吸附法治理工業(yè)廢氣的探討

魚惟銘

（浙江省環(huán)境工程有限公司 浙江 杭州 310012）

1 氣體吸附分離技術(shù)綜述

氣體吸附及分離技術(shù)，是上世紀(jì)80年代左右開始興起的一項(xiàng)技術(shù)，經(jīng)過30年發(fā)展，已經(jīng)成為氣體處理的一個(gè)主流技術(shù)，應(yīng)用于廢氣處理可謂度身訂造。這種技術(shù)的過程通常是在多個(gè)吸附器的基礎(chǔ)之上，通過閥門切換，來循環(huán)地實(shí)現(xiàn)氣體分離。按照分離方式的差異，一般分為變壓吸附分離法和變溫吸附分離法。

1.1 變壓吸附分離及凈化技術(shù)

變壓吸附技術(shù)，是一種既高效又節(jié)能的氣體分離凈化技術(shù)。變壓吸附分離凈化技術(shù)是建立在吸附劑在不同的壓力之下對氣體中的不同組分有著不同的吸附性這一原理之上的，在混合氣體中會(huì)有各種氣體組分，每種固體吸附劑對氣體的吸附是有選擇性的，經(jīng)過分離凈化后可以得到單一氣體。在這種技術(shù)中，在高分壓下會(huì)產(chǎn)生正向效果，吸附劑吸附氣體，流出純凈氣體，而低分壓下則會(huì)脫附，吸附劑可以再次利用。一般情況下吸附劑的壽命在十年以上，所以，可以認(rèn)為變壓吸附是無原料消耗的。

1.2 變溫吸附分離凈化法

變溫吸附法與變壓吸附法的原理是相同的，只是變壓吸附法的條件是壓力的漲落，而變溫吸附法則是根據(jù)溫度的高低，使待吸附的氣體組分在不同的溫度下因其吸附量的不同而被分離。在低溫情況下，吸附率高的氣體組分被吸附，純凈氣體從流出端流出；在高溫情況下得以脫附，吸附劑就可以得到二次利用。變溫吸附法也可以和變壓吸附法相結(jié)合，成為變溫變壓吸附法。

1.3 選擇吸附法的判斷依據(jù)

吸附劑對于待分離氣體組分的吸附是有選擇性的，而吸附組分在不同的壓力或者不同的溫度下，吸附容量也不同，根據(jù)這兩個(gè)現(xiàn)象，可以判斷是否使用吸附分離法，或者采用哪一種吸附分離法。

2 吸附法在治理工業(yè)廢氣領(lǐng)域的應(yīng)用

目前，利用吸附法處理工業(yè)廢氣，比較成熟的主要是以下幾個(gè)領(lǐng)域。

2.1 吸附法對氮氧化物氣體的治理

在一些工業(yè)生產(chǎn)的過程中，如硝酸的生產(chǎn)，會(huì)排放大量的氮氧化物氣體。氮氧化物不僅直接對生物的肌體健康有極大的危害，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生化學(xué)煙霧，對環(huán)境的危害極其嚴(yán)重。以硝酸生產(chǎn)為例，我國硝酸生產(chǎn)廠家排放的硝酸尾氣中，氮氧化物的濃度在500ppm到5000ppm之間，而每年因?yàn)樯a(chǎn)硝酸而排入大氣的氮氧化物大約在10萬t左右。如果實(shí)現(xiàn)了對這些氮氧化物的回收，在治理了廢氣污染的同時(shí)，也會(huì)降低生產(chǎn)成本。

使用變溫吸附法對這些氮氧化物進(jìn)行處理，首先使硝酸尾氣進(jìn)入吸附器中，經(jīng)過變溫吸附，排出凈化氣和再生氣體，這樣可以使其在廢氣中的含量從0.05%以上脫除至200ppm，處理后的再生氣體中氮氧化物被濃縮至1%到5%，這樣就足以使氣體返回生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行利用，既降低了物料消耗，又解決了問題。

2.2 吸附法處理工業(yè)廢氣中的二氧化硫

二氧化硫是硫氧化物中的主要物質(zhì)，它對大氣的污染，可謂含量最大、范圍最廣、影響最深。對于這種污染氣體，一般采用以活性炭為載體，添加碳酸鉀等物質(zhì)來保持堿性，處理環(huán)境可以需要保證有微量水蒸氣，這樣硫氧化物與吸附劑發(fā)生酸堿中和，可以添加少量的貴金屬作為催化劑，使硫離子和含硫離子不斷與廢氣中的氧氣反應(yīng)，生成硫化物而后在活性炭中被脫出。使用這種方法，酸堿反應(yīng)和氧化反應(yīng)幾乎同時(shí)發(fā)生，但酸堿反應(yīng)相對來講更迅速一點(diǎn)，因此氧化反應(yīng)的機(jī)會(huì)就更多，這樣就增加了吸附劑容量。據(jù)試驗(yàn)，二氧化硫可以從5400毫克/立方米以上的濃度脫除到120毫克/立方米以下，再生氣體中的二氧化硫甚至被濃縮4倍以上。

2.3 吸附法對黃磷的尾氣凈化

我國的黃磷產(chǎn)量，每年都在45萬t以上，每生產(chǎn)一噸黃磷，就會(huì)有2500N立方米以上的尾氣產(chǎn)生，這樣一來，每年的黃磷尾氣就在11億N立方米以上。黃磷尾氣的主要成分是一氧化碳、二氧化硫、五氧化二磷、氧化砷等，其中一氧化碳的成分最高，占到90%左右。一氧化碳會(huì)污染大氣，但同時(shí)也是一種重要的化工原料，如果對其進(jìn)行提純，再對黃磷尾氣中的各種物質(zhì)進(jìn)行處理，就可以大幅減少對大氣的危害，同時(shí)創(chuàng)造效益節(jié)約能源。對黃磷尾氣的處理，可以采用吸附法，將一氧化碳與其余氣體分離，再將一氧化碳提純用于生產(chǎn)。

2.4 吸附法對氫氣的分離和提純

很多工廠排放的尾氣中，都會(huì)含有成分較高的氫氣。而氫氣本身是一種很重要的工業(yè)氣體。很多工業(yè)都需要?dú)錃庾鳛槟茉次镔|(zhì)，其中對氫氣依賴最大的工業(yè)就是石油工業(yè)。當(dāng)今世界，石油工業(yè)用氫量，占所有用氫總量的35%。

采用變壓吸附法對廢氣中的氫氣進(jìn)行提純，是目前所有方法中最合適的。同時(shí)變壓吸附法提氫是發(fā)展最早、普及最廣的提氫工藝。含有氫氣的混合氣體通過吸附器之后，可以得到99%以上純度的氫氣，對氫氣的回收率達(dá)到了80～95%，這樣不但凈化了廢氣，也可以使提純后的氫氣運(yùn)用于相應(yīng)的生產(chǎn)之上。

3 結(jié)束語

當(dāng)今社會(huì)，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，地球是我們賴以生存的家園，在提高生活質(zhì)量、大力發(fā)展工業(yè)的同時(shí)，也要考慮到各種廢氣對環(huán)境的危害，重視廢氣治理，就是在重視我們的生活環(huán)境。吸附法有著能耗低、工藝簡單、投資小、可靠性高等特點(diǎn)，因此吸附法結(jié)合其他處理工藝，將會(huì)在化工廢氣治理方面發(fā)揮巨大的作用。

[1]王學(xué)謙,寧平.《環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備》.2001年第4期

[2]何運(yùn)昭,劉林.《化工環(huán)保》.2001第1期.

[3]古共偉,陳建,馬文君.《變壓吸附氣體分離及凈化技術(shù)的應(yīng)用》.適用技術(shù)市場.1995年第7期.

[4]依成武,劉洋,馬麗,歐紅香,金婷玲.《有機(jī)廢氣的危害及治理技術(shù)》.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué).2009第1期.