溶剂,再经直接燃烧处理。喷淋水吸收法虽然能较好地除去废气中的DMF,但对甲苯和丁酮的去除率很低,甲苯和丁酮依然随着废气排入大气中。活性炭吸附在制革废气治理中,由于气量较大,活性炭再生困难。现多采用吸附饱和后直接送去燃烧的方式,因此运行费用很高,一般企业难以承受。我国有些合成革厂采用分段浓缩提取法,即将初始溶剂蒸发最浓缩的区域中,采取有形隔绝稀薄区域的措施,将此段浓废气单独吸出处理。有些厂采用串联多级吸收塔,循环吸收,直到允许排放浓度才放空。要串联多少塔那就取决于废气的排放浓度。
4.基于绿色设计概念的吸收法治理工艺
绿色设计和绿色产品的概念最早出现在70年代。经过几十年的发展,对绿色设计已有了较为科学的定义。绿色设计是以环境资源为核心概念的设计过程,即在产品的整个生命周期内,优先考虑产品的环境属性,如可拆卸性、可回收性等,并将其作为产品更新换代的设计目标,在满足环境目标的同时保证产品的理化目标。绿色设计综合了面向对象设计,并进行工程、寿命周期设计等,包含了产品从概念形成到生产制造,乃至废物的回收、再用及处理的各个阶段,即涉及到产品的整个生命周期。
本文在此从绿色设计的概念出发,遵循绿色设计的目标和原则,最大限度地提高产品的资源和能源利用率,降低产品生命周期成本,使产品的环境污染最小化。在合成革废气治理工艺设计的过程中,通过应用溶剂绿色化技术,在不引入新的有机溶剂的前提下,高效率地吸收回用废气中的甲苯、丁酮和DMF,从而能够产生明显的环境效益、社会效益和经济效益,下面以某合成革厂的废气治理为例进行说明。
4.1废气排放工艺参数
由表1中的各项工艺参数可以发现,现有废气特点是废气排放量大,废气中所含的有机溶剂-DMF、甲苯和丁酮的溶解特性存在差异。针对该厂的废气排放特点,选用现有的废气治理工艺中较为经济成熟的吸收法,结合该合成革厂的实际情况和治理需要,进行工艺设计,选用DMF作为吸收剂。利用厂方已经有喷淋塔水吸收DMF设备、水-DMF蒸发回收系统、排气筒和风机等设施,重点考虑去除废气中的甲苯和丁酮。
4.2工艺原理
本工艺设计的关键是以两级吸收塔设备来分别吸收废气中的甲苯、丁酮和DMF。填料塔或板式塔作为第一级吸收设备,DMF作为吸收溶剂来吸收废气中的甲苯和丁酮,并配以包括系列换热器、蒸发器、回收溶剂接受槽、输送泵、真空泵等设备的有机溶剂蒸发回收系统,从废气中吸收分离出甲苯和丁酮。DMF则随废气进入第二级吸收设备。第二级吸收设备为喷淋塔或板式塔,水作为吸收溶剂来吸收废气中的DMF,经吸收净化后的废气排放。回收的DMF一部分用作第一级吸收设备的吸收溶剂,其余的DMF和回收的甲苯、丁酮用于生产或者出售。该工艺设计的有益效果是,可以在不引入新的有机溶剂情况下,高效率地吸收回用废气中的甲苯、丁酮和DMF,具备明显的社会效益和经济效益,并使得废气中的上述三种有机溶剂成分能达标排放。
4.3工艺流程
为了不增加新的污染成分,同时有效利用厂方现有的水吸收DMF设备,降低投资和运行成本,在此采用DMF-水联合吸收工艺。工艺流程简图如图1所示。
第一级吸收系统:由换热器(DMF-Air)、填料塔、风机1、甲苯/丁酮真空蒸发设备合相应的辅助设备组成,主要吸收和回收废气中所含的甲苯、丁酮。吸收设备采用填料塔,塔内装规整填料,吸收溶剂选用DMF溶液。第二级吸收系统:由喷淋塔、风机2、DMF常压蒸发回收设备和相应的辅助设备设施组成。根据DMF的溶解特性,选用水作为吸收溶剂。DMF常压蒸发回收设施选用厂方现有设备。在厂方已有水吸收DMF系统的情况下,只需在收集好的废气出口至水吸收DMF设备之间添加第一级吸收系统,形成完整的废气中有机溶剂治理回用装置,从而大幅度降低系统的投资费用。
整个装置工作时,收集好的有机废气先进入DMF-Air换热器进行预降温,从填料塔底出来的吸收了甲苯、丁酮的DMF溶液在此进行预升温。从DMF-Air换热器中出来的废气进入填料塔,填料塔内装有SM350型板波填料,采用DMF溶液作为溶剂来吸收废气中的甲苯和丁酮。在此过程中,甲苯和丁酮绝大部分被溶剂吸收而进入DMF溶液,DMF溶液对甲苯和丁酮的吸收效率高达95%,从而保证尾气中甲苯和丁酮成分的达标排放。进入吸收溶剂的甲苯和丁酮从塔底经过DMF-Air换热器进入“甲苯/丁酮真空蒸发系统”。在此吸收过程中,废气中因带出而新增加的DMF及原有的DMF气体从塔顶出来后经过引风机切向进入喷淋塔。气体在喷淋塔内旋转上升,与自上而下的吸收溶剂水雾接触发生吸收作用,由于水对DMF的吸收作用非常强,因此在该塔中基本能完全除去废气中的DMF成分。从喷淋塔底出来的吸收了DMF的水溶液经过泵进入厂方原有的DMF常压蒸发系统进行DMF和水的蒸发分离。为了减少废气中的含水率,应在喷淋塔顶部加装特殊设计的旋转除雾板,防止风机带水,影响系统的正常运行。从喷淋塔顶部出来的废气经过引风机后通过排气筒排入大气。从填料塔底出来的吸收了甲苯、丁酮的DMF溶液在泵送作用下先进入。
DMF-Air换热器与废气热交换进行预升温。之后,含溶质的DMF溶液进入DMF换热器,蒸汽作为加热源,在这里DMF溶液被加热到100℃。DMF经加热后进入真空蒸发器,在真空蒸发器中,由于甲苯和丁酮的沸点比DMF低,丁酮和甲苯先从溶液中蒸馏出来进入甲苯丁酮冷凝器,在甲苯丁酮冷凝器中冷凝后,甲苯和丁酮进入溶剂接受槽,甲苯、丁酮液体从溶剂接受槽底部进入回收有机溶剂罐进行回收,然后再次应用生产。从真空蒸发器中出来的DMF溶液由DMF泵送至DMF冷却器,在DMF冷却器中和冷却水进行热交换从而降温至300℃,再循环回填料塔作为溶剂使用。整个管路的真空度由后续的真空泵提供真空度。在整个循环过程中,由于雾沫夹带等原因,DMF溶液会有少量的损耗,因此,应当定期补充适量DMF溶液。
5结论