氣态污染物種類繁多,特性各異,因此相應采用的治理方法也各不相同,常用的有:吸收法、吸附法、催化法、冷凝法、燃燒法、生物、膜分離、電子束等。
一、吸收法
吸收是氣體混合物中的一種或多種組分溶解于選定的吸收劑中,或者與吸收劑中的組分發生選擇性化學反應,從而将其從氣相中分離出去的操作過程。當用某種液體作為吸收劑處理氣體混合物時,在氣-液相的接觸過程中,由于氣體混合物中的不同組分在同一種液體中的溶解度不同,氣體中的一種或數種溶解度大的組分将進入到液相中,從而使氣相中各組分相對濃度發生了改變,達到混合氣體分離淨化的目的。用吸收法治理氣态污染物即用适當的液體作為吸收劑(對要去除的氣體溶解度大),使含有有害組分的廢氣與其接觸,使這些有害組分溶于吸收劑中,氣體得到淨化。
氣體吸收可以分為物理吸收和化學吸收。
物理吸收在吸收過程中進行的是純物理溶解過程,即溶解的氣體與溶劑或溶劑中某種成分不發生任何化學反應,如用水吸收CO2或吸收SO2等。吸收過程的推動力等于氣體在氣相中的分壓與溶液中溶質氣體的平衡蒸氣壓之差。溶解了的氣體所産生的平衡蒸氣壓與溶質及溶劑的性質、體系的溫度、壓力和濃度有關。
化學吸收在吸收過程中常伴有明顯的化學反應發生,即溶解的氣體與溶劑或溶劑中的某一成分發生化學反應,如用堿液吸收CO2,用酸溶液吸收氨等。化學反應發生物質的轉變,大大降低了溶液中溶解氣體的濃度,導緻氣體平衡蒸氣壓的下降,增大了吸收推動力,加大了吸收速率,因而在處理以大氣量、有害組分濃度低為特點的各種廢氣時,化學吸收的效果要比物理吸收好得多,因此在用吸收法治理氣态污染物時,多采用化學吸收法進行。
采用吸收法治理氣态污染物具有工藝成熟、設備簡單、一次投資低等特點,而且隻要選擇到适宜的吸收劑,對所需淨化組分可以具有很高的捕集效率。此外,對于含塵、含濕、含粘污物的廢氣也可同時處理,因而應用廣泛。但吸收劑用量大,并且由于吸收是将氣體中的有害物質轉移到了液體中,這些物質中有些還具有回收價值,因此對吸收液必須進行處理,否則将導緻資源的浪費或引起二次污染,由于用化學吸收可能會産生沉澱(如用石灰法吸收二氧化硫)會在塔内産生結垢等可能性,對于腐蝕性氣體還會對設備産生腐蝕。
二、吸附法
在用多孔性固體物質處理流體混合物時,流體中的某一組分或某些組分可被吸引到固體表面并濃集其上,此現象稱為吸附。吸附按作用力不同可分為兩種:物理吸附和化學吸附。物理吸附是由範德華力引起的分子之間的相互作用力;化學吸附是由化學力引起的,包括固體和氣體之間電子的轉移。一般說的吸附指的是物理吸附。
吸附過程是可逆過程,在吸附組分被吸附的同時,部分已被吸附的吸附組分可因分子熱運動而脫離固體表面回到氣相中去,這種現象稱為脫附。當吸附速度與脫附速度相等時,便達到了吸附平衡。平衡時,吸附的表觀過程停止,吸附劑喪失了繼續吸附的能力。在吸附過程接近或達到平衡時,為了恢複吸附劑的吸附能力需采用一定的方法使吸附組分從吸附劑上解脫下來,稱為吸附劑的再生。吸附法治理氣态污染物應包括吸附和吸附劑再生的全部過程。
吸附劑具有高的選擇性和高的分離效果,能脫除痕量(ppm級)物質,所以吸附淨化法常用于用其他方法難于分離的低濃度有害物質和排放标準要求嚴格的廢氣處理,例如用吸附法回收或淨化廢氣中有機污染物。吸附劑在使用一段時間後,吸附能力會明顯下降乃至喪失,因此要不斷地對失效吸附劑進行再生。一般的再生方法有:加熱、降壓、沖洗、置換等。通過再生,可以使吸附劑重複使用,降低費用;還可以回收利用物質。但再生需專門的設備和系統供應蒸汽、熱空氣等再生介質,使設備費用和操作費用大幅度增加,并且使整個吸附操作複雜,因此這是限制吸附法更廣泛使用的一個主要原因。為了不使再生過程過于頻繁,對高濃度廢氣的淨化不宜采用吸附法。
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