化學(xué)清洗過程產(chǎn)生的氣態(tài)污染物主要有:二氧化硫、氮氧化物、硫化氫、氟化氫、氯氣、氯化氫、碳?xì)浠衔锏葰怏w。如果對這些氣態(tài)污染物不加以嚴(yán)格控制排放,或不加以無害化處理,任其排入大氣之中,勢必對人體健康和大氣環(huán)境造成不同程度的破壞,因此對它們的處理勢在必行。

目前,國內(nèi)對氣態(tài)污染物的處理方法主要有吸收法、吸附法、催化法、燃燒法及冷凝法等。處理方法的選擇取決于有害氣體的化學(xué)和物理性質(zhì)、濃度、排放量、排放標(biāo)準(zhǔn)。

(1)吸收法

當(dāng)氣---液相接觸時(shí),利用氣體中的不同組分在同一液體中的溶解度不同,可使氣體中的一種或數(shù)種溶解度大的組分進(jìn)入到液相中,使氣相中各組分的相對濃度發(fā)生改變,氣體即可得到分離凈化,這個(gè)過程稱為吸收。吸收法就是根據(jù)這一原理,采用適當(dāng)?shù)囊后w作為吸收劑,使含有害物質(zhì)的廢氣與其接觸,廢氣中的有害物質(zhì)被吸收于吸收劑中而得到凈化的一種處理方法。在吸收法中,用來吸收氣體中有害組分的液體叫作吸收劑,被吸收的組分稱為吸收質(zhì),而吸收了吸收質(zhì)后的液體叫做吸收液。

在吸收過程中,依據(jù)吸收質(zhì)與吸收劑是否發(fā)生化學(xué)反應(yīng),可將吸收分為物理吸收與化學(xué)吸收。前者在吸收過程中發(fā)生的是純物理過程,如用水吸收二氧化碳或吸收二氧化硫等;而后者在吸收過程中常伴隨有明顯的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生,如用堿液吸收二氧化碳、用酸液吸收氨等。化學(xué)反應(yīng)的存在增大了傳質(zhì)系數(shù)和吸收推動(dòng)力,加大了吸收速率,因而在處理以氣量大、有害組分濃度低為特點(diǎn)的各種廢氣時(shí),化學(xué)吸收的效果要比單純物理吸收好得多,因此在用吸收法處理氣態(tài)污染物時(shí),大多采用化學(xué)吸收法。

吸收法中吸收劑的選擇直接影響著吸收的效果。一般來說,所選用的吸收劑應(yīng)該具有如下特點(diǎn)：
a.吸收容量大,即在單位體積的吸收劑中吸收有害氣體的數(shù)量要大；
b.選擇性高,即對有害氣體選擇吸收能力要強(qiáng)；
c.飽和蒸氣壓低,以減少因揮發(fā)而引起的吸收劑的損耗;
d.沸點(diǎn)要適宜,尤其是在需要采用蒸餾法除去吸收劑中積累的雜質(zhì)時(shí),過高的沸點(diǎn)將給蒸餾帶來操作困難；

e.其他性質(zhì),如粘度要小,熱穩(wěn)定性要高,腐蝕性要小,以及應(yīng)廉價(jià)易得。

根據(jù)上述原則,吸收法中常用的吸收劑包括水、堿液、酸液、有機(jī)溶劑等。水適用于去除溶于水的有害氣體,如氯化氫、氨、二氧化硫、氰化氫等;堿液(如燒堿溶液、石灰乳、氨水等)適用于去除酸性氣體,如二氧化硫、氮氧化物、硫化氫等;酸液(如硫酸溶液)主要用于堿性氣體如氨的去除;有機(jī)溶劑(如碳酸丙烯酯、N甲基吡咯烷酮、甲醇等)可有效地去除廢氣中的二氧化碳和硫化氫。

吸收法由于具有效率高、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn),已廣泛用于有害氣體的處理,如含SO2、HS、FF和NO2等的廢氣,都可以用吸收法凈化。但由于吸收是將氣體中的有害氣體物質(zhì)轉(zhuǎn)移到吸收劑中,因此還要對吸收液進(jìn)行處理,否則容易引起二次污染。

(2)吸附法

由于固體表面上存在著未平衡的分子引力或化學(xué)鍵力,因此當(dāng)其與氣體接觸時(shí),就能吸引氣體分子,使其濃集在固體表面上,這種現(xiàn)象稱為吸附。

吸附法就是利用固體表面的這種性質(zhì),使廢氣與大表面多孔性固體物質(zhì)相接觸,將廢氣中的有害組分吸附在固體表面上,使其與氣體混合物分離,達(dá)到凈化目的的一種方法。具有吸附作用的固體物質(zhì)稱為吸附劑,被吸附的氣體組分稱為吸附質(zhì)。根據(jù)吸附作用力的不同,吸附可分為物理吸附與化學(xué)吸附。前者是分子間力作用的結(jié)果,后者則是固體表面分子與氣體分子間形成了化學(xué)鍵的結(jié)果。當(dāng)前的吸附治理大多應(yīng)用物理吸附同吸收法一樣,如何合理選擇與利用高效吸附劑,對提高吸附法的效果起著關(guān)鍵作用。通常,吸附法中所使用的吸附劑應(yīng)具有以下一些特點(diǎn)：

a.大的比表面積和孔隙率;
b.良好的選擇性;
c.吸附能力強(qiáng),吸附容量大;
d.易于再生;
e.機(jī)械強(qiáng)度大,化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng),熱穩(wěn)定性好,耐磨損,壽命長;
f.廉價(jià)易得。

吸附凈化法的凈化效率高,特別是對低濃度氣體仍具有很強(qiáng)的凈化能力。因此,吸附法特別適用于排放標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)格或有害物濃度低,用其他方法達(dá)不到凈化要求的氣體凈化,常作為深度凈化手段或在聯(lián)合應(yīng)用幾種方法的終控制手段。

(3)催化法

催化法凈化氣態(tài)污染物是利用催化劑的催化作用,使廢氣中的有害組分發(fā)生化學(xué)反,并轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)或易于處理和回收利用的物質(zhì)的一種方法。

催化法包括催化氧化和催化還原兩種方法,主要用于SO2和NO2的去除。該法凈化效率高,凈化效率受廢氣中污染物濃度的影響較小,而且在治理過程中無需將污染物與主氣流分離,可直接將主氣流中的有害物轉(zhuǎn)化為無害物,避免了二次污染。但所用催化劑價(jià)格往往比較昂貴,操作要求較高,廢氣中的有害物質(zhì)很難作為有用物質(zhì)進(jìn)行回收,是該法存在的缺點(diǎn)。

(4)燃燒法

燃燒是伴隨有光和熱的激烈化學(xué)反應(yīng)過程,在有氧存在的條件下,當(dāng)混合氣體中可燃組分濃度在燃燒極限范圍內(nèi)時(shí),一經(jīng)明火點(diǎn)燃,可燃組分即可進(jìn)行燃燒。燃燒法是把含有可燃有害組分的混合氣體加熱到一定溫度后,使組分與氧反應(yīng),進(jìn)行燃燒;或在高溫下氧化分解,從而使有害組分轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。該方法主要用于碳?xì)浠衔铩⒁谎趸肌r青煙、黑煙等有害物質(zhì)的浄化處理。使用中的燃燒浄化方法有三種,即直接燃燒、熱力燃燒和催化燃燒,分別介紹如下:

a.直接燃燒將廢氣中的可燃有害組分當(dāng)作燃料直接燃燒掉,因此只適用于凈化含可燃性組分濃度較高,或有害組分燃燒時(shí)熱值較高的廢氣。該法安全、簡單、成本低,但不能回收熱能。

b.熱力燃燒熱力燃燒是利用輔助燃料燃燒放出的熱量,將混合氣體加熱到要求的溫度,使可燃的有害物質(zhì)進(jìn)行高溫分解變?yōu)闊o害物質(zhì)。熱力燃燒可用于可燃性有機(jī)物含量較低的廢氣及燃燒熱值低的廢氣治理,可同時(shí)去除有機(jī)物及超微細(xì)顆粒。其結(jié)構(gòu)簡單,占用空間小,維修費(fèi)用低,但操作費(fèi)用高,有回火及火災(zāi)的可能性。

c.催化燃燒在催化劑的存在下,廢氣中可燃組分能在較低的溫度下進(jìn)行燃燒反應(yīng)這種方法能節(jié)約燃料的預(yù)熱,提高反應(yīng)速度,減少反應(yīng)器的容積,提高一種或幾種反應(yīng)物與另一種或幾種反應(yīng)物的相對轉(zhuǎn)化率。其催化燃燒的主要優(yōu)點(diǎn)是操作溫度低,燃料消耗低,保溫要求不嚴(yán)格,能減少回火及火災(zāi)危險(xiǎn)。但催化劑較貴,需要再生,基建投資高,而巨大顆粒物及液滴應(yīng)預(yù)先除去,不能用于易使催化劑中毒的氣體。

總之,燃燒法工藝比較簡單,操作方便,可回收燃燒后的熱量,但不能回收有用物質(zhì),并容易造成二次污染。

(5)冷凝法

物質(zhì)在不同溫度下具有不同的飽和蒸氣壓,利用這一性質(zhì),采用降低系統(tǒng)溫度或提高系統(tǒng)壓力,使處于蒸氣狀態(tài)的污染物冷凝并從廢氣中分離出來的過程稱為冷凝法。

冷凝法對廢氣的凈化程度與冷卻溫度有關(guān),冷卻溫度愈低,對易凝結(jié)組分的清除程度愈高。從理論上說,冷凝法可以達(dá)到很高的凈化程度,但要達(dá)到這種程度,除需用水對廢氣進(jìn)行冷卻外,還需用冷凍劑進(jìn)行冷凍,能量消耗大,對設(shè)備要求也高,在經(jīng)濟(jì)上是十分不合算的。因此,冷凝法只適用于處理高濃度(102以上)的有機(jī)廢氣,常用做吸附、燃燒等方法凈化高濃度廢氣的前處理,以減輕這些方法的負(fù)荷。