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微納米氣泡噴淋技術處理涂裝廢氣
所屬頻道: VOCs涂料 關鍵詞:VOCs處理技術 涂裝廢氣處理 揮發性有機物
邦億環保:隨著我國涂裝行業的快速發展，涂裝稀釋劑使用產生的揮發性有機物(VOCs)及顆粒物排放，不僅造成霧霾、光化學煙霧等大氣污染，甚至危害人體健康，因此涂裝廢氣的治理刻不容緩。目前，國內外VOCs處理技術主要有燃燒技術、光催化氧化技術和膜分離技術等。微納米氣泡作為新興技術對VOCs有較好的處理效果，耗能低且不產生二次污染，可較好的控制投資和運行成本。彭芬利用微納米氣泡噴淋降解涂裝廢氣，實驗結果顯示微納米氣泡噴淋對涂裝廢氣具有較高的去除能力。夏華磊利用微納米氣泡發生器將NO與十二烷基苯磺酸鈉混合形成微納米氣液發生體系，研究了NO的去除。本文以微納米氣泡噴淋處理涂裝廢氣，考察裝置對“三苯”廢氣的去除效率，以期為企業選用涂裝廢氣處理工藝提供技術借鑒。
1 實驗部分
1.1儀器與材料
Agilent7890B型氣相色譜儀(美國安捷倫科技公司)；AD350S-2S2.2GB-20型微納米氣泡發生裝置(上海眾凈環保科技有限公司)；噴淋塔裝置(江蘇鑫聯環保設備有限公司)。苯、甲苯和二甲苯色譜純試劑(國藥集團化學試劑有限公司)；鄰二甲苯、對二甲苯、間二甲苯色譜純試劑(上海麥克林生化科技有限公司)。實驗噴淋塔柱體為聚丙烯材料，塔直徑1.0 m，高3.0 m。塔內分兩層噴淋，每層填料高度0.5 m。噴淋塔底部連通邊長0.5m的方形水箱，水箱里的微納米氣泡溶液經離心泵提升至塔內實現自下而上噴淋。
1.2實驗流程
微納米氣泡噴淋降解涂裝廢氣系統由廢氣發生裝置、噴淋塔、微納米氣泡發生裝置等幾部分構成。工藝流程如圖1所示。氣體模擬裝置中通過小氣泵將氣體分三路通入盛有苯、甲苯和二甲苯溶液的鼓泡瓶中，由小氣泵產生的高濃度氣體與空氣在混風箱混合后形成低濃度、高風量的涂裝氣體。模擬氣體引入噴淋塔內后自下而上與微納米氣泡在填料層逆向接觸發生超臨界水溶解、熱解、氧化還原等一系列反應實現氣體凈化，凈化后的氣體從塔頂引出。
1.3評價方法
苯、甲苯和二甲苯的去除效果由各成分的降解效率表示。計算方法為：
2 結果與討論
2.1進氣濃度變化對“三苯”氣體去除率的影響
表1為進氣濃度對“三苯”氣體去除率的影響。設置6組同比例不同濃度的“三苯”混合氣體，停留時間16 s，噴淋液氣比3 L/m3。隨著進氣濃度的升高，苯、甲苯和二甲苯的去除率均呈上升趨勢，苯的去除率從30.5 %上升至40.16 %，甲苯的去除率從39.6 %上升至46.95 %，二甲苯的去除率從43.5 %上升至49.12 %。從雙膜理論分析氣膜中存在擴散阻力、化學阻力及氣體在液膜中的擴散阻力。當混合氣體的濃度從低濃度逐漸升高時，氣液反應以氣膜控制為主，濃度的升高推動了氣體在氣膜中的傳質推動力，在相同時間內達到氣液界面的氣體越多，去除率越高。當氣體濃度達到一定值時，氣液反應以液膜控制為主，升高氣體濃度可以提高降解的氣體量，但降解的量遠小于氣體濃度的升量，整體的去除效率降低。
2.2停留時間對“三苯”氣體去除率的影響
圖2為停留時間對氣體去除率的影響。實驗條件：苯、甲苯和二甲苯的進氣濃度分別為140 mg/m3、280 mg/m3、420 mg/m3，噴淋液氣比3 L/m3，調控氣體停留時間為4s、6 s、8 s、10 s、12s、14 s、16 s、18 s。苯、甲苯和二甲苯的去除率隨停留時間延長而增高，當停留時間較短時，氣體在噴淋裝置中接觸不充分、反應不徹底，導致氣體的去除率較低。隨著停留時間延長，反應氣體與微納米氣泡接觸時間變長，廢氣分子被氣泡破滅產生的空化反應降解得更加徹底，廢氣的去除率逐漸增高。當停留時間為18 s時，苯、甲苯和二甲苯的去除率達到41.43 %、49.01 %和51.21 %。“三苯”氣體中苯的去除率較低，主要原因有苯結構穩定，化學鍵鍵能高，難以被氧化降解；氣體中苯濃度最低，與微納米氣泡發生接觸、碰撞幾率相對較小，致反應不充分。
2.3噴淋液氣比對“三苯”氣體去除率的影響
圖3為噴淋液氣比對氣體去除率的影響。實驗條件：苯、甲苯和二甲苯的進氣濃度分別為140 mg/m3、280 mg/m3、420 mg/m3，停留時間18 s，調節噴淋流量使噴淋液氣比分別為1 L/m3、2 L/m3、3 L/m3、4 L/m3、5 L/m3、6 L/m3。“三苯”氣體的去除率隨噴淋液氣比的升高逐漸增高，當噴淋液氣比達到3 L/m3后，苯、甲苯的處理效果趨于穩定，去除率分別為41.23 %，48.95 %。當噴淋液氣比達到4 L/m3后，二甲苯去除率增幅變小，二甲苯去除率達到54.63 %。隨著噴淋液增加，塔內的微納米氣泡密度逐漸升高，氣泡數量分布密集且均勻，單位面積內氣體與微納米氣泡接觸碰撞充分、裂解氧化反應更完全，去除率隨之逐漸增。當噴淋液氣比達到一定數值后，氣液接觸的有效面積已趨于穩定，再升高液氣比對氣體去除效果的影響不大。
3 結論
本文對微納米氣泡噴淋技術處理涂裝廢氣中典型的有毒有害廢氣苯、甲苯和二甲苯的降解效率進行了探討，得出如下結論：
(1)苯、甲苯和二甲苯的去除率隨著進氣濃度升高而增高，涂裝廢氣中苯、甲苯和二甲苯的濃度分別為140 mg/m3、280 mg/m3、420 mg/m3時去除效果較好。
(2)苯、甲苯和二甲苯的去除率隨著噴淋液氣比的升高逐漸增高并趨于穩定，隨停留時間的延長而增高。
