活性碳纖維有機廢氣回收技術在清潔生產中的運用
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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，關于有機廢氣回收處理的相關技術不斷發展，常用的技術方法有生物法、吸附法、燃燒法等幾種。其中，活性炭纖維吸附作為現階段應用最廣、技術最成熟的有機廢氣回收技術，具有易于操作、可重復利用、吸附率高等優點，符合當前行業內提倡的清潔環保理念。文章首先對有機廢氣的主要危害和當前主流處理技術進行了概述，隨后就活性炭纖維吸附有機廢氣的設備組成、技術要點等展開了簡要分析。
關鍵詞：活性炭纖維;有機廢氣;負壓抽干系統;計量回收系統
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、新技術的應用，在提高有機廢氣回收處理效率方面發揮了重要作用。活性炭纖維是上世紀80年代開始被廣泛應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、空氣凈化等領域均有廣泛應用。目前，以活性炭纖維作為主要材料，同時結合工業化處理系統，實現了對有機廢氣的自動吸附、蒸干處理、降溫干燥、計量回收，實現了有機廢氣的自動化和高效化處理，成為現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廢氣、汽車尾氣外，像各類裝飾材料、油漆等揮發的氣味等，也都是有機廢氣的重要組成。從化學成分上來看，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、皮膚以及呼吸系統產生較為強烈的刺激，并且長期吸入有機廢氣后，還會對中樞神經造成危害，輕則出現頭暈惡心等不適癥狀，嚴重時還會誘發人體細胞病變、癌變，患有白血病、惡性癌癥等重癥疾病。（2）對空氣環境的危害。有機廢氣達到一定濃度后，會引發光化學反應，例如醛類、苯類氣體與大氣中的氮氧化物結合后，會形成光化學煙霧，對空氣質量造成嚴重破壞，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
?。?）燃燒法。自1952年倫敦光化學煙霧事件后，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，并且結合其化學成分，充分燃燒后主要產物為CO2和H2O，相對而言產物清潔，這也是燃燒法的適用基礎。根據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致排放的氣體仍然具有污染性，而且對設備要求較嚴格，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，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用，在提高有機廢氣回收效率方面發揮了一定的價值。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，通常只針對少數幾種廢氣成分有良好的吸收效果。而有機廢氣成分復雜，這也造成了生物法回收有機廢氣的局限性。（3）吸附法。吸附法是現階段來看較為成熟的一種有機廢氣回收技術，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合使用。其應用優勢主要體現在：適應性強，對于有機廢氣幾乎沒有選擇性，可以實現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勢。最后，可回收、循環利用，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理念。 3 活性炭纖維有機廢氣回收裝置
3.1 基本組成
?。?）預處理系統。為了提高活性炭纖維吸附效率和循環使用價值，在進行有機廢氣回收處理時，需要先進行預處理工作，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部的納米孔。另外，大量的實踐證明高溫環境下活性炭纖維對于有機廢氣的吸收效果會變差，因此預處理系統還具有溫度調節功能，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，又可以提高回收效果。預處理裝置中的核心設備是高效過濾器，主要除雜物質是水溶性的堿液。經過預處理并且經過裝置檢測合格后，利用吸附器將有機廢氣吸入下一系統。（2）吸附系統。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。廢氣經碳纖維吸附器后進行潔凈排氣。吸附器由自動控制系統控制，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，保證了吸附系統的連續運行和連續處理能力。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性。吸附系統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。通過自力式減壓閥減壓后輸出壓力穩定的蒸氣，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。該系統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在100℃～105℃，溫度太高說明裝置運行不正常，超過高溫設定值報警停車，應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。經過上一系統處理后的有機廢氣，在壓力作用下經過密封管道，進入到負壓抽干系統，完成下一階段的處理。當有機廢氣全部進入負壓抽干系統后，系統自動關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。抽負壓程序將附著在碳纖維表面的水分也被抽出，縮短干燥時間。負壓抽干過程中，吸附器排放閥門關閉，抽干風機抽吸附器密閉空間的氣體，使吸附器內的壓力降低，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。經過負壓抽干操作后，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，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截留，長期以后在過濾網上有大量灰塵、雜質，清掃后可以保證凈化效果。（6）計量回收系統。計量回收系統由冷凝器、分離裝置和冷卻器等組成。經脫附的含有水蒸汽和有機蒸氣的混合氣體經過冷凝后變成混合液體，流入特別設計的分離裝置，吸附器底部流出的冷凝液經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，計量回收系統還能夠自動對完成系統化處理的氣體進行監測，并將監測結果與預處理系統的監測結果進行對比，通過對比差值可以直觀的掌握該處理系統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處理，包括溫度、濕度調節，達到標準后開始調節風機壓力，壓力表顯示達到系統設定壓力值后，自動打開閥門，在壓力差作用下降預處理后的有機廢氣吸入吸附系統。通過蒸氣和干燥風處理后，在計量系統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的技術特點有：（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鍵，通過對比輸入氣體與輸出氣體，發現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）結構合理，實現全自動控制。各個系統之間使用PLC進行自動控制，相互合作、協調運行，實現了對有機廢氣的流水化處理。（3）能耗和成本低，材料可循環使用?；钚蕴坷w維在使用一段時間后，可以經過蒸干、清理后重新使用。而隨著化學材料技術的發展，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，成本也得到了有效控制。
4 結束語
有機廢氣的多重危害已經得到了社會各界的重視，對于有機廢氣的回收處理技術也在不斷的發展。雖然目前國內關于有機廢氣回收技術已經比較成熟和系統，但是從實踐結果來看，不同技術的適用條件、回收效率和技術成本存在較大差異。基于活性炭纖維的吸附法，是現階段對有機廢氣回收處理的常用方法，除了采用工業級處理系統，實現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利用的材料，無形中降低了廢氣回收技術成本。在大力倡導清潔綠色生產的背景下，活性炭纖維廢氣回收技術具有推廣應用價值。
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