噴淋-吸附聯合法處理含氟廢氣工藝探討

摘要：采用“微納米臭氧氧化強化的堿液噴淋+活性炭吸附”工藝，對氟工業生產過程中產生的氣態氟化物進行處理。研究結果表明，堿液中微納米臭氧的存在能夠明顯降低噴淋液中的有機物濃度，其COD去除率可達62%，對有機氟具有較好的分解效果。“微納米臭氧氧化強化的堿液噴淋+活性炭吸附”工藝可以高效地脫除廢氣中的有機氟和無機氟化物，氟化物的凈化效率高于95%，處理后的排放廢氣中的總氟化物<5mg/m?，能夠滿足排放要求。該工藝結構簡單，操作便捷，系統運行穩定高效。

關鍵詞：微納米臭氧氧化;液堿吸收;活性炭吸附;氟化物

中圖分類號：X701.7 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）12-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.12.040

Discussion on treatment of fluorine containing waste gas by spray adsorption combined process

Li Jingwang

（Tianjin Changlu Fluorochemicals Research Institute Co.，Ltd.，Tianjin 300350，China）

Abstract：The treatment of the gaseous fluorides resulting from industrial production process through alkali solution spraying strengthened by the oxidation of micro/nanometer ozone.The results showed that the presence of micro/nanometer ozone in the alkali solution could decrease obviously the concentration of organics，and the COD removal rate could reach 62%，which exhibited the superior decomposition performance for organic compounds containing fluorine.The process of alkali solution spraying strengthened by the oxidation of micro/nanometer ozone combined with activated carbon adsorption can remove efficiently inorganic and organic compounds containing fluorine，and the purification efficiency of gaseous fluorides is higher than 95%.After the treatment，the concentration of total gaseous fluorides is below 5mg/m? in exhaust gas，which can meet the requirement of the discharge standards.This process have the advantages of simple structure，convenient operation and stable and efficient system.

Key words：Micro nano ozone oxidation;Liquid alkali absorption;Activated carbon adsorption;Fluoride

目前，含氟廢氣的處理方法主要包括堿液吸收和吸附凈化兩種方法。其中，堿液吸收法對含有氫氟酸等無機化合物具有較好的吸收效果，但對有機氟的去除效果較差;而吸附法對含氟有機化合物具有較好的脫除性能[1]。因此，本研究中，將溶液吸收法與固體吸附劑吸附脫除法相結合，采用“微納米臭氧氧化堿液噴淋-活性炭吸附”的組合，實現對有機氟和無機氟的共同去除。

1 反應原理

1.1 微納米臭氧氧化液堿吸收法

微納米臭氧氧化液堿吸收法是同時利用堿液中臭氧的氧化作用以及堿液的吸收作用去除廢氣中的含氟化合物。首先，溶解于堿液中的微納米臭氧氧化廢水中的有機氟化物，將其轉化為無機氟化物;然后，用液堿作為吸收劑來洗滌含氟廢氣，使廢氣中的無機氟溶于水中，形成吸收溶液，實現氟資源回收。此方法氟去除效率高，吸收劑廉價易得。

本項目采用一級微納米臭氧氧化的液堿吸收，三層水噴淋結構。

1.2 活性炭吸附法

通過微納米臭氧氧化液堿吸收后的工業廢氣，其含氟化合物濃度已較低，適合采用吸附法對其進一步處理，實現更高的脫氟效率。活性炭是工業常用的吸附劑之一，它是以褐煤木屑果殼等含碳物質為原料，經碳化和活化制成，其孔隙發達，比表面積在500～1700㎡/g。由于活性炭對含氟化合物具有極強的吸附性能，廢氣經過活性炭表面時，會使得其中某些組分通過物理吸附、化學吸附、交聯吸附等方式得到去除，且有較高的去除效率。本項目使用的活性炭性能參數如表1所示。

通過活性炭吸附方法，能夠有效地去除微納米臭氧沒有氧化的有機氟化合物，最終實現含氟廢氣的處理。

2 廢氣處理工藝流程

本項目含氟的廢氣處理工藝流程圖如圖1所示。

該項目的處理與運行模后，依次經過一級微納米臭氧氧化噴淋吸收系統，活性炭吸附裝置，最后經離心風機后高空達標排放。離心風機前，整個過程處于微負壓狀態，可有效地收集廢氣，防止廢氣泄露到環境中。

3 主要處理系統與設備

3.1 廢氣收集裝置與管路

廢氣收集裝置及管道由Φ200mm～Φ800mm組成，通過管道變徑，始終保持管道內風速在18～19m/s的極限風速，管道選用玻璃鋼材質。生產過程中，容易發生含氟廢氣逃逸的位置均加有廢氣收集裝置，風機作用下廢氣經收集裝置進入廢氣輸送管路中，形成穩定的有組織排放狀態。

3.2 微納米臭氧氧化的液堿噴淋系統

微納米臭氧氧化的液堿噴淋系統以液堿為吸收劑，臭氧發生器產生的臭氧以微納米級的臭氧分子溶解在堿液中，通過高效噴淋方式吸收廢氣中的氟化物。噴淋過程臭氧氧化有機氟化物變為無機氟化物，而液堿將無機氟化物吸收，最終形成含氟廢液。該工程項目的處理量為35 000m?/h，尺寸大小為：Φ2m*9.5m，廢氣進口直徑Φ800mm，主體材質為玻璃鋼。采用三層噴淋結構，在填料作用下廢氣與含臭氧的液堿充分接觸，增加氟化物脫除效率。噴淋塔進出口處設置過濾器，用于去除廢氣中的懸浮顆粒以及水汽。

3.3 活性炭吸附系統

活性炭吸附裝置，主要用以吸收水噴淋系統中未被充分吸收的含氟化物，其設計流量大小為35 000 m?/h，尺寸大小為：2.2m*3m*7m，主體材料為普通碳鋼（內襯環氧防腐瀝青漆），活性炭箱內采用迷宮式布置，增加活性炭與廢氣的接觸面積，過濾速度約0.5 m/s。

3.4 風機系統

風機引風系統主要由離心風機構成，離心風機規格為：35 000m?/h、全壓3 000 Pa，N=45kW、玻璃鋼材質。配套設備為電控系統1套，變頻、防水。

4 工藝參數相關計算

風管內空氣流動的阻力有兩種，一種是由于空氣流體分子間及其與管道壁間的摩擦而產生的阻力，稱為摩擦阻力或沿程阻力（hf ）;另一種是空氣流體通過管路中的管件、閥門時，由于變徑、變向等局部障礙，導致邊界層分離產生漩渦而造成的能量損失，稱為局部阻力（hξ）。主要計算公式如下：

hf= λv2ρl/（2D）

hξ=ξv2p/2

其中λ為摩擦阻力系數，v為風管內空氣的平均流速（m/s）， ρ為空氣的密度（kg/m3），1為風管長度（m），D為圓形風管直徑（m）， ξ為局部阻力系數。

所以管網與設備總壓降為2 370.2Pa，由于有15%的安全系數，故總風壓應為2 725.73 Pa，選取風機風壓約3 000 Pa是合適的。

5 結果與討論

5.1 微納米臭氧氧化對有機氟的處理效果

5.1.1 臭氧自由基引發反應

合并上式，可寫為：

5.1.2 自由基產生反應

5.1.3 自由基與有機物的反應

化學需氧量（Chemical Oxygen Demand， COD）是反映水中有機物含量的常用指標，本實驗中的吸收塔使用的水采用的是廠區內自來水配制的液堿，COD含量幾乎為零。因此，噴淋塔的液堿吸收了有機氟后會造成液堿的COD值升高，因此，有機氟在廢水中的濃度可以通過監測COD的含量反映出來。

在未開啟微納米臭氧設備時，僅通過噴淋塔吸收后，噴淋液的COD值為571mg/L，說明噴淋吸收能夠有效地吸收廢氣中的有機氟成分。開啟微納米臭氧設備后，噴淋液的COD值降低至216mg/L，COD去除率為62%。結果表明：通過微納米臭氧的氧化作用，能夠有效地將溶解在水中的有機氟分解，從而實現有機氟的去除。

5.2 含氟廢氣處理效果

微納米臭氧氧化的液堿噴淋法與活性炭吸附相結合的方法可以明顯地降低廢氣中氟化物的含量，廢氣中氟化物含量可由50mg/m?降到<5mg/m?，總氟去除率高于95%。以上結果表明：微納米臭氧氧化的液堿噴淋法+活性炭吸附法可以高效地處理含氟有機廢氣，并且整個處理工藝結構簡單，操作便捷，系統運行穩定，治理成本較低，有效的滿足了企業對氟化物的治理要求。

6 結論

以上工程實例可以得出以下結論：

（1）臭氧的使用，能夠降低噴淋液中的有機物濃度，COD去除率可達62%，對有機氟具有較好的分解效果。

（2）“微納米臭氧氧化強化的堿液噴淋+活性炭吸附”工藝可以高效地脫除廢氣中的有機氟和無機氟化物，氟化物的凈化效率高于95%，能夠滿足排放要求。

參考文獻

[1]辛軍.工業含氟尾氣處理工藝改進設計[J].當代化工，2015，44（5）：63-64

收稿日期：2020-10-11

作者簡介：李景旺（1983-），男，漢族，碩士學歷，工程師，研究方向為含氟精細化學品中試轉化、氟化物廢物環保治理。