實驗室通風柜廢氣處理方法

 

實驗室通風柜廢氣處理包括破壞性和非破壞性方法，以及這兩種方法的結合。破壞性方法包括燃燒、生物氧化、熱氧化、光催化氧化、低溫等離子體及其集成技術，主要通過化學或生物化學反應，利用光、熱、微生物和催化劑將VOCs轉化為CO2和H2O等無毒無機小分子化合物。無損法，即回收法，主要是碳吸附、吸收、冷凝和膜分離技術。揮發性有機化合物通過物理方法富集和分離，如控制溫度和壓力或使用選擇性滲透膜和選擇性吸附劑。揮發性廢氣的傳統處理通常采用吸收、吸附、燃燒等方法。近年來，半導體光催化劑的技術主體低溫等離子體發展迅速。

處理過程分析

1.吸附過程

(1)吸附過程簡介

吸附法主要適用于低濃度氣態污染物的凈化。對于高濃度的有機氣體，通常需要在吸附凈化前通過冷凝等工藝降低濃度。吸附技術是一種經典且常用的氣體凈化技術，也是目前工業VOCs處理的主流技術之一。吸附法的關鍵技術是吸附劑、吸附設備和工藝、再生介質、后處理工藝等。

活性炭因其***的比表面積和微孔結構而被廣泛用于吸附和回收有機氣體。目前，活性炭吸附有機氣體的研究主要集中在吸附平衡的預測、活性炭材料的改性以及有機物的理化性質對活性炭吸附性能的影響。

(2)活性炭吸附過程的原理和過程

活性炭纖維吸附有機廢氣是當今世界的先進技術之一。與顆粒活性炭相比，活性炭纖維具有更***的吸附容量和更快的吸附動力學。

(3)活性炭凈化空氣的物理吸附，四種情況:

分子的直徑***于孔的直徑，分子由于空間位阻無法進入孔內，所以不被吸附。

分子直徑等于孔徑，吸附劑捕集能力強，非常適合低濃度吸附。

分子直徑小于孔徑，孔內發生毛細凝聚，吸附容量***。

分子直徑比孔徑小得多，所以吸附的分子容易脫附，脫附率高，低濃度時吸附容量小。

(4)活性炭吸附工藝的***缺點

***點:

適用于各種低濃度污染物。

活性炭價格低廉，能耗低，應用經濟。

溶劑有機物可以通過解吸和冷凝回收。

應用方便，只需接觸空氣就能發揮作用。

活性炭具有******的耐酸堿性、耐熱性和較高的化學穩定性。

缺點:

吸附容量小，物理吸附存在吸附飽和的問題。隨著吸附劑的消耗，吸附能力變弱，使用一段時間后吸附能力可能變小或失去吸附功能。

吸附過程中存在吸附***異性的問題，可能會削弱混合氣體的吸附作用，而且分子直徑與活性炭孔徑也有錯配，導致脫附現象。

2.吸收過程

(1)吸收過程簡介

用溶液、溶劑或清水吸收工業廢氣中的揮發性氣體并將其與廢氣分離的方法稱為吸收法。溶液、溶劑和清水稱為吸收劑。不同的吸收劑可以吸收不同的有害氣體。吸收法中使用的吸收設備稱為吸收器、凈化器或洗滌器。吸收法的工藝流程與濕式除塵工藝流程相似，只是濕式除塵工藝采用清水，吸收法凈化有害氣體采用溶劑或溶液。

(2)吸收過程原理和過程

帶容器吸收的實驗室通風柜廢氣處理方法

以油氣回收為例，油氣回收應包括煉油廠、化工廠和油氣站生產的油氣。從工廠到銷售終端是一個完整的石油和天然氣系統。在美***和歐洲***家，加油站通常采用一級和二級油氣回收措施，即密閉卸載加油，將儲罐內的油氣返回槽車，加油時利用真空輔助裝置或油罐內壓返回儲罐。在油庫、煉油廠等石油產品集散地設置油氣回收裝置，回收油氣。油氣回收通常采用吸收法。油品裝卸時產生的油氣進入吸收塔，貧油空氣從出口排出。吸收液在解吸塔中進行真空解吸，解吸后的吸收液循環使用。回收塔用汽油回收解吸氣體，尾氣返回吸收塔重復該過程。溶液吸收法回收揮發性有機化合物的吸收液通常是一種***殊的吸收液，吸收液的選擇會影響回收效果。

(3)吸收法的***缺點

***點:

吸收工藝簡單，設備投資低，運行維護費用與碳吸附工藝基本相當。因為吸收介質是煤油和吸收液，不存在二次污染問題。

缺點:

該工藝回收效率低，環保要求高時難以達到允許的油氣排放標準；設備占用空間***；能耗高；吸收劑消耗很***，需要不斷補充。

3.冷凝過程

(1)冷凝過程簡介

一些輕烴組分在油品儲存、運輸和銷售過程中揮發到***氣中，造成資源浪費和環境危害。同時，有機溶劑在工業生產中得到廣泛應用。每年都有***量有機溶劑揮發到空氣中，危害人體健康，造成嚴重的環境污染。

采用合適的方法回收這些揮發性有機化合物，不僅可以降低企業的生產成本，而且具有很***的環境效益。

冷凝是回收揮發性有機化合物的有效方法。它的基本原理是利用不同溫度和壓力下不同飽和蒸氣壓的氣態污染物，通過降溫升壓的方式濃縮一些有機物，使VOCs得到凈化和回收。

(2)冷凝過程的原理和流程

冷凝油氣回收設備采用多級復疊或自復疊制冷技術。雖然系統流程相對復雜，但其關鍵部件壓縮機和節流機構都實現了***產化，投資和運行成本低。

根據換熱管的工作原理，它可以分為制冷劑回路和氣體回路，換熱管將這兩部分連接起來。在氣體循環部分，低溫制冷劑與熱的有機溶劑混合氣體在熱交換器中進行熱交換，有機溶劑被液化和回收，制冷劑流入液體儲存罐。

在制冷劑回路中，壓縮機將制冷劑壓縮成高溫高壓的氣態制冷劑，由風冷冷凝器液化，在制冷劑-制冷劑換熱器中冷卻的液態制冷劑通過干燥過濾器與制冷劑進行熱交換，而低溫制冷劑進入儲液罐，制冷劑通過吸入過濾器進入壓縮機入口，從而完成整個制冷劑制冷劑的熱交換過程。

(3)冷凝過程的影響因素

用冷凝分離法回收輕烴時，應冷卻原料氣。按原理可分為節流膨脹制冷和膨脹機膨脹制冷。按工藝可分為制冷劑制冷(如丙烷制冷)、節流膨脹制冷、膨脹機膨脹制冷、混合制冷(在膨脹機膨脹制冷或工藝流體節流膨脹制冷的基礎上增加制冷劑制冷)。分離方法包括精餾系統精餾分離和分離器相平衡分離。這個過程一般包括脫水、加壓(低壓氣體)、精餾和制冷。上述冷凝過程各部分的選擇會影響***終的冷凝效果。

(4)冷凝過程的***缺點

***點:

冷凝法用于回收不同沸點的物質，適用于沸點較高的有機物。該方法具有回收純度高、設備流程簡單、能耗低的***點；設備緊湊，占地面積小，自動化程度高，維護方便，安全性***，輸出的液體油可直接使用。

缺點:

單次冷凝法需要降低到很低的溫度才能達標，消耗的功率巨***，并不是真正的“節能減排”。

4.薄膜分離法

(1)膜分離工藝簡介

在石油開采、儲存和運輸過程中，部分油品揮發到***氣中形成的油氣中，空氣除外，主要是C4-C5和少量芳烴。這些有機蒸汽排放不僅造成資源的嚴重浪費，而且對空氣質量也有很***影響，從而影響人類健康。目前，有機蒸汽的分離回收方法主要有冷凝法、活性炭吸附法、膜分離法和溶劑吸收法。膜分離技術是一種高效的分離方法。

(2)膜分離的原理和過程

實驗室通風柜廢氣處理有化學分離法

膜分離有機蒸汽回收系統的分離是通過溶解擴散機理實現的。氣體分子與膜接觸后，溶解在膜的表面，然后在膜的兩側產生濃度梯度。由于不同的氣體分子通過致密膜的溶解和擴散速度不同，氣體分子從膜內擴散到膜的另一側，*然后從膜的另一側脫附，****終達到分離的目的。

膜分離裝置位于高壓冷凝器的后面和緩沖罐的前面。由于廢氣壓縮機容量不足，只有一部分氣體通過膜分離裝置，而另一部分直接進入緩沖罐。在滲透氣體返回低壓冷卻器之前，尾氣進入緩沖罐。

(3)膜分離過程的影響因素

支撐層的材料對碳氫化合物揮發性有機化合物的滲透率和回收率有重要影響。對于相同材料的支撐層，烴類VOCs的滲透率和回收率隨著孔徑的減小而增***，但當孔徑減小到一定臨界值時，烴類VOCs的滲透率和回收率會隨著孔徑的不斷減小而減小。

(4)膜分離工藝的***缺點

***點:

膜分離技術是現代石油化工分離科學的前沿技術。具有投資少、見效快、工藝簡單、回收率高、能耗低、無二次污染的***點，科技含量高。

缺點:

投資***；該膜***產率低，價格高，使用壽命短；膜分離裝置要求流量穩定，氣體穩定，對操作要求高。

5.燃燒過程

(1)燃燒過程簡介

揮發性有機化合物的一種處理方法是所謂的破壞性技術，它通過化學或生物技術將揮發性有機化合物轉化為無毒或毒性較低的無機物，如二氧化碳、水和氯化氫。燃燒法屬于這種技術。燃燒法分為直接燃燒法和催化燃燒法。直接燃燒法適用于處理高濃度VOCs廢氣，因為其操作溫度通常在8001200℃，工藝能耗成本高，燃燒尾氣中容易出現二惡英、NOx等副產物；由于廢氣中的VOCs濃度普遍較低，僅靠反應熱一般難以維持反應所需的溫度。為了提高熱經濟性，人們進行了***量的研究，一個方向是提高催化劑的性能，降低反應溫度。另一個方向是研究新技術和新反應器設計，使反應能夠在更高的溫度下自加熱。

(2)燃燒技術的原理和流程

實驗室通風柜廢氣處理有化學燃燒法

在催化燃燒中，預熱是一種基本的流動形式。進入反應器前，有機廢氣應在預熱室加熱，因為當有機廢氣溫度低于100攝氏度時，濃度低，熱量不能自給。燃燒凈化后，與未經處理的廢氣進行熱交換，回收部分熱量。氣體或電加熱是這一過程中常用的方法，加熱到催化反應所需的點火溫度。

(3)燃燒過程的影響因素

催化燃燒催化劑的選擇是關鍵，其性能對消除效率和能耗起著決定性的作用。用于氧化揮發性有機化合物的催化劑通常可分為兩類:貴金屬催化劑(鉑、鈀等)。)和金屬氧化物催化劑(銅、鉻、錳等。).貴金屬催化劑因其******的起燃活性而被廣泛用于揮發性有機化合物的催化燃燒。在用于催化氧化揮發性有機化合物的貴金屬催化劑中，鉑比鈀更具活性。

(4)燃燒過程的***缺點

***點:

與直接燃燒法相比，輔助燃料成本更低，二次污染物NOx更少，燃燒設備更小，VOCs去除率更高。

缺點:

催化劑價格昂貴，并且要求廢氣中不含會導致催化劑失活的成分。

6.生物過濾過程

(1)生物過濾工藝簡介

微生物代謝降解各種有機物和部分無機物，可以有效去除工業廢氣中的污染物，是一種處理有機廢氣的生物方法。

(2)生物過濾的原理和過程

實驗室通風柜廢氣處理有生物過濾方法。生物過濾工藝系統由氣體輸送裝置、噴淋裝置和過濾塔體三部分組成。揮發性有機化合物通過壓力預潤濕，并與過濾塔中填料層表面的生物膜接觸。揮發性有機化合物從氣相轉移到生物膜，然后被微生物分解利用，轉化為二氧化碳、水和其他分子物質，然后排出凈化后的氣體。噴灑裝置定期向包裝層噴灑噴灑液，以調節包裝層的含水量、酸堿度和營養鹽含量。

(3)生物過濾過程的影響因素

填料:在生物滴濾塔中，生物膜生長在填料表面，氣態有機物在填料之間的空隙中流動。填料的比表面積在一定程度上反映了微生物的數量，而孔隙率影響氣體和液體的流速。填料層的高度對有機物的處理具有重要意義。

營養液:生物滴濾塔中的營養物質、微量元素和緩沖液均勻噴灑在填料上，為生物膜中生物菌群的生長和繁殖提供所需的營養物質。揮發性有機物的去除率在一定程度上受營養液流速和氮磷含量的影響。

進氣:在生物滴濾塔運行過程中，氣體流速和進氣濃度對氣體去除效率有顯著影響。

(4)生物過濾工藝的***缺點

***點:

適用范圍廣，處理效率高，工藝簡單，成本低，無二次污染。

缺點:

高濃度、生物降解性差、難生物降解的VOCs去除率低。

7.等離子技術

(1)等離子體工藝簡介

等離子體污染物控制技術利用氣體放電產生的高活性粒子與各種有機和無機污染物發生反應，使污染物分子分解成小分子化合物或氧化成易于處理的化合物而被去除。

該技術的主要***點是能方便地破壞和分解各種污染物，設備簡單，占用空間小，適用于各種工作環境。