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關(guān)鍵詞:納米催化劑 廢氣處理 制備方法
當(dāng)前,隨著納米納米材料的研究和突破,依據(jù)納米材料制備的納米催化劑正在成為煉油廢氣處理中的關(guān)鍵點(diǎn)。納米材料通過體積效應(yīng)、表面效應(yīng)、以及宏觀的量子隧道效應(yīng)等能夠產(chǎn)生極大的化學(xué)活性,顯著地提高了催化效益。目前,國際上許多國家已經(jīng)將納米催化劑的研發(fā)定義為新世紀(jì)的重大發(fā)現(xiàn)。目前,納米催化劑在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,尤其是在煉油的廢氣處理方面。
一、納米催化劑的相關(guān)概念
納米催化劑是以粒子小于0.3微米的鈉和銅鋅合金的極細(xì)微粒為主要成分研制而成的一種催化劑。納米催化劑實(shí)現(xiàn)了催化效率較傳統(tǒng)鎳催化劑的效率,提升了將近10倍。納米催化劑的粒子的表面積很大,與同質(zhì)量的金屬相比,普通金屬的表面積是納米金屬的千分之一。由于,納米金屬的表面積很大,因此,其吸附能力也相當(dāng)?shù)膹?qiáng)大,于是具備了極大的催化作用。
納米催化劑是基于納米材料的基礎(chǔ)上配制而成的,因此,納米催化劑具備特殊的納米結(jié)構(gòu),同時(shí)也具備了普通催化劑沒有的特性。正是因?yàn)榧{米催化劑的這一獨(dú)特性,決定著納米催化劑在催化效果上的選擇性和高催化性。目前,納米催化劑正廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)與環(huán)境的保護(hù)中。
二、納米催化劑的制備方法
目前,關(guān)于納米催化劑的制備方法國際上主要有氣相法、液相化學(xué)的合成法以及固相法三大類。這三類制備方法都有其獨(dú)特的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域,下面就讓筆者進(jìn)行詳細(xì)的分析。
首先,氣相法。目前,工業(yè)主要選用的氣相法有: 化學(xué)氣相沉積法、氣體冷凝法、濺射法、活性氫和熔融金屬的反應(yīng)法等。此氣相法中,尤以化學(xué)氣相沉積法,簡稱CVD,是一種廣泛應(yīng)用的化學(xué)方法?;瘜W(xué)氣相沉積法是以氣體作為原料,通過化學(xué)反應(yīng),在氣相里形成了物質(zhì)的基本離子,這些離子經(jīng)過成核與生長,最終形成了納米催化劑。通過化學(xué)氣相沉積法制備而成的納米催化劑不但粒子的純度非常高,而且粒度的分布也非常的均勻。目前,化學(xué)氣相沉積法在納米催化劑的制備中得到了廣泛應(yīng)用。
其次,液相的化學(xué)合成法。目前,在納米催化劑的制備業(yè)中經(jīng)常使用的液相的化學(xué)合成法主要有: 沉淀法、水熱法、噴霧法、離子的交換過程以及溶劑的揮發(fā)分解法等。這些化學(xué)合成法能夠與一種或者多種的可溶性的金屬類按量進(jìn)行制備溶合,讓金屬中包含的元素在溶液里均勻的分散成分子或離子的形式,利用沉淀劑或者水解、蒸發(fā)、升華等作用,均勻的將金屬離子結(jié)晶或沉淀出來,最后通過對結(jié)晶體或沉淀物進(jìn)行加熱分解或脫水,從而獲得納米催化劑。納米催化劑的此種制備方法具有操作簡易,方法簡單,條件溫和,產(chǎn)出率高等特點(diǎn)。而且,此方法不但能夠制備一種成分的納米催化劑,而且還能夠合成復(fù)合型的納米催化劑。但是,此類方法制成的納米催化劑的純度不是很高,含有雜質(zhì),而且粒度不夠均勻。
再次,固相法。目前,經(jīng)常使用的固相法主要有:物理粉碎法、固相反應(yīng)法和機(jī)械球磨法等。機(jī)械球磨法和物理粉碎法的優(yōu)勢在于操作上非常的簡單,而且方法易學(xué),其缺點(diǎn)在于制備的催化劑的純度不高,粒度的分布也不是很均勻。目前,較傳統(tǒng)的固相法,人們研制出了室溫的固相反應(yīng)的合成法,此方法的制備方法簡單,而且產(chǎn)率非常高。
三、納米催化劑在煉油廢氣處理中的運(yùn)用
煉油的過程會產(chǎn)生大量的有毒、有害氣體,對人們的身體和環(huán)境造成了很大的威脅。隨著人們對環(huán)境的關(guān)注以及對生活質(zhì)量的認(rèn)識的提高。煉油廢氣的處理成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。納米催化劑憑借其巨大的催化作用,在廢氣處理中發(fā)揮了很大的作用。
首先,對于煉油過程中產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行溶劑的吸收,經(jīng)過預(yù)處理后,氣體經(jīng)過氣體分配器均勻的分布到催化劑容器里,此環(huán)節(jié)要確保進(jìn)入催化劑容器中的氣體量是基本相等的,同時(shí)也讓不同的廢氣進(jìn)行填充混合,經(jīng)過納米催化劑的高效催化作用,以及氣體間的化學(xué)反應(yīng),將廢氣轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾葘θ梭w和環(huán)境沒有威脅的氣體。
四、結(jié)語
隨著人們對納米材料研究的深入,納米催化劑在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,尤其是在煉油廢氣處理方面。通過本文對納米催化劑的相關(guān)概念、制備方法以及在煉油廢氣中應(yīng)用的分析,顯示了納米催化劑作為新興催化劑對于廢氣處理中的顯著功效。隨著人們對納米催化劑的深入研究,納米催化劑一定能夠取代傳統(tǒng)催化劑,在催化領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。
參考文獻(xiàn)
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微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是指以微量的化學(xué)試劑,在微量化的儀器和裝置中進(jìn)行的一種化學(xué)實(shí)驗(yàn)。它是一種新型的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法,以綠色化學(xué)為基本理念,以環(huán)境保護(hù)為根本出發(fā)點(diǎn),它通過盡可能少的使用化學(xué)試劑,而獲得比較明顯的化學(xué)反應(yīng)結(jié)果和準(zhǔn)確的化學(xué)信息。引進(jìn)微型化實(shí)驗(yàn),代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn),在降低環(huán)境污染的同時(shí)還可以減少設(shè)備、水、電等的消耗,減少實(shí)驗(yàn)費(fèi)用。微型化實(shí)驗(yàn)效果更為明顯,使學(xué)生更為準(zhǔn)確的觀察化學(xué)方應(yīng),提高了化學(xué)教學(xué)質(zhì)量。同時(shí)由于較少的使用化學(xué)試劑,減少危害,提高實(shí)驗(yàn)的安全性。
二、完善實(shí)驗(yàn)設(shè)備
化學(xué)實(shí)驗(yàn)是在化學(xué)設(shè)備下進(jìn)行的,化學(xué)反應(yīng)是在設(shè)備下產(chǎn)生的,可見設(shè)備對化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要性。設(shè)備的好壞不僅僅影響了化學(xué)反應(yīng)的效果,而且落后的設(shè)備在安全、環(huán)保等方面也存在著很大的隱患。改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的設(shè)備,更新實(shí)驗(yàn)技術(shù),先進(jìn)的技術(shù)在某些實(shí)驗(yàn)中減少化學(xué)藥劑用量、方便操作,反應(yīng)速度快,減少了環(huán)境污染。運(yùn)用先進(jìn)的設(shè)備替換常規(guī)的設(shè)備,不易發(fā)生有毒氣體泄露情況,避免師生受到危害,使化學(xué)實(shí)驗(yàn)在安全有序中進(jìn)行。
三、化散為整實(shí)驗(yàn)
對于化學(xué)教學(xué),一學(xué)期是由很多大小不同的實(shí)驗(yàn)組成的,教師可以在集中講解一章或幾節(jié)相關(guān)聯(lián)的課程后,組裝合并串聯(lián)其中的實(shí)驗(yàn),化散為整,把幾個(gè)分散的小實(shí)驗(yàn)組合成一個(gè)整體,做一個(gè)連續(xù)的系列實(shí)驗(yàn)。要求這一系列的實(shí)驗(yàn),前一個(gè)實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物是后一個(gè)實(shí)驗(yàn)的原料。這樣通過試劑的回收及重復(fù)利用,不僅可以縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間,減少了課時(shí),還有趣味性強(qiáng),教學(xué)效果明顯;節(jié)省實(shí)驗(yàn)試劑,減少了耗費(fèi);最重要的是減少三廢的排放,有利于環(huán)境保護(hù)。
四、應(yīng)用仿真實(shí)驗(yàn)
21世紀(jì)是信息時(shí)代,信息已經(jīng)滲透到各個(gè)行業(yè)之中。信息的速度和更新,正是教學(xué)所需要的。利用計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)對化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理、裝置、流程、實(shí)驗(yàn)過程等進(jìn)行仿真,通過文字、聲音、圖像、動畫、影視等方式來顯示。這種教學(xué)方式是新興起來的一種實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段。學(xué)生通過這樣的模擬仿真實(shí)驗(yàn),自行操作,生動形象的觀看到實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象,對于不懂的地方可以無限循環(huán)觀看,低成本、高質(zhì)量。既可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,又能做到實(shí)驗(yàn)廢棄物的零排放、零污染,且始終對人體無害,實(shí)現(xiàn)綠色化化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。
五、慎用化學(xué)藥品
化學(xué)實(shí)驗(yàn)的污染主要是由于實(shí)驗(yàn)中所用的高毒試劑引起的,所以在化學(xué)教學(xué)中,在保證實(shí)驗(yàn)正常進(jìn)行的前提下,盡可能的選用無毒或低毒性,無污染或低污染,且廢棄物容易處置的化學(xué)藥劑。
六、正確處理“三廢”
化學(xué)實(shí)驗(yàn)所產(chǎn)生的廢氣、廢液、廢渣,如不妥善處理,將會對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染,也使資金大量流失。具體問題具體分析,對于化學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的不同形態(tài)的廢棄物處置的方法不同。國家對化學(xué)實(shí)驗(yàn)廢棄物的處理有明確的條文規(guī)定,在遵從國家條文的前提下,要以保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源為原則。
1.廢氣的處理方法?;瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的廢氣種類較多,廢氣的處理以凈化措施為主,采取廢氣凈化方法很多,有吸收法、冷凝法、燃燒法、吸附法等。如二氧化碳、二氧化硫、硫化氫等酸性氣體可用水進(jìn)行吸收處理。實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)廢氣的性質(zhì),選擇適當(dāng)凈化方法進(jìn)行處理,以求達(dá)到最好的效果。
2.廢液的處理方法,化學(xué)實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的廢液數(shù)量雖不多,但是種類較多,且對環(huán)境的危害較大。廢液的處理方法主要是回收和凈化。廢液回收是指從實(shí)驗(yàn)廢液中回收有用成分,進(jìn)行再利用。廢液凈化處理是通過一系列的物理方法(沉淀、過濾、離心、分離等),化學(xué)方法(混凝、中和、氧化還原、電解、吸附等)及其他的有效手段將廢水中所含的污染物分離出來或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。
3.廢渣的處理方法?;瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)所產(chǎn)生的廢渣量一般較少,但是他們的組成十分的復(fù)雜,不能隨意丟棄。廢渣的處理以回收為主,不能回收的進(jìn)行無毒化處理。
七、結(jié)語
關(guān)鍵詞:工業(yè);有機(jī)廢氣;治理;
中圖分類號: U491.9+2文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
引言
隨著工業(yè)排放的廢氣對環(huán)境造成的影響不斷加重,治理工業(yè)有機(jī)廢氣日益成為解決環(huán)境問題的重要環(huán)節(jié)。近幾年科技的發(fā)展,科研單位對如何治理有機(jī)廢氣展開了日益深入的探討,其成果被逐漸應(yīng)用到實(shí)際操作中去,市場上已經(jīng)有了多種能有效治理廢氣的設(shè)備和技術(shù)。
1 有機(jī)污染物的來源與種類
1.1 有機(jī)污染物的來源
大氣中的工業(yè)有機(jī)污染物主要來源于鋼鐵冶煉、石油煉制、化學(xué)工業(yè)、垃圾焚燒、農(nóng)藥生產(chǎn)、有機(jī)物生產(chǎn)等;部分生產(chǎn)過程也會產(chǎn)生有機(jī)污染物,如機(jī)械加工中的表面處理與噴漆; 日常生活也會產(chǎn)生污染物,如室內(nèi)裝修、餐飲飯店油煙、燒烤煙等。同時(shí),汽車、飛機(jī)等流動源也會產(chǎn)生有機(jī)廢氣。
1.2有機(jī)污染物的種類
有機(jī)污染物按照種化學(xué)種類可分為醛類( 甲醛、乙醛) 、芳香族類(苯、二甲苯、乙苯) 、酮類(丙酮) 、酚類( 苯酚、二氯酚) 、烴類(甲烷、非甲烷烴) 、鹵代烴類等。按照在環(huán)境中的保留時(shí)間可以分為持久性有機(jī)物( Persistent Organic Pollutants,簡稱POPs) 與非持久性有機(jī)物。持久性有機(jī)物如二噁英( PCDDs) 、呋喃 (PCDBs) 、多環(huán)芳烴( PAHs) 可萃取有機(jī)溴/氯/碘 ( EOBr /Cl /I) 、多氯聯(lián)苯( PCBs) 等。
2 有機(jī)污染物的危害
有機(jī)污染物的危害具有毒性、持久性、生物累積性。
2.1 毒性
有機(jī)污染物的毒性分為急性毒性與慢性毒性。廢氣中的有機(jī)物舉具有一定程度的毒性。部分有機(jī)污染物具有高毒性。如持久性有機(jī)物中的二噁惡英類,能容忍的二噁英攝入量為每人每日每千克體重1pg,比無機(jī)物中的氰化鉀類物質(zhì)的毒性高出1000 倍以上。
2.2 持久性
大氣中的有機(jī)污染物一般具有很長的保留時(shí)間。例如持久性有機(jī)物POPs 物質(zhì)具有抗化學(xué)分解性、抗光解性和抗生物降解性。研究表明,二噁英系列物質(zhì)其在氣相中的可保留較長時(shí)間,半衰期為8~400 天。
2.3 生物累積性
大氣中的有機(jī)污染物由于具有持久性,經(jīng)動植物吸收后,會出現(xiàn)生物積累。例如具有親脂性的有機(jī)物多氯聯(lián)苯,在水鳥體內(nèi)的濃度是其在水中濃度的50 萬至100 萬倍。
3 傳統(tǒng)有機(jī)廢氣處理技術(shù)
一直以來,傳統(tǒng)的廢氣處理方法有吸收法、吸附法、直接燃燒法、催化燃燒法、生物過濾池、生物滴濾塔、生物洗滌塔等。其中吸附法、催化燃燒法已經(jīng)比較成熟,并且已經(jīng)有了相應(yīng)的工程技術(shù)規(guī)范。但是這些方法都存在著一定程度的不足:吸附法中不同氧化劑改性的吸附劑對有機(jī)廢氣的吸附量不同,而且吸附劑價(jià)格較貴;直接燃燒法和催化燃燒法投資與運(yùn)行費(fèi)用較高,而且不適用于較常見的低濃度高流量的有機(jī)廢氣的處理;吸收法難以處理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定且難溶于水的有機(jī)廢氣;生物法處理有機(jī)廢氣只適于組成相對較簡單的有機(jī)廢氣,對組成復(fù)雜的工業(yè)有機(jī)廢氣處理起來比較困難?;趥鹘y(tǒng)處理方法的不足,新廢氣的處理技術(shù)開始引起了人們的廣泛重視,成為研究的新方向。
4有機(jī)廢氣處理新技術(shù)
4.1低溫等離子體技術(shù)
低溫等離子體技術(shù)是在電場的作用下,高頻放電產(chǎn)生瞬間高能,打開有機(jī)廢氣分子的化學(xué)鍵,使之分解為單質(zhì)原子或無害分子,并且等離子體的高能電子、正負(fù)離子、激發(fā)態(tài)粒子和具有強(qiáng)氧化性的自由基,這些粒子可以氧化有機(jī)廢氣中的分子。有機(jī)廢氣的低溫等離子體處理是一門新興的技術(shù)。低溫等離子體技術(shù)的特點(diǎn)是:等離子體的高能電子、正負(fù)離子、激發(fā)態(tài)粒子可以與碳?xì)浠衔?、氮氧化合物、硫化氫、硫醇等污染物反?yīng),生成二氧化碳、水、氮?dú)?、二氧化硫等簡單無機(jī)物質(zhì)。典型的有機(jī)廢氣如:苯、甲苯、乙硫醇、二氯丙烷等采用電暈放電形式的低溫等離子體處理惡臭廢氣是可行的,停留時(shí)間越長、電壓越高,脫除效果越好。
4.2變壓吸附技術(shù)
變壓吸附的基本原理是利用氣體組分在不同吸附劑上吸附特性的差異,以及吸附量隨壓力不同而變化的特性,通過壓力變換實(shí)現(xiàn)氣體的分離或提純。變壓吸附由于采用了壓力漲落的循環(huán)操作,強(qiáng)吸附組分在低分壓下脫附,吸附劑得以再生。在加壓下進(jìn)行吸附,減壓下進(jìn)行解吸。由于循環(huán)周期短,吸附熱來不及散失,可供解吸之用,所以吸附熱和解吸熱引起的吸附床溫度變化一般不大,波動范圍僅在幾度,可近似看作等溫過程。變壓吸附常用的吸附劑有硅膠、活性氧化鋁、活性炭、分子篩等,另外還有針對某種組分選擇性吸附而研制的吸附材料。氣體吸附分離成功與否,很大程度上依賴于吸附劑的性能。
CHIHARA等應(yīng)用兩塔工藝的變壓吸附技術(shù),吸附劑為高硅沸石,吸附壓力為0.2MPa、脫附壓力為0.04 MPa,處理二氯甲烷氣體。GILLILAND等采用四塔工藝的變壓吸附技術(shù),吸附壓力為0.195 MPa,脫附壓力為常壓,從空調(diào)的通風(fēng)氣流中回收全氟烷烴等,處理效率大于99%。
變壓吸附技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是一次性投資低、能耗小、自動化程度高和可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),可以獲得純度比較高的副產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)廢氣資源化,產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益。
4.3納米TiO2光催化技術(shù)
隨著納米技術(shù)的發(fā)展,納米技術(shù)也應(yīng)用到有機(jī)廢氣的處理中。納米TiO2光催化能有效地將有機(jī)廢氣轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水等無機(jī)小分子物質(zhì),還可以去除氯仿、多氯聯(lián)苯、有機(jī)磷化合物、多環(huán)芳烴等難降解或用其他方法難以去除的有機(jī)廢氣。在一定的條件下,納米TiO2能將用化學(xué)法氧化難以分解的“三致”有機(jī)物徹底分解為二氧化碳、水和簡單的無機(jī)酸,且無二次污染。
TiO2光催化技術(shù)不僅以其化學(xué)活性高、安全無毒、價(jià)格低廉、操作簡便、以及條件溫和無二次污染的突出優(yōu)點(diǎn),在廢氣處理中受到普遍重視。
4.4膜生物反應(yīng)器
隨著新材料的研制開發(fā)以及膜生物技術(shù)在廢水處理中的成功應(yīng)用,人們開始關(guān)注膜技術(shù)在有機(jī)廢氣處理中的應(yīng)用。
膜生物反應(yīng)器是將傳統(tǒng)的微生物廢氣處理技術(shù)與膜技術(shù)相結(jié)合,不僅具有生物方法環(huán)保的優(yōu)點(diǎn),而且膜材料作為生物降解的傳質(zhì)界面,可以提供比較大的比表面積,增強(qiáng)降解效果,提高去除效率。
膜生物反應(yīng)器目前還處于實(shí)驗(yàn)室小型研究階段,而且這種方法的構(gòu)建和運(yùn)行成本比較高,因此從實(shí)驗(yàn)到運(yùn)行還需要更多的研究和實(shí)踐。同時(shí)膜生物反應(yīng)器具有流量低、阻力大、對水溶性差的污染物去除效率低等缺點(diǎn),在一定程度上限制了膜生物技術(shù)在廢氣處理中的應(yīng)用。
4.5微波催化氧化技術(shù)
有機(jī)廢氣的微波催化氧化技術(shù)是由填料吸附/微波解吸技術(shù)發(fā)展而來,并將一般的熱解吸方式轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒉ń馕?,降低了能耗、縮短了解吸所需的時(shí)間,而且吸附劑反復(fù)使用20次,還可以保持原有吸附能力。國外已經(jīng)有微波催化氧化技術(shù)在有機(jī)廢氣處理中的小規(guī)模應(yīng)用,在中國尚處于研究階段。
與常規(guī)加熱催化熱解技術(shù)相比,微波催化氧化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是催化熱解效率高、能耗比較低、吸附劑的損耗小、啟動迅速、解吸時(shí)間比較短、對環(huán)境溫度影響小;缺點(diǎn)是對不同的有機(jī)廢氣需要選擇不同的吸附劑,而且微波功率、加熱時(shí)間、載氣流量等對微波催化氧化效率都有一定的影響。
4.6膜分離法
膜分離法處理有機(jī)廢氣的原理是在壓力驅(qū)動下,利用有機(jī)廢氣組分分子大小的不同,在膜結(jié)構(gòu)內(nèi)的擴(kuò)散能力、滲透速率的不同來實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢氣與空氣的分離。
采用膜分離技術(shù)處理油氣,具有流程簡單、運(yùn)行費(fèi)用低;設(shè)備占地面積小、質(zhì)量輕、便于安裝;易放大、和其他技術(shù)兼容性好;回收率高、能耗低、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)。近年來,隨著膜材料和膜技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,國內(nèi)外已有許多成功應(yīng)用的范例。
5 結(jié)語
有機(jī)廢氣的處理一直以來都是影響大氣環(huán)境的關(guān)鍵因素,工業(yè)高速發(fā)展以來,人們排放到大氣中的有機(jī)氣體不論是量還是類,都發(fā)生了質(zhì)的變化,環(huán)境治理刻不容緩。減少環(huán)境污染最有效的途徑就是從源頭入手,降低有機(jī)氣體的排放,這就需要高效、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)的有機(jī)廢氣處理手段,因此在傳統(tǒng)的處理技術(shù)上,研發(fā)新的處理技術(shù)就顯得格外重要了。相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,創(chuàng)新性的有機(jī)廢氣處理技術(shù)也會被應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中去,降低甚至消除大氣中有機(jī)氣體的排放指日可待。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:噴涂廢氣;處理設(shè)施;研究方向
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.03.033
1 噴涂行業(yè)廢氣分析
1.1 噴涂材料
涂料是涂覆在被保護(hù)或被裝飾的物體表面,并能與被涂物形成牢固附著的連續(xù)薄膜,通常是以樹脂、或油、或乳液為主。涂料是任何液體,可液化或膠粘的組合物,其在以薄層施用于基材之后轉(zhuǎn)化為固體膜。 它最常用于保護(hù),著色或?yàn)閷ο筇峁┘y理。 涂料可以以許多顏色制成或購買,并且可以是許多不同類型,例如水彩,合成等。涂料通常作橐禾宕媧,銷售和應(yīng)用,但大多數(shù)類型干燥成固體。施加涂料的目的可以是裝飾性的或功能性的。涂料本身可以是完全覆蓋基底的全覆蓋層或者其可以僅覆蓋基底的部分,盡管一些藝術(shù)涂料僅用于裝飾,并且大型工業(yè)管道上的涂料可能僅用于防止腐蝕的功能??梢允┘庸δ芡苛弦愿淖兓牡谋砻嫘再|(zhì),例如粘附性、潤濕性、耐腐蝕性或耐磨性。在其他情況下,半導(dǎo)體器件制造(其中襯底是晶片),涂料增加了全新的性質(zhì),大多數(shù)涂覆方法的主要考慮是涂料以受控的厚度施加,并且使用多種不同的方法來實(shí)現(xiàn)這種控制,從用于涂刷墻壁的簡單刷子到一些非常昂貴的機(jī)械施加涂料在電子工業(yè)。
1.2 廢氣來源
主要來源于涂料的稀釋,這通常發(fā)生在涂料的稀釋沒有按照要求進(jìn)行??赡艽嬖谶^度稀釋的情況以及用不正確的稀釋劑稀釋的情況。污染未經(jīng)制造商同意添加的外來污染物可能導(dǎo)致各種膜缺陷。剝落/起泡最常見的原因是施用前的表面處理不當(dāng)和基材中存在固有的水分/濕氣。廢渣飄散是在涂漆表面上的漆膜的逐漸廢渣飄散,問題的主要原因是由于在陽光下暴露于紫外線輻射和露水凝結(jié)而導(dǎo)致涂料基體的聚合物降解。廢渣飄散程度隨環(huán)氧樹脂反應(yīng)迅速而變化,而丙烯酸類和聚氨酯可長期保持不變。涂料中的易揮發(fā)有機(jī)化合物(VOC)被認(rèn)為對環(huán)境有害,尤其是對定期工作的人員。暴露于VOCs與有機(jī)溶劑綜合征有關(guān),有危險(xiǎn)的溶劑2-丁氧基乙醇也用于涂料生產(chǎn)。PCB是全球污染物,在涂料生產(chǎn)的廢水中測量。 PCB的廣泛分布表明該化合物從表面,屋頂?shù)葥]發(fā).PCB存在于包括報(bào)紙,雜志和紙板箱的消費(fèi)品中,其通常含有彩色顏料。因此,存在著一些現(xiàn)有的假設(shè),即PCB同系物作為副產(chǎn)品存在于一些現(xiàn)有的商業(yè)顏料中。
2 傳統(tǒng)的廢氣處理方案
大多數(shù)廢氣處理系統(tǒng)采用兩個(gè)階段:一個(gè)用于除去廢渣,另一個(gè)用于除去廢氣,在一個(gè)洗滌容器中除去廢渣和廢氣。然而,這些系統(tǒng)經(jīng)歷嚴(yán)重的維護(hù)問題和低去除效率。在濕式洗滌系統(tǒng)中,煙道氣通常首先通過廢渣去除裝置,靜電除塵器或袋濾室,然后進(jìn)入廢氣吸收器。然而,在干噴射或噴霧干燥操作中,廢氣首先與吸附劑反應(yīng),然后煙道氣通過顆??刂蒲b置。與濕式廢氣處理系統(tǒng)相關(guān)的另一個(gè)重要的設(shè)計(jì)考慮是離開吸收器的煙道氣被水飽和并且仍然包含一些廢氣。這些氣體對任何下游設(shè)備(例如風(fēng)扇,管道和煙囪)具有高度腐蝕性。可以最小化腐蝕的兩種方法是:將氣體再加熱至高于其露點(diǎn)或使用允許設(shè)備經(jīng)受腐蝕條件的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)材料。這兩種方法都很昂貴,由工程師確定在逐個(gè)站點(diǎn)的基礎(chǔ)上使用哪種方法。為了促進(jìn)最大的氣液表面積和停留時(shí)間,已經(jīng)使用了許多濕洗滌器設(shè)計(jì),包括噴霧塔,文丘里管,板塔和移動填充床。 由于影響廢氣處理系統(tǒng)的可靠性和吸收器效率的水垢堆積,堵塞或侵蝕,趨勢是使用簡單的洗滌器,例如噴霧塔,而不是更復(fù)雜的洗滌器。 塔的構(gòu)造可以是垂直或水平的,并且煙道氣可以相對于液體并流,逆流或交叉流動。噴霧塔的主要缺點(diǎn)是,與其他吸收劑設(shè)計(jì)相比,它們需要更高的液體對氣體比的要求以用于等效的廢氣去除。在某些方面,這可以被認(rèn)為類似于從水到另一相的惰性氣體的可逆液 - 液萃取。 雖然在從氣體混合物中提取廢氣期間確實(shí)發(fā)生了化學(xué)變化,但是提取平衡通過改變溫度而不是通過使用化學(xué)試劑而改變。
3 現(xiàn)代新型廢氣處理設(shè)施
(1)干式漆霧過濾凈化裝置 。目前,在歐美發(fā)達(dá)國家80%的噴漆室均采用干式漆霧凈化,一個(gè)重要原因在于環(huán)境保護(hù)的綜合考慮。此外,干式漆霧凈化在確保噴漆性能、凈化效率、減少二次污染、降低運(yùn)行成本等也顯示了巨大的優(yōu)越性。
(2)活性碳廢氣凈化處理裝置 ?;钚蕴浚ㄒ卜Q為活性炭)是一種加工成具有小的低體積孔的碳形式,其增加了可用于吸附或化學(xué)反應(yīng)的表面積。由于其高的微孔性,僅1克活性炭具有超過32,000平方英尺的表面積,通過氣體吸附測定,足以用于吸附廢氣的應(yīng)用?;罨娇梢詢H從高表面積獲得,然而,進(jìn)一步的化學(xué)處理通常增強(qiáng)吸附性能?;钚蕴客ǔ碜阅咎?,有時(shí)被用作生物炭。 源自煤和焦炭的那些分別稱為活性炭和活性焦炭。活性碳廢氣凈化器是一種干式廢氣處理設(shè)備。由箱體和裝填在箱體內(nèi)的吸附單元組成。根據(jù)吸附單元的數(shù)量和風(fēng)量可進(jìn)行不同規(guī)格的組合,活性碳廢氣凈化器選擇不同填料可以處理多種不同廢氣,主要用于涂料等有機(jī)廢氣的凈化。
(3)光催化氧化凈化裝置。使用該設(shè)備核心中的納米光催化觸媒材料(GC-100)是一種吸收光能后,能在其表面產(chǎn)生催化反應(yīng)的物質(zhì),其功能類似于植物的葉綠素。當(dāng)特定納米波長的紫外光照射光催化觸媒材料(GC-100)時(shí),其表面發(fā)生光催化氧化還原反應(yīng)。光催化觸媒材料(GC-100)吸收光子后 在其表面產(chǎn)生電子(E―)和空穴(H+),將吸收的光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能,即具有光催化作用。
經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn),大部分油田油品實(shí)驗(yàn)室因受到理念、經(jīng)費(fèi)的約束,缺少健全的廢棄物管理制度和處理設(shè)方法,對廢棄物的處理還停留在簡單處理、集中存放、缺少監(jiān)測的階段。作為油田系統(tǒng)科研重要基地的油田油品實(shí)驗(yàn)室,只有解決好廢棄物處理的問題,才能更好地為石油產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展做貢獻(xiàn)。
2油田油品實(shí)驗(yàn)室廢棄物管理制度的建議
2.1配備必要的廢棄物處置設(shè)施,建立健全的廢棄物檔案
對各類廢棄物應(yīng)配備專門的處置設(shè)施,如單獨(dú)的廢液排放管道、通風(fēng)凈化裝置等。由于各類實(shí)驗(yàn)大不相同,廢棄物類別和性質(zhì)不同,廢棄物應(yīng)分別設(shè)有專門的收集裝置,并貼上標(biāo)簽注明其成分等,為后續(xù)的處理提供便利。廢棄物的存放要考慮兼容性,以免發(fā)生反應(yīng),必要時(shí)應(yīng)采用各種技術(shù)手段進(jìn)行處理,使之無害化。實(shí)驗(yàn)室應(yīng)有健全的廢棄物處置檔案。檔案中應(yīng)詳細(xì)記錄廢棄物的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),并對廢棄物的污染等級、存在隱患等進(jìn)行記錄。應(yīng)分析并記錄廢棄物處理前后的成分,以確保其處理的結(jié)果達(dá)標(biāo),必要時(shí)上線廢棄物信息管理系統(tǒng)。上級單位應(yīng)努力構(gòu)建環(huán)境管理體系,增加資金投入,推動與各環(huán)??蒲袡C(jī)構(gòu)的合作,共同開展廢棄物管理體系、技術(shù)的研究,幫助實(shí)驗(yàn)室引進(jìn)新體系、新技術(shù)。
2.2對廢棄物進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測,建立實(shí)驗(yàn)室污染應(yīng)急處置預(yù)案
除對已產(chǎn)生的廢棄物進(jìn)行處理以外,還應(yīng)對即時(shí)產(chǎn)生的廢棄物進(jìn)行監(jiān)測,對廢棄物的處理不當(dāng)或泄露情況進(jìn)行預(yù)警,如在排水管道裝設(shè)pH計(jì)對廢水pH值進(jìn)行監(jiān)測,使用空氣分析裝置等,對實(shí)驗(yàn)室出風(fēng)口空氣質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控。必要時(shí)可以上線自動化監(jiān)測系統(tǒng)。如目前大慶油田已經(jīng)上線的污染源在線監(jiān)測管理系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù),也可以應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)室中[1]。在監(jiān)測的基礎(chǔ)上,建立污染應(yīng)急處置預(yù)案并加強(qiáng)相關(guān)教育培訓(xùn),充分提高全體人員的安全意識,確保一旦出現(xiàn)廢棄物泄露導(dǎo)致的污染事件,能及時(shí)有效地控制污染。
2.3改進(jìn)實(shí)驗(yàn)室條件,合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
對于容易產(chǎn)生各類高污染廢棄物的實(shí)驗(yàn),應(yīng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室隔離和特殊管理。如對于使用易揮發(fā)試劑和容易產(chǎn)生有害氣體的實(shí)驗(yàn),盡量設(shè)置單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)室。對于部分實(shí)驗(yàn),可改進(jìn)實(shí)驗(yàn)中的條件,包括改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)試劑。例如,改進(jìn)實(shí)驗(yàn)工藝,采用無毒無害的天然原料代替有毒有害的化學(xué)試劑。又如采用改進(jìn)的密閉容器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)或采用微型實(shí)驗(yàn)的方法,可以有效防止廢棄物泄露[2]。
3各類廢棄物的處理方法
3.1廢氣的處理
實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的廢氣主要包括試劑和樣品的揮發(fā)物、實(shí)驗(yàn)過程的中間產(chǎn)物等。中間產(chǎn)物主要是涉及蒸餾、燃燒等油品理化性能實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的氣體,如油化劑有機(jī)氯、有機(jī)硫含量實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的無機(jī)氯、無機(jī)硫氣體,又如某些油品沸點(diǎn)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的氣化的有機(jī)物和殘?zhí)繉?shí)驗(yàn)產(chǎn)生的無機(jī)氣體,部分實(shí)驗(yàn)還會產(chǎn)生金屬蒸汽和飄塵[4]。目前,大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室只是在有簡單凈化裝置的通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),這只在一定程度上保證了室內(nèi)空氣質(zhì)量,并且可能污染環(huán)境。因此,應(yīng)當(dāng)對實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)裝置進(jìn)行改造,采用多種處理技術(shù)對廢氣進(jìn)行綜合處理后再排放。目前實(shí)驗(yàn)室廢氣處理的技術(shù)主要有氧化法、生物法、吸收法、吸附法、燃燒法等[5],除了吸收法、吸附法以外,設(shè)備價(jià)格比較昂貴。在實(shí)驗(yàn)室改造時(shí),應(yīng)當(dāng)針對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生廢氣的成分,結(jié)合多種技術(shù)手段并安裝配套設(shè)備,爭取最大程度上實(shí)現(xiàn)對廢氣的處理。例如,一般的實(shí)驗(yàn)室的主要廢氣即有機(jī)和無機(jī)氣體混合物,可以采用“催化氧化法+活性炭吸附+燃燒法+酸堿液吸收法”組合式工藝進(jìn)行處理,先對有機(jī)物成分進(jìn)行催化氧化后用活性炭物理吸附,再使用燃燒裝置,使殘余的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無機(jī)物,最后噴淋酸堿溶液,吸收各種無機(jī)成分,從而起到全面凈化廢氣的作用,且設(shè)備價(jià)格比較合理[6]。對于產(chǎn)生大量金屬蒸汽和飄塵的實(shí)驗(yàn),還應(yīng)增加旋風(fēng)、袋式等工業(yè)處理程序,將金屬和飄塵分離出來[7],改造的成本較高。
3.2廢液的處理
實(shí)驗(yàn)室廢液的來源主要是實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的殘液、多余的樣品、洗液等。這些廢液化學(xué)成分比較復(fù)雜,除了含有各類有機(jī)和無機(jī)成分外,還可能含有重金屬離子等有害物質(zhì)。一般的實(shí)驗(yàn)室對無毒廢液稀釋后直接排放,并對部分成分單一的廢液進(jìn)行回收,對成分復(fù)雜的廢液依照成分儲存在不同的廢液箱中,或經(jīng)過簡單處理直接排放,雖然可以有效阻止不同廢液的二次反應(yīng),但仍可能引發(fā)泄露或揮發(fā)性污染。為了提高廢液的安全性,應(yīng)當(dāng)采用一些更先進(jìn)的技術(shù)對廢液進(jìn)行處理,盡可能去除廢液中的有害物質(zhì)。對成分單一的廢液可以采取酸堿中和法、萃取法、蒸餾法、吸附法等,對于難以降解的重金屬等有害物質(zhì),可以采用處理效果更好的離子交換法、微生物法、膜過濾法等一般環(huán)保實(shí)驗(yàn)室采用的方法[8]。對于成分較復(fù)雜的廢液,應(yīng)當(dāng)綜合使用多種方法處理,目前已有機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)出采用上述多種方法的實(shí)驗(yàn)室廢液處理工藝,可以實(shí)現(xiàn)廢液的綜合處理[3]。
3.3固體廢棄物的處理
實(shí)驗(yàn)室固體廢棄物主要包括殘余的固體實(shí)驗(yàn)樣品、實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的殘?jiān)约皬U棄的實(shí)驗(yàn)用品,如廢棄儀器設(shè)備、器具、電池等[9],相較廢氣和廢液,固體廢棄物難以即時(shí)處理,目前實(shí)驗(yàn)室較多采用混合存放、長時(shí)間存放、統(tǒng)一搬運(yùn)處理的方法,存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。因此,應(yīng)當(dāng)對固體廢棄物進(jìn)行預(yù)處理。對于部分實(shí)驗(yàn)用品可以回收再利用,如電池碳棒可以作為電解實(shí)驗(yàn)的原材料,濃酸堿試劑瓶清潔后盛裝普通試劑,都有效減少了廢棄物,節(jié)約了材料。細(xì)菌培養(yǎng)等生物性試驗(yàn)產(chǎn)生的廢棄培養(yǎng)基,應(yīng)采用高溫或化學(xué)法殺菌處理[3]。含有有毒有害物質(zhì)、易揮發(fā)的固體廢棄物,由于難以保證在存放過程中是否會造成泄露,應(yīng)及時(shí)由專業(yè)部門統(tǒng)一處理,不可長時(shí)間存放。一些低毒低腐蝕性的化學(xué)品,經(jīng)過簡單處理可以直接混入生活垃圾。廢舊儀器應(yīng)盡可能地回收,實(shí)在沒有回收價(jià)值的統(tǒng)一搬運(yùn)處理。有條件的實(shí)驗(yàn)室,可以采用固體廢棄物即時(shí)處理技術(shù),例如,中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理所已研發(fā)出的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室固體廢棄物處理設(shè)備[10]。
4結(jié)語
為保障油田油品實(shí)驗(yàn)室的正常工作、人身安全,減少對周圍環(huán)境的污染,應(yīng)當(dāng)完善現(xiàn)有的管理制度,通過加強(qiáng)管理、實(shí)時(shí)監(jiān)測、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)等方法,實(shí)現(xiàn)廢棄物的安全管理,并針對廢棄物的成分,采用相應(yīng)的技術(shù)設(shè)備,以實(shí)現(xiàn)各類廢棄物的妥善處理。在以上實(shí)施過程中,可能存在資金不足、改造困難、人員執(zhí)行率差等實(shí)驗(yàn)室自身問題,以及現(xiàn)有技術(shù)瓶頸、法律法規(guī)不夠完善等社會性問題,需要有關(guān)部門繼續(xù)努力,推出相關(guān)政策,加大對相關(guān)科研單位的扶持力度,筆者亦將進(jìn)一步研究,尋找行之有效的解決辦法。
【參考文獻(xiàn)】
【1】張雪,孫曉雷,王健.大慶油田污染源在線監(jiān)測管理系統(tǒng)實(shí)施及應(yīng)用[J].油氣田環(huán)境保護(hù),2010,20(04):45-47+59.
【2】王仁祺,戴鐵軍.基于廢棄物的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)研究[J].綠色科技,2012(08):105-108.
環(huán)境污染是指人類活動使環(huán)境要素或其狀態(tài)發(fā)生變化,環(huán)境質(zhì)量惡化,擾亂和破壞了生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及人類的正常生活條件的現(xiàn)象。醫(yī)藥化工行業(yè)產(chǎn)生的廢水、廢氣,治理難,易引發(fā)環(huán)境糾紛,已經(jīng)成為廢氣治理領(lǐng)域的重點(diǎn)和難點(diǎn)。經(jīng)過多年來持續(xù)不斷的環(huán)境污染整治,醫(yī)藥化工企業(yè)周邊環(huán)境空氣質(zhì)量有所改善,污染控制排放指標(biāo)從HCl、HBr等無機(jī)污染物指標(biāo)擴(kuò)展到有機(jī)污染物、惡臭等所有指標(biāo)。本文以某醫(yī)藥化工廠為利,對醫(yī)藥化工廠廢水、廢氣綜合治理工程設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。
關(guān)鍵詞:
醫(yī)藥;廢水;廢氣
環(huán)境污染是指人類活動使環(huán)境要素或其狀態(tài)發(fā)生變化,環(huán)境質(zhì)量惡化,擾亂和破壞了生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及人類的正常生活條件的現(xiàn)象。醫(yī)藥化工行業(yè)產(chǎn)生的廢水、廢氣,治理難,易引發(fā)環(huán)境糾紛,已經(jīng)成為廢氣治理領(lǐng)域的重點(diǎn)和難點(diǎn)。經(jīng)過多年來持續(xù)不斷的環(huán)境污染整治,醫(yī)藥化工行業(yè)產(chǎn)生的酸性廢氣已得到有效控制,一些產(chǎn)品附加值低、污染嚴(yán)重、生產(chǎn)方式落后且治理無望的醫(yī)藥化工企業(yè)被關(guān)停[1-2]。醫(yī)藥化工企業(yè)周邊環(huán)境空氣質(zhì)量有所改善,污染控制排放指標(biāo)從HCl、HBr等無機(jī)污染物指標(biāo)擴(kuò)展到有機(jī)污染物、惡臭等所有指標(biāo)[3-5]。本文以某醫(yī)藥化工廠為利,對醫(yī)藥化工廠廢水、廢氣綜合治理工程設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。
1制藥行業(yè)廢水的特點(diǎn)
制藥過程中產(chǎn)生的有機(jī)廢水是主要污染源,主要有抗生素類廢水、中藥廢水和化學(xué)制藥廢水。抗生素生產(chǎn)包括微生物發(fā)酵、過濾、萃取結(jié)晶、化學(xué)方法提取、精制等過程,其制藥廢水是含難降解物質(zhì)、生物毒性物質(zhì)及高S和N的有機(jī)廢水。中藥廢水的水質(zhì)特點(diǎn)是含有糖類、有機(jī)色素類、蒽醌、鞣質(zhì)體、苷類、生物堿、纖維素、木質(zhì)素等多種有機(jī)物;廢水SS高,含泥沙和藥渣多,色度高?;瘜W(xué)制藥廢水的水質(zhì)特點(diǎn)是廢水組成復(fù)雜,,COD含量高,無機(jī)鹽濃度高,含有氰、酚或芳香族胺、氮雜環(huán)和多環(huán)芳香烴化合物等微生物難以降解,甚至對微生物有抑制作用的物質(zhì)。
2廢水處理工藝設(shè)計(jì)
2.1廢水預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)
醫(yī)藥化工廠車間生產(chǎn)廢水的主要特點(diǎn)是含鹽量比較高,因此需要重點(diǎn)對廢水進(jìn)行蒸發(fā)脫鹽處理。在處理過程中還需要注意,一旦發(fā)現(xiàn)廢水蒸發(fā)冷凝液COD比較高,還需要先對廢水進(jìn)行氧化處理。處理完之后,再將廢水輸送到調(diào)節(jié)池中進(jìn)行前期調(diào)節(jié)處理。
2.2廢水氧化系統(tǒng)設(shè)計(jì)
在對廢水進(jìn)行預(yù)處理之后,還應(yīng)該建立一個(gè)氧化池對廢水進(jìn)行氧化處理。在氧化池內(nèi)設(shè)置攪拌機(jī)、硫酸亞鐵溶解罐、雙氧水滴加罐。污染廢水經(jīng)預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)行處理后將廢水輸送到氧化池中進(jìn)行攪拌并滴加硫酸亞鐵溶液和雙氧水兩種溶液,等到反應(yīng)完畢后靜置80分鐘。靜置之后,過濾,濾液進(jìn)行下步處理處理,濾渣運(yùn)送到危險(xiǎn)固廢暫貯站進(jìn)行儲存。
2.3廢水處理工藝設(shè)計(jì)
在廢水處理系統(tǒng)中,需要建設(shè)1個(gè)格柵井、1個(gè)厭氧池、1個(gè)兼氧池、1個(gè)好氧池、2個(gè)調(diào)節(jié)池、1個(gè)中和反應(yīng)池、1個(gè)中間沉淀池、1個(gè)氧化池、1個(gè)二沉池、1個(gè)初沉池、1個(gè)污泥濃縮池以及其他等相關(guān)設(shè)施。在對廢水進(jìn)行處理過程中,要先利用蒸發(fā)裝置對生產(chǎn)車間中廢物進(jìn)行蒸發(fā)脫鹽處理,再進(jìn)行氧化處理,經(jīng)過格柵井過濾掉污水中的雜物。濾液→第一個(gè)調(diào)節(jié)池中(進(jìn)行攪拌處理)→中和反應(yīng)池中(調(diào)pH在6~9之間)→初沉池(沉淀處理)→第二個(gè)調(diào)節(jié)池(簡單調(diào)解處理)→厭氧池(利用仄氧菌,對廢水進(jìn)行生化處理)→好氧池(生化處理)→二沉池(投入混凝劑進(jìn)行攪拌)→濃縮池(待污泥的沉淀)→完成廢水處理。
3廢氣治理工藝設(shè)計(jì)
3.1生產(chǎn)車間預(yù)處理
醫(yī)藥化工行業(yè)生產(chǎn)過程中溶劑消耗量大,基本上為低沸點(diǎn)的揮發(fā)性有機(jī)物,如甲醇、二氯甲烷、溶劑油、甲苯、丙酮、乙醚、乙酸乙酯、四氫呋喃等等多為有毒有害且具惡臭性質(zhì)的氣體,進(jìn)入自然環(huán)境后對人體健康和生態(tài)環(huán)境危害較大。據(jù)調(diào)查,溶劑廢氣占醫(yī)藥化工廢氣排放總量的95%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))以上。溶劑廢氣有數(shù)十種之多,按水中溶解度可分為水溶性和非水溶性溶劑廢氣,水溶性的有醇類、有機(jī)胺類等,非水溶性的有鹵代烴類、苯類等。要想對廢氣進(jìn)行處理,就要先在生產(chǎn)車間內(nèi)對廢氣進(jìn)行預(yù)處理。廢氣預(yù)處理方法主要有兩種,第一種是直接對廢氣進(jìn)行冷凝處理;第二種是利用水環(huán)真空機(jī)組對廢氣進(jìn)行吸收處理。本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)采用第二種。
3.2利用廢氣處理系統(tǒng)對廢氣進(jìn)行集中處理
廢氣進(jìn)行預(yù)處理之后,將其傳送到堿洗塔中,將酸性廢氣和廢氣中酸性物質(zhì)進(jìn)行處理。在處理完之后,會將其和有機(jī)廢氣集中在一起,并通入到廢氣處理系統(tǒng)中對其進(jìn)行集中處理。
3.3廢氣處理工藝設(shè)計(jì)
廢氣處理工藝主要包括脫色、漂洗、常壓精餾、冷凍結(jié)晶、壓濾、漂洗離心以及真空烘干等。廢氣排放的濃度比較大,通常要先使用冷凝的方法對廢氣進(jìn)行預(yù)處理,再繼續(xù)將廢氣輸送到處理系統(tǒng)中進(jìn)行集中處理,完成整個(gè)廢氣的凈化過程。
4結(jié)論
醫(yī)藥化工廠在生產(chǎn)過程中制造大量的廢水、廢氣,是重要的污染源頭之一。雖然經(jīng)過多年來持續(xù)不斷的環(huán)境污染整治,但醫(yī)藥化工行業(yè)產(chǎn)生的溶劑廢氣一直得不到很好的解決,成為今后的工作重點(diǎn)。加強(qiáng)對醫(yī)藥化工廠進(jìn)行綜合治理建設(shè),才能更好的提升治理廢水、廢氣的能力,實(shí)現(xiàn)我國社會的可持續(xù)發(fā)展。
作者:裴建偉 單位:哈藥集團(tuán)三精制藥有限公司
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:化學(xué)實(shí)驗(yàn) 環(huán)境 綠色
1.綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的含義
綠色化學(xué)是化學(xué)界尤其是化學(xué)教育領(lǐng)域在社會發(fā)展下的一種新理念。它是應(yīng)用現(xiàn)代化學(xué)的原理和方法,來減少或消除化學(xué)產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和應(yīng)用中有毒有害物質(zhì)的使用與產(chǎn)生,在始端實(shí)現(xiàn)污染預(yù)防的科學(xué)手段,是最理想的防止污染的方法。其根本目的是以節(jié)約資源和防止污染的觀點(diǎn)重新審視和改革化學(xué),從而使我們對環(huán)境的治理從治標(biāo)到治本。綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)就是在綠色化學(xué)的思想指導(dǎo)下,用預(yù)防化學(xué)污染的新思想、新方法和新技術(shù),對常規(guī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改革而形成的化學(xué)實(shí)驗(yàn)的新方法,是指在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中選用安全、無害的化學(xué)試劑,盡量減少試劑的用量來獲取所需要的信息,并使實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物綠色化。其目標(biāo)和任務(wù)是主動減少和消除化學(xué)實(shí)驗(yàn)的化學(xué)污染。作為從事基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教師,無論從環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的角度還是從教書育人的角度,都必須正確認(rèn)識綠色化學(xué)和綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn),將綠色化學(xué)理念融入到教學(xué)中,引領(lǐng)和教育學(xué)生,實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的綠色化,以適應(yīng)人才培養(yǎng)和社會發(fā)展的需要。
2.化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠化操作
2.1化學(xué)實(shí)驗(yàn)廢液種類及處理
化學(xué)實(shí)驗(yàn)廢液可分為以下幾類:1含酸廢液;2含堿廢液;3含鉻化合物的廢液;4含銀化合物的廢液;5含汞、鋅、銅、鉛、錳等重金屬化合物的廢液;6含砷化合物的廢液;7含氰化物的廢液。
2.2 廢液處理的方法
(1)中和法含稀酸和稀堿的廢液相互中和,溶液pH達(dá)到6~8后排放。
(2)硫酸亞鐵法含鉻化合物的廢液可在酸性條件下,用FeSO4將含Cr(VI)廢液還原成Cr(Ⅲ),然后加人堿液,使其生成Cr(OH)3沉淀,靜置后分離,調(diào)節(jié)溶液pH為6~8后排放,少量廢渣可埋于地下。
(3)含銀化合物廢液可采用硫化納沉淀法處理。
(4)堿性沉淀法含有汞、鋅、銅、鉛、錳等重金屬化合物的廢液,在堿性條件(pH=8~10)下,可將重金屬離子轉(zhuǎn)化為氫氧化物或碳酸鹽沉淀后分離,將溶液調(diào)節(jié)pH為6~8后排放,少量廢渣可埋于地下。
(5)硫化物沉淀法在酸性(pH=3~4)條件下,加入Na2S,使廢液中的砷轉(zhuǎn)化為AS2S3沉淀,靜置分離后,將溶液調(diào)節(jié)pH為6~8后排放,少量廢渣可埋于地下。
(6)氧化還原法將含氰化物的廢液先加入混合堿液,使廢液中的金屬離子轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀后分離,然后調(diào)節(jié)溶液pH為6~8,加人過量NaCIO溶液或漂白粉使CN一氧化分解后排放。
3.化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的綠化管理
3.1 建設(shè)綠色實(shí)驗(yàn)室
綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)室就是以綠色化學(xué)理論為指導(dǎo),對環(huán)境無顯著毒性和副作用的實(shí)驗(yàn)室。綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)室要有良好的室內(nèi)環(huán)境,實(shí)驗(yàn)室布局要做到規(guī)范、科學(xué)、安全,保持實(shí)驗(yàn)室內(nèi)清潔衛(wèi)生。在選擇實(shí)驗(yàn)室臺面、通風(fēng)排氣設(shè)備、污水收集及循環(huán)利用、廢渣廢物處理設(shè)施建設(shè)中,要將環(huán)保作為重要考慮因素之一。要培養(yǎng)學(xué)生對環(huán)境、對實(shí)驗(yàn)室高度負(fù)責(zé)的主人翁精神,增強(qiáng)環(huán)境保護(hù)意識和法律意識,操作規(guī)范,節(jié)約藥品,注意循環(huán)使用和回收利用,盡量減少實(shí)驗(yàn)室污染物的排放和堆積,科學(xué)處理廢棄物和污染物,努力建立一個(gè)環(huán)境友好型實(shí)驗(yàn)室。
3.2 妥善處理基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的“三廢”
在基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備及教學(xué)過程中將會產(chǎn)生“廢氣、廢水、廢渣”,要做到隨時(shí)收集、集中處理和充分回收利用。實(shí)驗(yàn)教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中要嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)室規(guī)則,將廢物倒入指定容器,實(shí)驗(yàn)室管理人員要做好監(jiān)督和處理。通??梢圆捎靡韵绿幚矸椒ǎ瑥U氣: 一般氣體可直接排放,對于有毒有害及腐蝕性氣體,應(yīng)采用吸收中和或轉(zhuǎn)化等方法集中處理。例如:有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中使用大量的易燃、易揮發(fā)、有毒的有機(jī)溶劑鹵代烴、苯等,可以通過活性炭吸附塔處理后排放?;钚蕴课剿且环N高效率經(jīng)濟(jì)實(shí)用型有機(jī)廢氣的凈化與治理裝置; 是一種廢氣過濾吸附異味的環(huán)保設(shè)備產(chǎn)品。它采用自動化控制運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)計(jì),操作簡易、安全。具有吸附效率高、適用面廣、維護(hù)方便,能同時(shí)處理多種混合廢氣等優(yōu)點(diǎn)。適宜用作化學(xué)實(shí)驗(yàn)室排風(fēng),從綠色環(huán)保的角度看,非常具有操作性和推廣意義。該裝置目前已被中山大學(xué)和廣州中醫(yī)大學(xué)等高校應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)。廢液: 酸堿溶液在稀釋后相互中和再排放,含酚、鉻等有毒、致癌液體要經(jīng)過處理方可排出。對于有機(jī)廢液要進(jìn)行回收、轉(zhuǎn)化、燃燒等處理。廢渣: 對于無毒物,放入指定的地點(diǎn),有毒物應(yīng)積累后以固化形式深埋地下指定地點(diǎn)或送規(guī)定部門統(tǒng)一處理。要認(rèn)真研究實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物的利用空間,充分利用實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物,既減少環(huán)境污染,又節(jié)省實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)。
3.3 利用多媒體進(jìn)行模擬仿真
計(jì)算機(jī)模擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)是多媒體仿真在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的具體應(yīng)用,是一種化學(xué)試劑和儀器裝置“零投入”和“廢棄物零排放”的特殊實(shí)驗(yàn)方式,對部分有劇毒、易爆、危險(xiǎn)性大、易產(chǎn)生嚴(yán)重后果的錯(cuò)誤操作,或是由于設(shè)備復(fù)雜(投資大)、反應(yīng)周期長和操作條件苛刻、常規(guī)實(shí)驗(yàn)無法開展,但又是很重要的實(shí)驗(yàn),運(yùn)用計(jì)算機(jī)多媒體課件輔助教學(xué),以生動有趣的多媒體形式表現(xiàn)出來,不僅排除了這類實(shí)驗(yàn)對環(huán)境的污染和對人的危害,還可以達(dá)到激趣、誘思、循理之目的。
參考文獻(xiàn):
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中圖分類號:TN405文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1003-2738(2011)12-0284-01
摘要:大氣壓等離子體是一項(xiàng)新興的氣體污染處理技術(shù),已成為當(dāng)前環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文介紹了等離子體的概念及產(chǎn)生方法,概述了大氣壓等離子體技術(shù)在廢氣處理中的應(yīng)用進(jìn)展情況,并指出了今后大氣壓離子體處理廢氣的應(yīng)用研究方向。
關(guān)鍵詞:大氣等離子體;廢氣;處理技術(shù);應(yīng)用
一、引言
隨著工業(yè)現(xiàn)代化的不斷進(jìn)步和發(fā)展,排放到大氣中的硫氧化物、氮氧化物及有機(jī)廢氣等不斷增加,大氣污染造成的大氣質(zhì)量的惡化、酸雨現(xiàn)象、溫室效應(yīng)及臭氧層破壞足以威脅人類在地球上的生存和居住,其后果十分嚴(yán)峻,廢氣排放造成的環(huán)境污染問題逐漸引起人們的廣泛重視。廢氣處理指的是針對工業(yè)場所、工廠車間產(chǎn)生的廢氣在對外排放前進(jìn)行預(yù)處理,以達(dá)到國家廢氣對外排放的標(biāo)準(zhǔn)的工作。一般廢氣處理包括了有機(jī)廢氣處理、粉塵廢氣處理、酸堿廢氣處理、異味廢氣處理和空氣殺菌消毒凈化等方面[1]。大氣壓等離子體技術(shù)是一門新興的環(huán)境污染處理手段,其在廢氣處理應(yīng)用中具有成本低,效果好、操作簡單,無需高價(jià)格的真空系統(tǒng)等特點(diǎn),具有廣泛的應(yīng)用前景。本文主要研究的是大氣等離子體技術(shù)在廢氣處理方面的應(yīng)用進(jìn)展情況和可行性。
二、等離子體的研究現(xiàn)狀及特性
等離子體是一種電離狀態(tài)的氣體,它是由美國科學(xué)MUIR于1927年在研究低壓下汞蒸汽放電現(xiàn)象時(shí)命名的[2]。等離子體被稱作除固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)之外的第4 種物質(zhì)存在形態(tài),它是由大量的子、中性原子、激發(fā)態(tài)原子、光子和自由基等組成,但電子和正離子的電荷數(shù)必須體表現(xiàn)出電中性。常見的產(chǎn)生等離子體的方法是氣體放電,氣體放電等離子體主要分為以下幾種形式:①輝光放電;③介質(zhì)阻擋放電;④射頻放電;⑤微波放電。
大氣壓等離子體技術(shù)的實(shí)質(zhì)也就是氣體放電原理,氣體在電場作用下被擊穿而導(dǎo)電,由此產(chǎn)生的電離氣體叫做氣體放電等離子體[3]。我們把大氣壓等離子體分為平衡(熱)或非平衡(冷)等離子體兩大類。如今低氣壓等離子體己在材料處理領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,該種等離子體可產(chǎn)生用來刻蝕或沉積薄膜的高濃度活性粒子,然而在運(yùn)行低氣壓等離子體時(shí)也存在一些缺陷,像真空系統(tǒng)昂貴卻需要維修,處理材料的尺寸受到真空室大小的限制。大氣壓等離子體與低氣壓等離子體相比,具有成本低、操作方便、無需高成本的真空系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)。
三、大氣壓等離子體在廢氣處理中的應(yīng)用
隨著我國能源消費(fèi)的持續(xù)增長和機(jī)動車保有量的迅猛增加,大量煤、石油與天然氣等化石燃料消耗產(chǎn)生的二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx) 等廢氣排放到大氣中,環(huán)境大氣中NOx/SO2比例的改變影響著大氣酸沉降,進(jìn)而在特定條件下產(chǎn)生二次光化學(xué)污染,致使空氣中臭氧(O3)含量增加,并在空氣中形成大量二次細(xì)微顆粒物,給公眾健康及生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重危害。等離子體是近十多年發(fā)展起來的一門高度交叉的新學(xué)科,是集物理學(xué)、環(huán)境科學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)于一體的全新學(xué)科。大氣壓等離子體是一種新興的物理與化學(xué)相結(jié)合的廢氣處理技術(shù),如今該技術(shù)已成功應(yīng)用于工業(yè)鍋爐煙氣和汽車尾氣治理領(lǐng)域。大氣壓等離子體技術(shù)具有對廢氣凈化效率高、能耗低及無二次污染等特點(diǎn)。
(一)大氣壓等離子體分解氣態(tài)污染物的機(jī)理。
大氣壓等離子體分解氣態(tài)污染物的機(jī)理為:等離子體中的高能電子在大氣壓等離子體分解氣體污染物中起決定性的作用,數(shù)萬度的高能電子與氣體分子(原子)發(fā)生非彈性碰撞,巨大的能量轉(zhuǎn)換成基態(tài)分子(原子)的內(nèi)能,發(fā)生激發(fā)、離解以及電離等一系列物理和化學(xué)變化使氣體處于活化狀態(tài)。電子能量小于10ev時(shí) 產(chǎn)生活性自由基,活化后的污染物分子經(jīng)過等離子體定向鏈化學(xué)反應(yīng)后被脫除。而當(dāng)電子平均能量超過污染物分子化學(xué)鍵結(jié)合能時(shí),污染物氣體分子鍵斷裂,污染物分解,在大氣壓等離子體中可能發(fā)生各種類型的化學(xué)反應(yīng),反應(yīng)程度取決于電子的平均能量、電子密度、氣體溫度、污染物氣體分子濃度及共存的氣體成分。
(二)大氣壓等離子體處理廢氣裝置。
大氣壓等離子體在廢氣處理中應(yīng)用的機(jī)理是在等離子體中的高能電子、離子、自由基、激發(fā)態(tài)分子和原子等的作用下,將NOx與SO2被氧化成更易參與反應(yīng)和更易吸收的NO2和SO3,從而實(shí)現(xiàn)對廢氣的凈化處理。
圖1是模擬汽車尾氣和鍋爐煙氣同時(shí)脫硫脫硝所采用的大氣壓等離子體處理裝置示意圖。如圖所示,中心銅棒電極被聚四氟絕緣材料固定在放電管的中心且與高壓電源的高壓輸出端連接。銅棒處于放電管的中心能使介質(zhì)阻擋放電管內(nèi)等離子體更加均勻,另一方面可防止局部增強(qiáng)放電導(dǎo)致介質(zhì)層擊穿現(xiàn)象的發(fā)生,故會提高裝置的運(yùn)行時(shí)間。氯化鉀溶液作為外電極并與高壓電源的低壓輸出端相連。裝置的內(nèi)電極與電源的高壓輸出端相連,其位置在內(nèi)徑為16mm的右英管中心。銅棒放在石英放電管的中心是為了使管內(nèi)放電所產(chǎn)生的等離子體更加均勻分布,以及防止介質(zhì)層被擊穿,從而延長裝置的使用壽命。電源低壓輸出端與裝置外電極相連,它所采用的是0.2mol/L的氯化鉀溶液。儀器工作時(shí),比例一定的NOx與活性氣體(N2、O2、H2O)通過浮子流量計(jì)和氣體分配器進(jìn)入放電管,在線廢氣監(jiān)測儀Testo 360測定氮化物的濃度變化。在裝置放電區(qū)域或者氣體輸出管內(nèi),氮氧化物與活性氣體粒子會發(fā)生反應(yīng),經(jīng)檢定,廢氣通過裝置的處理凈化,得到的產(chǎn)物都是無污染的,可直接排放到大氣中。
圖1大氣壓等離子體處理廢氣裝置示意圖
四、大氣壓等離子體的應(yīng)用研究方向
為了實(shí)現(xiàn)大氣壓等離子體技術(shù)在廢氣處理的推廣應(yīng)用,今后應(yīng)加強(qiáng)深入研究大氣壓等離子體降解污染物的機(jī)理。大氣壓等離子體降解污染物是一個(gè)十分復(fù)雜的過程,而且影響這一過程的因素很多,雖然目前已有大量有關(guān)低溫等離子體降解污染物機(jī)理的研究,但還未形成能指導(dǎo)實(shí)踐的理論體系,使其工業(yè)應(yīng)用缺乏理論保障。其次要實(shí)現(xiàn)處理裝置的大型化與小型化雙向發(fā)展,處理裝置的大型化與小型化是等離子體技術(shù)今后發(fā)展的兩個(gè)方向。
五、結(jié)束語
隨著環(huán)境保護(hù)的深入發(fā)展,大氣壓等離子技術(shù)以其獨(dú)特而優(yōu)良的廢氣處理效果正日益獲得環(huán)保研究者的青睞,該技術(shù)可以用來治理二氧化硫、氮氧化物等給環(huán)境以及人類帶來嚴(yán)重危害的廢氣。大氣壓等離子體在廢氣處理方面的應(yīng)用價(jià)值很高,目前我國對該方面的研究還只處于初步階段,如果繼續(xù)對大氣壓等離子體在廢氣處理中的應(yīng)用展開深入研究,可為我國的大氣環(huán)境污染整治工作做出突出貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn):
【摘 要】本文對光伏產(chǎn)業(yè)鏈中從晶體硅錠制作到光伏應(yīng)用組件生產(chǎn)等工段工藝過程中產(chǎn)生的“三廢”進(jìn)行分析,對污染防治應(yīng)關(guān)注的相關(guān)問題進(jìn)行探討。
【關(guān)鍵詞】光伏產(chǎn)業(yè);三廢;污染防治
光伏即利用“光伏效應(yīng)”,使太陽光射到硅材料上產(chǎn)生電流直接發(fā)電。以硅材料的應(yīng)用開發(fā)形成的產(chǎn)業(yè)鏈條稱之為光伏產(chǎn)業(yè),從上游到下游依次包括多晶硅原材料生產(chǎn)、晶體硅鑄錠、切片、太陽能電池生產(chǎn)、太陽能電池應(yīng)用組件生產(chǎn)等工段,一般每個(gè)工段獨(dú)立成廠。由于太陽能具有可再生和環(huán)保等優(yōu)勢,近年來光伏產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展,2011年全球太陽能電池產(chǎn)量達(dá)到37.2GW,其中我國約13.0GW,占全球34.9%份額,成為世界第一大太陽能電池生產(chǎn)國。除上游的多晶硅原料生產(chǎn)已列入國家抑制部分行業(yè)產(chǎn)能過剩和重復(fù)建設(shè)的產(chǎn)業(yè)進(jìn)行“限產(chǎn)”外,一時(shí)間各種太陽能晶體硅片、電池和組件加工廠如雨后春筍在中國各地建設(shè)。然而,光伏產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)工序繁多,原輔材料涉及到的有毒有害藥品種類多,用量大,生產(chǎn)過程易對周圍環(huán)境造成影響。近日,浙江某晶體硅片生產(chǎn)公司涉嫌堆放污泥不當(dāng),受雨淋流入河道,造成河水氟化物超標(biāo)而導(dǎo)致大量魚類死亡,為光伏生產(chǎn)廠家的環(huán)保工作敲響了警鐘。由此,筆者根據(jù)光伏產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)及自身工作經(jīng)驗(yàn),就產(chǎn)業(yè)鏈中除多晶硅料生產(chǎn)外各工段工藝過程的“三廢”產(chǎn)生和環(huán)境保護(hù)工作應(yīng)關(guān)注的幾個(gè)問題進(jìn)行探討。
1. “三廢”產(chǎn)生特點(diǎn)簡析
1.1 生產(chǎn)廢水
光伏產(chǎn)業(yè)一個(gè)特點(diǎn)就是清洗工序次數(shù)較多,使用到的清洗溶劑多,主要有酸液、堿液、皂液和純水等,溶液使用到一定程度無法使用后便需外排,并可能帶入細(xì)碎的硅料及其表面殘余的切削液,形成生產(chǎn)廢水。各工序廢水按性質(zhì)可分成酸堿、含氟廢水、有機(jī)廢水和含硅微粒廢水4大類歸類進(jìn)行處理。此外,晶體硅鑄錠切片和電池片加工均有間接冷卻循環(huán)水系統(tǒng)的排水、純水制備反滲透濃水等清潔下水排放。各種廢水的產(chǎn)生情況詳見表1。
1.2 生產(chǎn)廢氣
光伏產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生的廢氣主要來自清洗過程揮發(fā)性酸或有機(jī)物揮發(fā)形成的酸霧、有機(jī)廢氣,特氣(硅烷、磷烷)燃燒殘余,以及絲印烘烤工序漿料中的有機(jī)物揮發(fā)等。廢氣性質(zhì)可按酸性廢氣、特殊廢氣、有機(jī)廢氣等3大類歸類配備相應(yīng)的處理設(shè)施進(jìn)行處理。各種廢氣的產(chǎn)生情況詳見表2。
1.3 生產(chǎn)廢渣(液)
光伏產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生的廢物產(chǎn)生量通常較大,按形態(tài)可分為固、液兩態(tài),按性質(zhì)可分為一般工業(yè)固體廢物和危險(xiǎn)廢物。各種廢物的產(chǎn)生情況詳見表3。
2. 污染防治對策探討
2.1雨污分流、清污分流、分質(zhì)處理
由于光伏產(chǎn)業(yè)廢水產(chǎn)生量大、類多、污染成分復(fù)雜,規(guī)劃建設(shè)廢水設(shè)施時(shí)應(yīng)遵循雨污分流、清污分流、分質(zhì)處理的原則,在廠區(qū)內(nèi)分別建設(shè)獨(dú)立的雨水、污水收集處理系統(tǒng)。
其中,雨水可經(jīng)雨水管道收集后排放;清潔下水無需處理,由獨(dú)立管道收集進(jìn)入專門水池貯存后用于廠區(qū)沖廁、綠化和道路澆灑等,剩余可接入雨水管道排放;廢水應(yīng)根據(jù)工程中來源、水質(zhì)的不同,由各自工藝設(shè)備流出后,劃分為含氟、酸堿、有機(jī)及含硅微粒廢水4類歸類收集。由表1得知,含氟和酸堿廢水的污染成分有交叉,有機(jī)和含微粒廢水污染成分有交叉,因此全廠可設(shè)置2套廢水處理設(shè)施:一套針對含氟、酸堿廢水,該流程可首先采用化學(xué)沉淀法去除含氟廢水中的氟,其原理為投加鈣鹽等化學(xué)藥品,形成氟化物沉淀或氟化物被吸附于所形成的沉淀物中而共同沉淀,其反應(yīng)原理如下: Ca2+ + 2F- = CaF2,而后提升進(jìn)入中和池和其他不含氟的酸堿廢水合并進(jìn)行中和處理。目前國內(nèi)廠家已廣泛應(yīng)用先進(jìn)的中和處理系統(tǒng),其采用計(jì)算機(jī)自動控制,系統(tǒng)對pH值十分靈敏,若高于或低于設(shè)定的pH值,則系統(tǒng)會自動加酸或加堿,保證出水達(dá)標(biāo)。第二套針對有機(jī)、含硅微粒廢水,采用混凝+生化法,具體為:兩類廢水共同匯入系統(tǒng)后先經(jīng)格柵去除大顆粒雜質(zhì),然后進(jìn)入混凝反應(yīng)池,通過投加絮凝劑進(jìn)行混凝反應(yīng),出水流入沉淀池進(jìn)行固液分離,去除懸浮物,而后進(jìn)入生化處理系統(tǒng)進(jìn)行處理,最后外排接入市政污水管網(wǎng)。此外,廠區(qū)生活污水宜接入生化處理系統(tǒng),不但可一并處理,而且可增加生產(chǎn)廢水中的碳源,增加其可生化性。
據(jù)調(diào)查,以上廢水處理基本方案在國內(nèi)著名光伏企業(yè)江西賽維LDK太陽能高科技有限公司得到了應(yīng)用,廢水經(jīng)處理后可以達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)三級標(biāo)準(zhǔn),符合城市污水處理廠接管水質(zhì),而后接入城市處理廠進(jìn)行處理,可保證其對區(qū)域環(huán)境影響不大。
2.2保證廠房和設(shè)備的密閉性,積極發(fā)展和使用成熟成套化廢氣處理設(shè)備
光伏工業(yè)廢氣產(chǎn)生量雖小,無需設(shè)置大型煙囪進(jìn)行排放,但種類多、污染物成分復(fù)雜,按性質(zhì)可分為酸性、特殊、有機(jī)和含塵廢氣,且產(chǎn)生點(diǎn)位較為分散,據(jù)實(shí)地調(diào)查,國內(nèi)多個(gè)光伏廠家廠內(nèi)均設(shè)置有十?dāng)?shù)個(gè)甚至數(shù)十個(gè)的排氣筒。
酸性廢氣現(xiàn)有的治理技術(shù)簡單、成熟,普遍采用吸收法,其在光伏產(chǎn)業(yè)已得到廣泛應(yīng)用。吸收法原理為通過抽風(fēng)機(jī)將廢氣經(jīng)管道抽進(jìn)設(shè)置于廠房外的吸收設(shè)備,常用NaOH溶液作為吸收劑,根據(jù)中和原理對廢氣進(jìn)行吸收,去除效率通常可達(dá)90~95%。
特殊廢氣主要來自PECVD(化學(xué)氣相沉積)工序使用的硅烷、氫氣和氨氣殘余。PECVD工藝設(shè)備末端一般配備尾氣處理裝置,采用天然氣作為燃燒氧化劑,進(jìn)行燃燒處理。機(jī)理為:
硅烷燃燒后產(chǎn)生副產(chǎn)物SiO2顆粒,故燃燒器末端通常設(shè)集塵機(jī)進(jìn)行收塵,而后進(jìn)入洗滌塔進(jìn)一步除塵,避免二次粉塵溢揚(yáng)污染。該處理工藝也是目前半導(dǎo)體工廠對PECVD工藝廢氣的普遍采用的方法,在天津、上海等地的芯片廠運(yùn)用較為普遍。根據(jù)《電子工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)“平板顯示器、電真空及光電子器件”編制說明》(征求意見稿)提供的案例,某已投產(chǎn)的LCD生產(chǎn)企業(yè)采用該法對PECVD工藝廢氣進(jìn)行處理,尾氣中的硅烷、氫氣呈現(xiàn)未檢出狀態(tài),氨氣可以滿足《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB14554-93)二級標(biāo)準(zhǔn)。
有機(jī)廢氣通常采取濃縮燃燒法或吸附法進(jìn)行處理。兩種方法在國內(nèi)市場目前均有成熟的成套設(shè)備,包括前者為沸石濃縮轉(zhuǎn)輪,后者為活性炭纖維吸附塔。根據(jù)《電子工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)“平板顯示器、電真空及光電子器件”編制說明》(征求意見稿)提供的案例,某企業(yè)采用沸石濃縮轉(zhuǎn)輪對有機(jī)廢氣進(jìn)行處理,凈化效率可達(dá)到88.9%~95.3%。
含塵廢氣采用常用設(shè)備布袋除塵器處理即可,其對粉塵的處理效率在98%以上,可將廢氣處理達(dá)到《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16279-1996)二級標(biāo)準(zhǔn)。
此外,光伏工廠的生產(chǎn)車間及化學(xué)品倉庫一般均為封閉負(fù)壓式的超潔凈室,涉及揮發(fā)反應(yīng)類化學(xué)品及氣體的工藝設(shè)備及流程基本上全封閉式操作,并采用密閉的管道直接輸送至工藝設(shè)備,氣體及藥品配送站設(shè)置有自動檢測、報(bào)警和緊急排氣系統(tǒng),可將泄漏的微量廢氣抽出進(jìn)行有組織排放??梢娭灰O(shè)計(jì)和管理得當(dāng),基本可消除了物料儲存和使用過程中的廢氣無組織排放源。
2.3建設(shè)合理的生產(chǎn)廢物臨時(shí)貯存場
光伏產(chǎn)業(yè)各類固體廢棄物產(chǎn)生量大、種類繁多,可根據(jù)廢物的性質(zhì),建設(shè)獨(dú)立的倉庫式危險(xiǎn)廢物暫存間和一般工業(yè)固廢暫存場,將廢物分類臨時(shí)貯存。
危險(xiǎn)廢物暫存間一般設(shè)置為倉庫式,建設(shè)前應(yīng)由有資質(zhì)的單位進(jìn)行設(shè)計(jì),場所的選址、設(shè)計(jì)、運(yùn)行、安全防護(hù)、監(jiān)測遵循《危險(xiǎn)廢物貯存污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18597-2001),并做防風(fēng)、防雨、防曬、防滲、防盜處理。各種廢物分類進(jìn)行存放暫存間內(nèi)部,對于水處理污泥等含水量較大的固態(tài)廢物宜采用防漏性較好PE編織袋袋裝堆存;廢酸等液體廢物宜采用專用桶桶裝存放,并設(shè)有放氣孔。
一般工業(yè)固廢暫存場暫存場設(shè)計(jì)和管理應(yīng)滿足《一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18599-2001),禁止其他危險(xiǎn)廢物和生活垃圾混入。
2.4做好應(yīng)急預(yù)案,防范環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事故
光伏產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)過程中需使用多種化學(xué)品,其中部分化學(xué)品具有易燃易爆和毒性,在運(yùn)輸、儲存、使用和管理過程中存在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。在突發(fā)性的事故狀態(tài)下,一旦發(fā)生爆炸或泄漏,勢必將危及人群和周圍自然環(huán)境。因此,應(yīng)采取下列風(fēng)險(xiǎn)防范措施:
(1)特氣室、有毒氣體及藥品配送站安裝有自動檢測、報(bào)警和緊急排氣系統(tǒng),平時(shí)將泄漏的微量廢氣抽出排放,一旦報(bào)警或發(fā)現(xiàn)問題立即自動切斷氣源,并啟動泄漏應(yīng)急處理設(shè)備進(jìn)行處理。
(2)設(shè)置事故應(yīng)急池,預(yù)防平時(shí)廢水的跑、冒、滲、漏或事故情況下廢水對周圍水環(huán)境造成影響。一旦發(fā)生廢水處理設(shè)施故障,應(yīng)立即停止生產(chǎn),并及時(shí)將未來得及處理的廢水引入事故應(yīng)急池,同時(shí)對廢水處理系統(tǒng)池進(jìn)行維修,修好后將事故應(yīng)急池中的廢水再導(dǎo)回廢水處理系統(tǒng)處理,杜絕廢水發(fā)生非正常排放。