二氯甲烷废气净化处理技术的研究

摘要

二氯甲烷是一种比较不容易燃的溶剂，在常温下呈液体状态，而且是没有颜色透明的，它的主要特点是毒性比较弱、溶解的能力很强、沸点不高等等，在很多使用场景中都可以得到应用，但是它也有一个弱点，就是挥发性很强，在生产二氯甲烷的过程中非常容易因为挥发而产生损耗，而且挥发到空气中还会对生态环境产生影响。本文从二氯甲烷的用途和近些年来的废气排放情况这两方面来着手进行介绍，研究角度有两个，一个破坏性处理法，一个是非破坏性处理法。并且详细综述了冷凝法、吸附法、吸收法、燃烧法、催化脱氯加氢法、光催化分解法等多种典型技术的原理、适用性及研究现状。最后的总结部分针对破坏性处理法和非破坏性处理两种手段的优缺点，然后展望了未来工业二氯甲烷废气处理中组合工艺的前景。

关键词：二氯甲烷废气废气处理技术

第一章绪论

近些年来，我国各行各业都取得了长足的进步，化工行业的发展也是有目共暏，但是化工行业在进行生产作业的过程中对环境所产生的污染也在逐渐显现出来，而且也越来越为广大人民群众所重视。提起大气污染，大家想到最多的可能就是化工行业的大烟囱了，究其原因还是化工行业在生产过程中所排放出的大量的挥发性有机物(VOCs)，这些被排放出来的挥发性有机物已经成为我国空气中废气的最主要的来源之一。在这些污染物里面，二氯甲烷因为具备溶解大部分有机物的作用，所以在化工生产过程中被广泛采用为反应介质，但是二氯甲烷的沸点很低、特别容易挥发所以很难控制，所以随着二氯甲烷在各种行业和领域的广泛应用，它对环境所造成的危害以及它对人体健康所造成的危害问题也日渐突显了出来。据相关机构估算，被排放到大气环境中的二氯甲烷，甚至可以占到全球所有生产出来的二氯甲烷的五分之四，这已经是全球二氯甲烷总产量的绝大部分了。当二氯甲烷被排放到大气环境中后，会不可避免地与紫外线相接触，之后二氯甲烷会在紫外线的照射下发生光解反应，一氧化碳和光气就此产生，不仅危害生态环境而且还会严重损害人体健康。不仅如此，二氯甲烷在液体状态下也会对人体健康产生损害，还有如果二氯甲烷形成高浓度蒸汽的话，产生的危害更为明显。人体的皮肤、神经系统和肝肾功能都可能会被各种状态的二氯甲烷所伤害。

综上所述,二氯甲烷的危害性必须要为人们所重视，所以一些化工业发展较早的西方国家都已经把二氯甲烷等介质列为需要重点控制的污染物，随着我国化工行业发展，二氯甲烷对我国生态环境的影响也突显出来，所以我国相关部门也在对大气环境有毒害作用的污染物名录中将二氯甲烷列为要求控制的污染物之一。所以说，二氯甲烷的回收处理净化技术已经被各国逐步列为大气治理中的重点研究方向，通过这种方式来保证经济效益的基础上提高环境效益。

　第二章二氯甲烷废气的处理技术

目前已有的二氯甲烷处理方法主要有两大类，部分方法只使用单一的一种就可以达到处理的目的，另一部分则需要两种或两种以上的方法来进行处理。在这些方法中，有部分方法会对二氯甲烷产生破坏，所以也把可以把这些方法分成破坏性和非破坏性这两类。

　2.1非破坏性法

　　2.1.1冷凝法

二氯甲烷的饱和蒸汽压并不是固定不变的，而是会根据不同的环境温度在不断变化中，温度的高低对二氯甲烷的饱和蒸汽压都会产生影响。冷凝法就是在这一二氯甲烷的物理特性的基础上才得以进行的，具体来说就是我们把环境温度降低，这样二氯甲烷的饱和蒸汽压的压力就会相应地得到提高，在这一作用下，二氯甲蒸汽就会从汽态转化为液态，使二氯甲烷更容易被控制回收。该方法在作用过程中需要使用到的是冷媒介，在二氯甲烷废气产生的一开始就起了作用，效果很好，而且也减轻了后续工序对二氯甲烷废气处理的压力，对于减少二氯甲烷废气对大气环境的污染来说效率很高。这种方法的优点是常温和高温的场合都可以适应，而且基本不受外界压力和温度的影响，也不需要过多地对设备进行投资，在这种过程中的运行和维护都比较简单，也不会产生设备更换、再生吸收剂或者吸附剂的缺陷。在使用冷凝法对废气进行处理时，可以选择让废气与冷媒介直接接触，也可以不让废气与冷媒介直接接触。废气与冷媒介进行直接接触的话，在冷凝后废气冷凝的液体会和冷凝媒介混合在一起成为液体垃圾被废弃；间接冷凝法，挥发性有机物不会与冷凝媒介进行直接接触，而是会被导热管隔开，传导温度但不传质，冷凝结束后的挥发性有机物液体因为没有和冷凝介质进行混合，所以比较纯净，可以直接回收利用。直接冷凝相对于间接冷凝来说，优点是反应的会更充分一些，但是同时也会产生冷凝的废液，极易给生态环境带来新的第二次污染；间接冷凝的方法比较适合于那些浓度比较高且组成成分也是单一的挥发性有机物的有机气体，这样通过间接冷凝法进行回收的有机物一般是可以直接再次参加企业生产活动的，所以化工企业更加广泛地采用间接冷凝法来进行挥发性有机物的废气处理。化工行业在使用冷凝法对废气进行处理时可以选择的冷媒介有很多，其中凉水塔循环水、低温冷冻水和冷冻盐水这三种是使用的比较多的。

　2.1.2吸附法

吸附法指的是挥发性有机物气体在以复杂成分的气体通过多孔性填料层时，材料表面的范德华力或化学键作用力会把这种混合气体中的某种成分以截留的方式留在固体材料的表面，从而可以将多成分挥发性有机气体进行组分分离，并去除。这种方法对低浓度的二氯甲烷气体的净化处理最是有效。而且在二氯甲烷被固体材料吸附之后还可以通过水蒸气的形式把已经被吸附的二氯甲烷脱离出来，这样还可以让吸附材料重复使用，减少浪费。在实际使用吸附法对废气进行处理的时候，会有多方面的因素影响最终吸附的性能，比如所使用的是哪种类型的吸附剂，以及所使用的吸附剂具体的特性，还有就是吸附法中所使用的装置等都可能会对性能产生影响。

　2.1.3吸收法

吸收法的基本原理基础是相似相溶原理，通过挥发性比较低的吸收剂或者是根本不挥发的吸收剂来对具有挥发性的有机物废气进行吸收，吸收完之后再根据有机物沸点并不相同的特点采用精馏或蒸馏的方法来对其进行分离作业。这种吸收法的装置比较稳定，而且在具体操作过程中也并不费事，在对中高等浓度的废气的处理中使用吸收法是很合适的。只不过在对吸收法进行实际应用时发现，很多的有机废气所需要的吸收剂会成为新的麻烦，因为有机溶液在被吸收剂吸收后会和吸收剂混合在一起，成为新的废液，这些废液还是需要排出去的，这样一来还是会对生态环境造成污染，如果不想重复污染环境的话只能对新产生的废液进行处理，这样一来，又增加了很多成本。因此在对吸收法这一有机废气处理技术上的研究重点之一就是找到合适的吸收剂。

　2.2破坏性法

　　2.2.1直接燃烧法

直接燃烧法是将有机废气中的有机污染物质直接进行燃烧来分解，有机污染物质在被燃烧分解后会分成无毒害的无机物或者毒害小的无机物。根据在燃烧过程是否使用催化剂以及燃烧温度的区别可以将燃烧法分为热力燃烧和催化燃烧这两种。热力燃烧可以不必使用催化剂，但是在对有机污染物质进行燃烧的过程中需要使用辅助燃烧的材料来对燃烧的温度进行有效地提高，使燃烧温度可以达到600℃，这样才能够将有机物进行完全的燃烧，这种热力燃烧的方式可以在对浓度比较可靠而且浓度还比较高的废气处理中进行应用，一旦需要处理的有机物废气气体浓度比较低的时候，再采用这种直接燃烧法就需要添加大量的辅助燃烧料了，而这样做却会增加很多能耗，而且还会增加熄火的可能性。直接燃烧法在石化、制药等行业的应用市场还是比较广泛的，但是同时这种直接燃烧法并不适用于处理含有氯的有机废气，因为在使用直接燃烧法来对含氯有机废气来进行处理时会产生有毒副产物，比如说二噁英、呋喃、光气和氯代聚合不饱和烃等，还有二次污染物的产生可能。

　2.2.2生物法

生物处理法的原理是废气中的有机物可以被微生物所利用，引起微生物新陈代谢活动，在这个过程中，有机物会被分解成小分子物质。生物处理法的优点是装置很简单、而且在对二氯甲烷的处理过程不不会很容易造成二次污染。但是生物处理法在降解废气时也很大的制约，就是在降解废气中的有机物时的降解效果如何还要看对这种有机物进行生物降解是否容易以及难度，如果进行生物降解的有机物废气中成分比较复杂，好几种有机物同时存在的时候，微生物会对这些有机物进行选择，先消耗容易降解的，含氯的有机物因为一般在降解起来比较困难，所以在有好几种有机物都可以去选择的时候，微生物就不会去选择含氯的有机物了，这样一来，别的有机物可能被生物降解了，但是含氯的有机物依然存在，还是没有达到降解二氯甲烷的目的；另外含氯的有机物对微生物来说也是有毒性的，轻则降低微生物的活性，达不到降解率，重则直接杀死微生物，达不到降解的目的。陈建孟等的研究显示微生物降解法在对二氯甲烷进行降解时不同的浓度对应的降解效果也有不同，浓度越低，降解的效果也就越好。但是在实际生产生活中，污染废气的成分是很复杂的，并不单纯，浓度也不稳定，有时高有时低，所以使用微生物降解法进行废气处理时的效果也是很不稳定的。

　2.3综合法

单一法来处理挥发性有机物废气比较适合用来处理风量较、但是浓度比较高的二氯甲烷废气，但是这种二氯甲烷废气在实际生产并不是经常出现的，在化工业实际生产的时候所产生的尾气很多都是风量要比较大而且浓度还低的二氯甲烷废气，在这种情况下如果还要继续单一方法来对二氯甲烷进行处理的话，应付造成一些问题，比如无法将效率提高上去，而且处理二氯甲烷的成本也会高很多，这样的问题还是比较突出的，所以站在企业的角度来看问题，使用单一法来处理二氯甲烷气体就不符合实际生产的要求了，也不能为企业带来良好的经济效益。因此，工业上往往根据实际情况，选择两种或两种以上单一法的组合，综合治理二氯甲烷废气。

　　2.3.1吸附浓缩-催化燃烧法

吸收浓缩催化燃烧法是把吸收法和催化燃烧法这两种处理方法相结合起来。首先使用吸收浓缩的方法使二氯甲烷废气的浓度越来越低，这样就可以使处理过的二氯甲烷更容易被催化燃烧法处理了。具体操作流程是通过吸附设备对二氯甲烷废气进行处理，二氯甲烷在吸附设备中被吸附。满足排放要求，需对吸附剂进行脱附，以提高催化燃烧二氯甲烷的去除率。二氯甲烷转化为水和二氧化碳被排放。

　2.3.2冷凝-吸收-吸附法

冷凝法，吸收法，吸附法这三种方法的原理都比较简单，而且处理技术在广泛的使用中也已经很完善了，所以在制药生产中，这三种方法可以相互组合起来对二氯甲烷进行处理，这样可以形成一套系统的处理流程。以冷凝-吸收-吸附法为例，首先通过0~4℃的冷水对二氯甲烷废气进行降热处理，冷凝出一部分二氯甲烷液体；然后将制备好的气体通过填料吸收塔，用喷雾槽输送，二氯甲烷通过蒸发溶解再生进入蒸发吸收液，最后冷凝-吸收二氯甲烷。尾气中还可以含有较低浓度的二氯甲烷，因此可以在吸附器中加入还原碳纤维，还原碳纤维可以随水蒸气释放，解吸的二氯甲烷也可以冷凝回收。

　第三章结论

关于处理二氯甲烷的尾气，可供选择的方法有很多，在做具体选择的时候，要根据具体问题进行具体分析，要看具体的工艺要求和排放条件，来选择合适的处理方法。不过由于工业上所产生的尾气中除了二氯甲烷往往还含有很多其他的复杂成分，需要考虑其他气体对设备寿命、对去除率等的影响，现有的方法也不能完全适用每一个工况或达到理想的效果。针对工业上二氯甲烷的废气处理，因其尾气具有成分复杂、排放条件不同等特点，单一的处理方法可能不能满足相关行业的排放标准或要求，因此在实际废气处理中，可根据各种处理方法的优缺点及适用性，选用两种或两种以上的方法进行组合，对废气处理效果进行综合评估，确定二氯甲烷最佳的处理方案，同时，为了更好地回收处理二氯甲烷废气，还需要深入探究处理工艺，寻求新的突破点，开发出更加符合实际工业条件的含氯有机废气的治理手段。

因此，对二氯甲烷废气的处理方法，还需要不断的进行研究，提出更多更合适的解决方案。

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