常(chang)州市武進區湟里鎮葛莊村委99號
微納米氣泡噴淋技術(shu)處(chu)理(li)涂裝廢氣
所屬頻道: VOCs涂料 關鍵詞:VOCs處理技術 涂裝廢(fei)氣處理 揮發性(xing)有機物
邦(bang)億環保:隨著我國涂裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)行業的(de)快速發(fa)(fa)展,涂裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)稀釋劑使(shi)用產生(sheng)的(de)揮發(fa)(fa)性(xing)有(you)機物(wu)(VOCs)及顆粒(li)物(wu)排放(fang),不(bu)僅造成(cheng)霧(wu)霾、光(guang)(guang)化學煙霧(wu)等(deng)大氣(qi)(qi)(qi)(qi)污染(ran),甚至危(wei)害人體健康,因此(ci)涂裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)廢氣(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)治理(li)刻不(bu)容(rong)緩。目前,國內外VOCs處(chu)(chu)理(li)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)主要有(you)燃(ran)燒技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)、光(guang)(guang)催化氧化技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)和膜分離技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)等(deng)。微納米(mi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡(pao)作為(wei)新興技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)對(dui)(dui)VOCs有(you)較好的(de)處(chu)(chu)理(li)效果,耗(hao)能(neng)(neng)低(di)且不(bu)產生(sheng)二(er)次污染(ran),可較好的(de)控制投資和運行成(cheng)本。彭芬利用微納米(mi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡(pao)噴(pen)淋降(jiang)解涂裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)廢氣(qi)(qi)(qi)(qi),實驗結果顯示微納米(mi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡(pao)噴(pen)淋對(dui)(dui)涂裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)廢氣(qi)(qi)(qi)(qi)具(ju)有(you)較高的(de)去(qu)(qu)除(chu)能(neng)(neng)力(li)。夏華磊利用微納米(mi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡(pao)發(fa)(fa)生(sheng)器將(jiang)NO與十二(er)烷基苯(ben)(ben)磺酸鈉(na)混合形成(cheng)微納米(mi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)液發(fa)(fa)生(sheng)體系,研(yan)究了NO的(de)去(qu)(qu)除(chu)。本文(wen)以(yi)微納米(mi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡(pao)噴(pen)淋處(chu)(chu)理(li)涂裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)廢氣(qi)(qi)(qi)(qi),考(kao)察(cha)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置對(dui)(dui)“三苯(ben)(ben)”廢氣(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)去(qu)(qu)除(chu)效率(lv),以(yi)期為(wei)企業選用涂裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)廢氣(qi)(qi)(qi)(qi)處(chu)(chu)理(li)工藝提供技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)借鑒(jian)。
1 實驗部分
1.1儀器與材料
Agilent7890B型氣相色譜儀(美國安(an)捷倫科技公(gong)(gong)司(si));AD350S-2S2.2GB-20型微納米氣泡發生裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(上(shang)海(hai)眾(zhong)凈環保(bao)科技有(you)限(xian)(xian)公(gong)(gong)司(si));噴淋(lin)塔(ta)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(江蘇鑫聯環保(bao)設備有(you)限(xian)(xian)公(gong)(gong)司(si))。苯(ben)、甲(jia)苯(ben)和二(er)(er)甲(jia)苯(ben)色譜純試(shi)(shi)劑(ji)(國藥集團化學試(shi)(shi)劑(ji)有(you)限(xian)(xian)公(gong)(gong)司(si));鄰二(er)(er)甲(jia)苯(ben)、對二(er)(er)甲(jia)苯(ben)、間二(er)(er)甲(jia)苯(ben)色譜純試(shi)(shi)劑(ji)(上(shang)海(hai)麥克(ke)林生化科技有(you)限(xian)(xian)公(gong)(gong)司(si))。實(shi)驗(yan)噴淋(lin)塔(ta)柱(zhu)體為聚丙烯材料,塔(ta)直徑1.0 m,高3.0 m。塔(ta)內(nei)分兩層噴淋(lin),每層填料高度0.5 m。噴淋(lin)塔(ta)底部連通邊長0.5m的方(fang)形水箱(xiang)(xiang),水箱(xiang)(xiang)里的微納米氣泡溶液經離心泵提升至塔(ta)內(nei)實(shi)現(xian)自下而上(shang)噴淋(lin)。
1.2實驗流程
微(wei)納(na)(na)米氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡(pao)噴淋降解(jie)(jie)涂(tu)裝(zhuang)廢氣(qi)(qi)(qi)(qi)系(xi)統由廢氣(qi)(qi)(qi)(qi)發生裝(zhuang)置、噴淋塔、微(wei)納(na)(na)米氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡(pao)發生裝(zhuang)置等幾部分(fen)構成(cheng)。工藝流程如圖1所示(shi)。氣(qi)(qi)(qi)(qi)體模擬裝(zhuang)置中(zhong)通(tong)過小氣(qi)(qi)(qi)(qi)泵將氣(qi)(qi)(qi)(qi)體分(fen)三路(lu)通(tong)入盛有苯(ben)(ben)、甲苯(ben)(ben)和二甲苯(ben)(ben)溶(rong)(rong)液的(de)鼓泡(pao)瓶中(zhong),由小氣(qi)(qi)(qi)(qi)泵產生的(de)高濃(nong)度氣(qi)(qi)(qi)(qi)體與(yu)空氣(qi)(qi)(qi)(qi)在(zai)混風(feng)箱混合后(hou)形成(cheng)低濃(nong)度、高風(feng)量的(de)涂(tu)裝(zhuang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體。模擬氣(qi)(qi)(qi)(qi)體引入噴淋塔內(nei)后(hou)自下而上與(yu)微(wei)納(na)(na)米氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡(pao)在(zai)填料層逆向(xiang)接觸發生超臨界水溶(rong)(rong)解(jie)(jie)、熱解(jie)(jie)、氧化(hua)還(huan)原(yuan)等一系(xi)列反應(ying)實(shi)現氣(qi)(qi)(qi)(qi)體凈化(hua),凈化(hua)后(hou)的(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體從塔頂引出。
1.3評價方法
苯(ben)、甲苯(ben)和二甲苯(ben)的(de)去除效果由各成分的(de)降解效率表示。計算方法為:
2 結果與討論
2.1進氣(qi)濃度變化對(dui)“三(san)苯”氣(qi)體去除率的影響(xiang)
表1為進氣(qi)(qi)(qi)濃(nong)(nong)(nong)度(du)對“三(san)苯(ben)(ben)”氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)去除(chu)(chu)(chu)率(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)。設(she)置6組同(tong)比例(li)不同(tong)濃(nong)(nong)(nong)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)“三(san)苯(ben)(ben)”混合氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti),停留(liu)時(shi)間(jian)16 s,噴淋液氣(qi)(qi)(qi)比3 L/m3。隨著(zhu)進氣(qi)(qi)(qi)濃(nong)(nong)(nong)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)升(sheng)(sheng)高(gao)(gao),苯(ben)(ben)、甲(jia)(jia)苯(ben)(ben)和(he)二(er)甲(jia)(jia)苯(ben)(ben)的(de)(de)(de)(de)(de)去除(chu)(chu)(chu)率(lv)(lv)均(jun)呈上升(sheng)(sheng)趨勢,苯(ben)(ben)的(de)(de)(de)(de)(de)去除(chu)(chu)(chu)率(lv)(lv)從30.5 %上升(sheng)(sheng)至40.16 %,甲(jia)(jia)苯(ben)(ben)的(de)(de)(de)(de)(de)去除(chu)(chu)(chu)率(lv)(lv)從39.6 %上升(sheng)(sheng)至46.95 %,二(er)甲(jia)(jia)苯(ben)(ben)的(de)(de)(de)(de)(de)去除(chu)(chu)(chu)率(lv)(lv)從43.5 %上升(sheng)(sheng)至49.12 %。從雙(shuang)膜理論分析氣(qi)(qi)(qi)膜中存(cun)在(zai)(zai)擴(kuo)散(san)(san)阻力(li)、化學阻力(li)及(ji)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)在(zai)(zai)液膜中的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)散(san)(san)阻力(li)。當(dang)混合氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)濃(nong)(nong)(nong)度(du)從低(di)濃(nong)(nong)(nong)度(du)逐漸升(sheng)(sheng)高(gao)(gao)時(shi),氣(qi)(qi)(qi)液反應以(yi)氣(qi)(qi)(qi)膜控制(zhi)為主(zhu),濃(nong)(nong)(nong)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)升(sheng)(sheng)高(gao)(gao)推動(dong)了氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)在(zai)(zai)氣(qi)(qi)(qi)膜中的(de)(de)(de)(de)(de)傳質推動(dong)力(li),在(zai)(zai)相同(tong)時(shi)間(jian)內(nei)達到(dao)(dao)氣(qi)(qi)(qi)液界面的(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)越多,去除(chu)(chu)(chu)率(lv)(lv)越高(gao)(gao)。當(dang)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)濃(nong)(nong)(nong)度(du)達到(dao)(dao)一定值時(shi),氣(qi)(qi)(qi)液反應以(yi)液膜控制(zhi)為主(zhu),升(sheng)(sheng)高(gao)(gao)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)濃(nong)(nong)(nong)度(du)可以(yi)提高(gao)(gao)降解的(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)量(liang)(liang),但降解的(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)遠小(xiao)于氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)濃(nong)(nong)(nong)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)升(sheng)(sheng)量(liang)(liang),整(zheng)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)去除(chu)(chu)(chu)效率(lv)(lv)降低(di)。
2.2停(ting)留(liu)時間對“三苯(ben)”氣(qi)體(ti)去除率(lv)的影響(xiang)
圖2為(wei)停(ting)(ting)(ting)留(liu)(liu)(liu)時(shi)(shi)間對氣(qi)體(ti)去(qu)除(chu)(chu)(chu)率(lv)的(de)影響。實驗條件:苯(ben)、甲(jia)(jia)(jia)苯(ben)和(he)二(er)(er)甲(jia)(jia)(jia)苯(ben)的(de)進氣(qi)濃(nong)度分別(bie)為(wei)140 mg/m3、280 mg/m3、420 mg/m3,噴淋液氣(qi)比3 L/m3,調(diao)控(kong)氣(qi)體(ti)停(ting)(ting)(ting)留(liu)(liu)(liu)時(shi)(shi)間為(wei)4s、6 s、8 s、10 s、12s、14 s、16 s、18 s。苯(ben)、甲(jia)(jia)(jia)苯(ben)和(he)二(er)(er)甲(jia)(jia)(jia)苯(ben)的(de)去(qu)除(chu)(chu)(chu)率(lv)隨停(ting)(ting)(ting)留(liu)(liu)(liu)時(shi)(shi)間延(yan)長(chang)而增高,當停(ting)(ting)(ting)留(liu)(liu)(liu)時(shi)(shi)間較(jiao)(jiao)短時(shi)(shi),氣(qi)體(ti)在噴淋裝置中(zhong)(zhong)接觸(chu)不充分、反(fan)應(ying)不徹(che)底(di),導(dao)致(zhi)氣(qi)體(ti)的(de)去(qu)除(chu)(chu)(chu)率(lv)較(jiao)(jiao)低。隨著停(ting)(ting)(ting)留(liu)(liu)(liu)時(shi)(shi)間延(yan)長(chang),反(fan)應(ying)氣(qi)體(ti)與微納米(mi)氣(qi)泡(pao)接觸(chu)時(shi)(shi)間變長(chang),廢氣(qi)分子(zi)被氣(qi)泡(pao)破滅(mie)產生(sheng)的(de)空化反(fan)應(ying)降(jiang)解得(de)更加徹(che)底(di),廢氣(qi)的(de)去(qu)除(chu)(chu)(chu)率(lv)逐漸增高。當停(ting)(ting)(ting)留(liu)(liu)(liu)時(shi)(shi)間為(wei)18 s時(shi)(shi),苯(ben)、甲(jia)(jia)(jia)苯(ben)和(he)二(er)(er)甲(jia)(jia)(jia)苯(ben)的(de)去(qu)除(chu)(chu)(chu)率(lv)達到41.43 %、49.01 %和(he)51.21 %。“三苯(ben)”氣(qi)體(ti)中(zhong)(zhong)苯(ben)的(de)去(qu)除(chu)(chu)(chu)率(lv)較(jiao)(jiao)低,主要原(yuan)因有苯(ben)結構(gou)穩定,化學(xue)鍵鍵能高,難以被氧化降(jiang)解;氣(qi)體(ti)中(zhong)(zhong)苯(ben)濃(nong)度最低,與微納米(mi)氣(qi)泡(pao)發生(sheng)接觸(chu)、碰撞幾率(lv)相對較(jiao)(jiao)小,致(zhi)反(fan)應(ying)不充分。
2.3噴淋(lin)液氣比(bi)對“三苯”氣體去(qu)除率的(de)影(ying)響
圖3為(wei)噴(pen)淋(lin)液(ye)氣(qi)(qi)(qi)(qi)比(bi)(bi)對氣(qi)(qi)(qi)(qi)體去(qu)除率(lv)的(de)(de)(de)影響。實(shi)驗(yan)條件:苯(ben)、甲(jia)(jia)(jia)(jia)苯(ben)和二(er)甲(jia)(jia)(jia)(jia)苯(ben)的(de)(de)(de)進(jin)氣(qi)(qi)(qi)(qi)濃度(du)分別為(wei)140 mg/m3、280 mg/m3、420 mg/m3,停留時間18 s,調節噴(pen)淋(lin)流量(liang)使噴(pen)淋(lin)液(ye)氣(qi)(qi)(qi)(qi)比(bi)(bi)分別為(wei)1 L/m3、2 L/m3、3 L/m3、4 L/m3、5 L/m3、6 L/m3。“三苯(ben)”氣(qi)(qi)(qi)(qi)體的(de)(de)(de)去(qu)除率(lv)隨(sui)噴(pen)淋(lin)液(ye)氣(qi)(qi)(qi)(qi)比(bi)(bi)的(de)(de)(de)升高(gao)(gao)逐漸增(zeng)高(gao)(gao),當(dang)(dang)噴(pen)淋(lin)液(ye)氣(qi)(qi)(qi)(qi)比(bi)(bi)達(da)到(dao)3 L/m3后(hou),苯(ben)、甲(jia)(jia)(jia)(jia)苯(ben)的(de)(de)(de)處理效果趨于穩定(ding),去(qu)除率(lv)分別為(wei)41.23 %,48.95 %。當(dang)(dang)噴(pen)淋(lin)液(ye)氣(qi)(qi)(qi)(qi)比(bi)(bi)達(da)到(dao)4 L/m3后(hou),二(er)甲(jia)(jia)(jia)(jia)苯(ben)去(qu)除率(lv)增(zeng)幅變小,二(er)甲(jia)(jia)(jia)(jia)苯(ben)去(qu)除率(lv)達(da)到(dao)54.63 %。隨(sui)著噴(pen)淋(lin)液(ye)增(zeng)加,塔內的(de)(de)(de)微納米氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡密(mi)度(du)逐漸升高(gao)(gao),氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡數量(liang)分布密(mi)集且均勻,單位面積內氣(qi)(qi)(qi)(qi)體與微納米氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡接(jie)觸碰撞充分、裂解氧化反應更完全,去(qu)除率(lv)隨(sui)之逐漸增(zeng)。當(dang)(dang)噴(pen)淋(lin)液(ye)氣(qi)(qi)(qi)(qi)比(bi)(bi)達(da)到(dao)一定(ding)數值后(hou),氣(qi)(qi)(qi)(qi)液(ye)接(jie)觸的(de)(de)(de)有效面積已趨于穩定(ding),再升高(gao)(gao)液(ye)氣(qi)(qi)(qi)(qi)比(bi)(bi)對氣(qi)(qi)(qi)(qi)體去(qu)除效果的(de)(de)(de)影響不大。
3 結論
本文對微納米氣泡噴淋技術處理涂裝(zhuang)廢(fei)(fei)氣中典型(xing)的有毒(du)有害廢(fei)(fei)氣苯、甲苯和二甲苯的降解效率進行了(le)探(tan)討(tao),得(de)出(chu)如下結(jie)論:
(1)苯(ben)(ben)、甲(jia)(jia)苯(ben)(ben)和二(er)甲(jia)(jia)苯(ben)(ben)的(de)去除(chu)率隨(sui)著進氣濃度升高而增高,涂裝廢氣中苯(ben)(ben)、甲(jia)(jia)苯(ben)(ben)和二(er)甲(jia)(jia)苯(ben)(ben)的(de)濃度分別(bie)為(wei)140 mg/m3、280 mg/m3、420 mg/m3時(shi)去除(chu)效果較好。
(2)苯、甲苯和二甲苯的去除(chu)率隨著噴淋液(ye)氣比的升高(gao)逐漸增高(gao)并趨于(yu)穩定(ding),隨停留時間的延(yan)長而(er)增高(gao)。