噴漆廢氣治理之活性炭吸附法介紹

利用活性炭吸附法對噴漆廢氣的處理我們從以下幾個方面進行介紹與分析。

活性炭吸附的原理

以活性炭作為噴漆車間廢氣吸附劑已有許多年的應用經驗?;钚蕴績r格便宜,表面有疏水性,比表面積(500~1200m2/g)大,因而具有優異的吸附性能,可使有機溶劑蒸氣吸附在其表面上,當加熱烘干吸附劑時,被吸附的氣體解析出來,冷卻成液態,從而達到回收溶劑的目的。具有疏水性表面的分子篩價格昂貴。在以去除有機溶劑為目的的場合,活性炭是適宜的吸附劑。

傳統活性炭吸附法

我國過去采用粒徑在5mm左右的活性炭在吸收塔內做成厚度0.8~1.5m吸附炭層。來自噴漆室和烘干室的廢氣,經過濾器和冷卻器后,除去廢氣中的漆霧,并降低到所需的溫度。由吸收塔下部進入吸收塔,吸收廢氣中的有害氣體,凈化后的干凈氣體被排放到大氣中。處理廢氣流速0.3~0.6m/s,但僅x于低濃度廢氣,溶劑清除效率可達95%。當處理廢氣通過吸附層時,大部分的吸附質在吸附層內被吸附,隨著吸附時間延續,活性炭層的吸附能力降低,其有效部分越來越薄,當出口處氣體中含有被吸附質時,這時整個活性炭層被穿透。若繼續使用,處理后氣體中所含吸附質越來越多,當出口側濃度達到入口濃度時,則活性炭達到飽和狀態。此時需要脫附,使活性炭重新具有活性。傳統活性炭再生方法有水蒸汽、非活性氣體、高溫燒結和減壓蒸餾法。

常用的水蒸汽再生法使脫附后的混合氣體進入冷凝器冷卻成液體,然后再進入分離器使溶劑和水分離,回收溶劑。如果水中還含有親水的醇類、丙酮等,需經處理后才能排放。

活性炭吸附法的新發展

活性炭纖維作為吸附材料,其使用壽命比普通粒狀活性炭長3~4倍。國內也出現采用活性炭纖維(ACF)作為吸附介質回收有機溶劑的裝置。對于回收的溶劑利用有兩種方法:重新分餾利用或燃燒產生熱量。燃燒需要在設備中增加催化燃燒室及熱風循環系統,將從活性炭纖維上脫附的有機溶劑高溫催化燃燒并為設備的運行提供能量,就不再需要蒸氣脫附有機溶劑。

印度技術學院化學工程系的DwivediP等采用已經商業化的活性炭纖維管式反應器吸附有機氣體,脫附有機溶劑時采用約50V的直流電加熱,可以加熱到120~150℃,在45~60min內可以脫附完畢。

現在國際上z新的發展是采用活性炭纖維布(ACFC)作為吸附介質通電加熱脫附回收有機溶劑。這種方法具有以下優點:有機溶劑在固相和流體相之間的質量轉移快,比粒狀活性炭快2~20倍;ACFC使用壽命長;活性炭纖維布能夠快速加熱、不需要水蒸汽脫附,因而操作和維護簡便,脫附的有機溶劑不需要除水,可以直接應用。

法國LeCloirec采用ACFC作為吸附介質通電加熱脫附回收二氯甲烷進行實驗。該實驗的特點是使用兩個組件交替進行吸附-脫附,運轉過程中不需要維護。

用活性炭纖維布做成兩個直徑20cm長50cm的圓柱形組件。一個圓柱形組件吸附,另一個組件同時脫附有機溶劑再生,二者交替進行吸附-脫附,先j行吸附,時間間隔為1h。

實驗中含3~18g/m3二氯甲烷的污染空氣以320m3/h的速率流過,出口二氯甲烷的濃度降低到120mg/m3,即二氯甲烷的平均排出量為3g/h。直接施加電流進行加熱圓柱形組件,可以使其表面溫度升高到約60℃,然后用5m3/h,即流速16m/h的氮氣流吹走脫附的二氯甲烷,冷卻后回收利用。這套裝置每天24h連續工作17個月,沒有出現任何操作問題,運轉性能很好。

美國UniversityofIllinois環境工程系的Sullivan,PatrickD等采用ACFC作為吸附介質吸附甲乙酮,再通電加熱脫附甲乙酮,脫附時使放在容器內的活性炭纖維布溫度升高到甲乙酮的沸點以上,甲乙酮在容器內壁冷凝流走。這種實驗方法的優點是有機溶劑在容器內壁冷凝后以液體形式流走回收。

URS公司[Austin,TX78729,UnitedStates]的Dombrows2kiKatherineD等采用活性炭纖維布吸附電加熱脫附裝置,試驗了甲基異丁基酮、甲乙酮、正己烷、丙酮、氯乙烷混合氣體,它們的濃度在(200~1020)×10-6之間,溶劑回收率c過9919%。增加通過活性炭纖維布的廢氣壓力可相應增加回收率,而且回收每摩爾純液體消耗的電能也減少,該實驗表明這種技術可以用于氣流中多種揮發性有機氣體的快速回收。

結語

采用環保型涂料、提高涂料的利用率并減少涂料的使用量。治理噴漆廢氣時,高濃度小排量的廢氣采用燃燒法比較適宜;而從噴漆室、揮發室和烘干室排出的廢氣因換氣量大,其中所含的有機溶劑濃度極低,對于這種低濃度大排量的廢氣適宜采用活性炭吸附法或液體吸收法。但過去液體吸收法和活性炭吸附法因技術上的缺陷限制了其應用。液體吸收法沒有解決吸收劑和吸收效率的問題;過去采用的活性炭吸附法脫附有機溶劑的方法復雜,要到專門活性炭再生廠,而使溶劑回收困難。中空纖維型膜和硅油吸收劑為液體吸收法提供一種新的發展思路。采用活性炭纖維布作為吸附介質通電加熱脫附回收有機溶劑,因其操作和維護簡便、脫附的有機溶劑不需要除水,是一種非常有前景的方法。

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