活性碳纖維有機廢氣回收技術(shù)在清潔生產(chǎn)中的運用

王承賓

摘? 要：有機廢氣具有來源廣、危害大、處理難度高等特點，不僅對環(huán)境造成了直接破壞，而且還會對人體健康安全帶來嚴重危害。近年來，關(guān)于有機廢氣回收處理的相關(guān)技術(shù)不斷發(fā)展，常用的技術(shù)方法有生物法、吸附法、燃燒法等幾種。其中，活性炭纖維吸附作為現(xiàn)階段應(yīng)用最廣、技術(shù)最成熟的有機廢氣回收技術(shù)，具有易于操作、可重復(fù)利用、吸附率高等優(yōu)點，符合當前行業(yè)內(nèi)提倡的清潔環(huán)保理念。文章首先對有機廢氣的主要危害和當前主流處理技術(shù)進行了概述，隨后就活性炭纖維吸附有機廢氣的設(shè)備組成、技術(shù)要點等展開了簡要分析。

關(guān)鍵詞：活性炭纖維;有機廢氣;負壓抽干系統(tǒng);計量回收系統(tǒng)

中圖分類號：X701? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）16-0159-02

Abstract： Organic waste gas has the characteristics of wide source， great harm， high treatment difficulty and so on. It not only causes direct damage to the environment， but also brings serious harm to human health and safety. In recent years， the related technologies of organic waste gas recovery and treatment have been continuously developed. The commonly used technical methods are biological method， adsorption method， combustion method and so on. Among them， activated carbon fiber adsorption， as the most widely used and mature organic waste gas recovery technology at the present stage， has the advantages of easy operation， reusable， high adsorption rate and so on， which is in line with the concept of clean and environmental protection advocated in the current industry. In this paper， the main harm of organic waste gas and the current mainstream treatment technology are summarized， and then the equipment composition and technical points of activated carbon fiber adsorption of organic waste gas are briefly analyzed.

Keywords： activated carbon fiber; organic waste gas; negative pressure drying system; metering and recovery system

引言

新材料、新技術(shù)的應(yīng)用，在提高有機廢氣回收處理效率方面發(fā)揮了重要作用?；钚蕴坷w維是上世紀80年代開始被廣泛應(yīng)用的多功能吸附材料，除了具有較強的吸附能力外，還具有可重復(fù)利用等特點，是一種綠色、清潔的理想材料在水凈化、空氣凈化等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。目前，以活性炭纖維作為主要材料，同時結(jié)合工業(yè)化處理系統(tǒng)，實現(xiàn)了對有機廢氣的自動吸附、蒸干處理、降溫干燥、計量回收，實現(xiàn)了有機廢氣的自動化和高效化處理，成為現(xiàn)階段治理有機廢氣污染的一種有效手段。

1 有機廢氣的危害

有機廢氣的來源廣泛，除了我們熟知的工業(yè)廢氣、汽車尾氣外，像各類裝飾材料、油漆等揮發(fā)的氣味等，也都是有機廢氣的重要組成。從化學(xué)成分上來看，有機廢氣的主要成分包括烴類、醛類、芳烴類、酯類等。由于有機廢氣的來源廣泛、成分復(fù)雜，其危害也是多種多樣：（1）對人體健康的危害。有機廢氣會對人的眼睛、皮膚以及呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生較為強烈的刺激，并且長期吸入有機廢氣后，還會對中樞神經(jīng)造成危害，輕則出現(xiàn)頭暈惡心等不適癥狀，嚴重時還會誘發(fā)人體細胞病變、癌變，患有白血病、惡性癌癥等重癥疾病。（2）對空氣環(huán)境的危害。有機廢氣達到一定濃度后，會引發(fā)光化學(xué)反應(yīng)，例如醛類、苯類氣體與大氣中的氮氧化物結(jié)合后，會形成光化學(xué)煙霧，對空氣質(zhì)量造成嚴重破壞，對植物生長和人體健康危害嚴重。

2 有機廢氣常用處理技術(shù)

（1）燃燒法。自1952年倫敦光化學(xué)煙霧事件后，人們對于有機廢氣治理的重視程度開始提升，燃燒法就是早期回收處理有機廢氣的常用方法之一。有機廢氣大多具有可燃性，并且結(jié)合其化學(xué)成分，充分燃燒后主要產(chǎn)物為CO2和H2O，相對而言產(chǎn)物清潔，這也是燃燒法的適用基礎(chǔ)。根據(jù)有機廢氣濃度和主要成分的不同，可以分為直接燃燒法（高濃度、易燃的有機廢氣）、催化燃燒法（低濃度、可燃的有機廢氣）兩種。但是燃燒法也有其不足，例如燃燒不徹底會導(dǎo)致排放的氣體仍然具有污染性，而且對設(shè)備要求較嚴格，成本較高。（2）生物法。生物法凈化有機廢氣，是近年來興起的一種新技術(shù)，其原理是用富含有機生物的活性污泥或土壤等，吸附空氣中的有機廢氣。目前，一種高效的生物膜滴濾塔得到了推廣應(yīng)用，在提高有機廢氣回收效率方面發(fā)揮了一定的價值。生物法處理有機廢氣，雖然也符合綠色清潔要求，但是也存在不足，例如回收效率相對較低，還有就是具有較強的選擇性，通常只針對少數(shù)幾種廢氣成分有良好的吸收效果。而有機廢氣成分復(fù)雜，這也造成了生物法回收有機廢氣的局限性。（3）吸附法。吸附法是現(xiàn)階段來看較為成熟的一種有機廢氣回收技術(shù)，對于低濃度的有機廢氣也可以取得良好的吸附效果，并且能夠與燃燒法等聯(lián)合使用。其應(yīng)用優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：適應(yīng)性強，對于有機廢氣幾乎沒有選擇性，可以實現(xiàn)對不同種類有機廢氣的吸收。成本較低，當前吸附法所用的吸附材料以活性炭或活性炭纖維等為主，相比于其他有機廢氣回收方法，在材料成本上有一定優(yōu)勢。最后，可回收、循環(huán)利用，活性炭纖維在吸附有機廢氣后，通過高溫蒸汽等一系列操作，可以脫雜后重新使用，符合綠色清潔的技術(shù)理念。

3 活性炭纖維有機廢氣回收裝置

3.1 基本組成

（1）預(yù)處理系統(tǒng)。為了提高活性炭纖維吸附效率和循環(huán)使用價值，在進行有機廢氣回收處理時，需要先進行預(yù)處理工作，目的是將有機廢氣中夾雜的一些灰塵或其他顆粒雜物清理干凈，避免這些雜物堵塞活性炭纖維內(nèi)部的納米孔。另外，大量的實踐證明高溫環(huán)境下活性炭纖維對于有機廢氣的吸收效果會變差，因此預(yù)處理系統(tǒng)還具有溫度調(diào)節(jié)功能，將有機廢氣的溫度恒定控制在10-30℃之間，既可以避免有機廢氣揮發(fā)，又可以提高回收效果。預(yù)處理裝置中的核心設(shè)備是高效過濾器，主要除雜物質(zhì)是水溶性的堿液。經(jīng)過預(yù)處理并且經(jīng)過裝置檢測合格后，利用吸附器將有機廢氣吸入下一系統(tǒng)。（2）吸附系統(tǒng)。廢氣進入吸附器，在壓力差的作用下，有機物被吸附到活性碳纖維的微孔中，活性碳纖維吸附飽和后進行再生。廢氣經(jīng)碳纖維吸附器后進行潔凈排氣。吸附器由自動控制系統(tǒng)控制，自動切換交替進行吸附、再生過程，從而在任何時刻都至少有1臺吸附器做一級吸附，1臺吸附器做脫附干燥再生，保證了吸附系統(tǒng)的連續(xù)運行和連續(xù)處理能力。如果有條件，還可以提供1臺備用吸附機，確保了整個運作流程的完整性和持續(xù)性。吸附系統(tǒng)中的過濾裝置也要定期清洗，以保證吸附效果。（3）蒸氣脫附系統(tǒng)。通過自力式減壓閥減壓后輸出壓力穩(wěn)定的蒸氣，將吸附在活性碳纖維床層上的有機物脫附下來，同時依靠蒸氣的吹掃，將含有水蒸汽和有機蒸氣的混合蒸氣吹出，送入回收系統(tǒng)。該系統(tǒng)對溫度條件有一定的要求，保持合適且相對恒定的溫度，是提高蒸氣脫附處理效果的必要前提。通常來說，蒸氣脫附過程的吸附器溫度應(yīng)在100℃～105℃，溫度太高說明裝置運行不正常，超過高溫設(shè)定值報警停車，應(yīng)及時檢查處理裝置問題;溫度太低說明蒸氣不足或流量太低，無法對吸附器進行有效脫附。（4）負壓抽干系統(tǒng)。經(jīng)過上一系統(tǒng)處理后的有機廢氣，在壓力作用下經(jīng)過密封管道，進入到負壓抽干系統(tǒng)，完成下一階段的處理。當有機廢氣全部進入負壓抽干系統(tǒng)后，系統(tǒng)自動關(guān)閉冷凝器出氣管道和出液管道上的閥門，啟動漩渦氣泵，將吸附器中的蒸氣或有機物吸入冷凝器冷凝，氣體再通過氣液分離器排氣管道進入前段工藝重新處理。抽負壓程序?qū)⒏街谔祭w維表面的水分也被抽出，縮短干燥時間。負壓抽干過程中，吸附器排放閥門關(guān)閉，抽干風機抽吸附器密閉空間的氣體，使吸附器內(nèi)的壓力降低，蒸氣和有機物的飽和蒸氣壓降低，有利于水和有機物從碳纖維表面脫附。（5）干燥降溫系統(tǒng)。經(jīng)過負壓抽干操作后，活性炭纖維的溫度一般會上升至50℃-70℃，同時內(nèi)部濕度也達到了80%左右，這種條件下活性炭纖維的吸附效果也會大打折扣。通過干燥降溫系統(tǒng)，使用吹風機吹出冷空氣，這部分空氣需要提前進行凈化處理，采用旋轉(zhuǎn)方式對活性炭纖維進行降溫、除濕吹掃。直到活性炭纖維的濕度降低至10%以下、溫度降低至10℃左右。對于干燥降溫系統(tǒng)的過濾裝置，要定期進行清洗處理，這是因為干燥過濾器會將活性炭纖維上的一些雜質(zhì)截留，長期以后在過濾網(wǎng)上有大量灰塵、雜質(zhì)，清掃后可以保證凈化效果。（6）計量回收系統(tǒng)。計量回收系統(tǒng)由冷凝器、分離裝置和冷卻器等組成。經(jīng)脫附的含有水蒸汽和有機蒸氣的混合氣體經(jīng)過冷凝后變成混合液體，流入特別設(shè)計的分離裝置，吸附器底部流出的冷凝液經(jīng)冷卻器后也流入分離裝置，使不溶于水的有機物和水分離;分離出來的有機物通過自流進入計量槽后回收利用。分層后的廢水排入污水管道。除此之外，計量回收系統(tǒng)還能夠自動對完成系統(tǒng)化處理的氣體進行監(jiān)測，并將監(jiān)測結(jié)果與預(yù)處理系統(tǒng)的監(jiān)測結(jié)果進行對比，通過對比差值可以直觀的掌握該處理系統(tǒng)對有機廢氣的回收率。通常情況下，嚴格按照這套流程進行有機廢氣回收處理，回收率基本維持在80%以上，如果預(yù)處理有機廢氣濃度較高，回收率可以達到90%以上。

3.2 工藝流程

將含有有機廢氣的空氣進行預(yù)處理，包括溫度、濕度調(diào)節(jié)，達到標準后開始調(diào)節(jié)風機壓力，壓力表顯示達到系統(tǒng)設(shè)定壓力值后，自動打開閥門，在壓力差作用下降預(yù)處理后的有機廢氣吸入吸附系統(tǒng)。通過蒸氣和干燥風處理后，在計量系統(tǒng)中將有機廢氣依次進行冷凝、分層等處理。在整個回收流程中，由PLC程序進行自動化控制，減輕了人工操作壓力，對于提高有機廢氣回收效率也有明顯幫助。

3.3 技術(shù)特點

相比于以往的燃燒法、生物法進行有機廢氣回收利用，該套有機廢氣回收處理系統(tǒng)的技術(shù)特點有：（1）吸附率高。這也是活性炭纖維在有機廢氣回收中得到推廣使用的關(guān)鍵，通過對比輸入氣體與輸出氣體，發(fā)現(xiàn)空氣中有機廢氣的含量下降了90%以上，說明了活性炭纖維吸附有機廢氣的效果良好。（2）結(jié)構(gòu)合理，實現(xiàn)全自動控制。各個系統(tǒng)之間使用PLC進行自動控制，相互合作、協(xié)調(diào)運行，實現(xiàn)了對有機廢氣的流水化處理。（3）能耗和成本低，材料可循環(huán)使用?；钚蕴坷w維在使用一段時間后，可以經(jīng)過蒸干、清理后重新使用。而隨著化學(xué)材料技術(shù)的發(fā)展，活性炭纖維的造價更低，因此以活性炭纖維為主要材料的有機廢氣回收技術(shù)，成本也得到了有效控制。

4 結(jié)束語

有機廢氣的多重危害已經(jīng)得到了社會各界的重視，對于有機廢氣的回收處理技術(shù)也在不斷的發(fā)展。雖然目前國內(nèi)關(guān)于有機廢氣回收技術(shù)已經(jīng)比較成熟和系統(tǒng)，但是從實踐結(jié)果來看，不同技術(shù)的適用條件、回收效率和技術(shù)成本存在較大差異。基于活性炭纖維的吸附法，是現(xiàn)階段對有機廢氣回收處理的常用方法，除了采用工業(yè)級處理系統(tǒng)，實現(xiàn)了對有機廢氣的自動化、高效率處理外，活性炭纖維本身也是一種可循環(huán)利用的材料，無形中降低了廢氣回收技術(shù)成本。在大力倡導(dǎo)清潔綠色生產(chǎn)的背景下，活性炭纖維廢氣回收技術(shù)具有推廣應(yīng)用價值。

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