化工企业废气治理研究进展

山东化工

・４６・

ＳＨＡＮＤＯＮＧＣＨＥＭＩＣＡＬｌＮＤＵＳ’ＩＲＹ

２０１４年第４３卷

化工企业废气治理研究进展

孙冠１，骆骅２，李杨２

（１．富阳市环境保护局，浙江富阳３１１４００；２．杭州康利维环保科技有限公司，浙江杭州３１００３２）

摘要：化工企业废气排放数量大、种类多、有毒有害，是一个亟待解决的环境问题。本文阐述了目前国内外较成熟的化工废气处理技术物理一化学方法、生物法，可以有效地减轻化工行业废气污染程度，更好的保护环境。关键词：化工企业废气；物理一化学法；生物法中图分类号：Ｘ７０１

文献标识码：Ａ

文章编号：１００８—０２１Ｘ（２０１４）０１一００４６—０２

ＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＣｈｅｍｉｃａｌｉＩｎｄｕｓｔｒｙ

ＷａｓｔｅＧａｓＴｒｅａｔｍｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ

ＳＵＮＧｕａｎｌ，ＬＵＯ

Ｈｕａ２，ⅡＹａｎ９２

３１１４００，Ｃｈｉｎａ；２．ＨａｎｇｚｈｏｕＫａｎｇｌｉｗｅｉ

（１．ＦｕｙａｎｇＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＢｕｒｅａｕ，Ｆｕｙａｎｇ

ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈ锄ｇｚｈＯＵ

ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｂｌｅｍ

３１００３２，Ｃｈｉｎａ）

ｂｅｓｏｌｖｅｄｓｉｎｃｅｔｈｅｙｔｙｐｉｃａｌｌｙｃｏｎｔａｉｎ

ｔｒｅａｔｍｅｎｔ

ｏｕｒ

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｎｔｒｅａｔｅｄｃｈｅｍｉｃａｌｉｎｄｕｓｔｒｙｗａｓｔｅ

ｇａｓｅｓ眦ａｌｌ

ｔｏ

ｌａｒｇｅｑｕａｎｔｉｔｙａｎｄｖａｒｉｅｔｙ，ｐｏｉｓｏｎｏｕｓａｎｄｈａｒｍｆｕｌ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌ—ｃｈｅｍｉｃａｌ，ｍｉｃｒｏｂｉａｌ

ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｆｏｒｒｅｍｏｖｉｎｇｔｈｅ

ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｋｅｙ

ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ

ｆｒｏｍｔｈｅｗａｓｔｅｗａｔｅｒｓ，ｗｈｉｃｈ

ｃａｎ

ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅｄｕｃｅｇａｓｐｏｌｌｕｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｔｅｃｔ

ｗｏｒｄｓ：ｃｈｅｍｉｃａｌｉｎｄｕｓｔｒｙ

ｗａｓｔｅ

ｇａｓ；ｐｈｙｓｉｃａｌ—ｃｈｅｍｉｃａｌ

ｐｒｏｃｅｓｓ；ｍｉｃｒｏｂｉａｌｐｒｏｃｅｓｓ

伴随着人民群众日益增长的物质文化需求，社会各行业发展迅猛，化工行业亦不例外。在全球范围内化工企业蓬勃发展的同时，随同的环境大气污染问题也日益突出。目前关于化工企业废气的来源主要有两方面，包括生产工艺中反应原料在物化、生化反应过程中产生的气体，也包括间接的来源于生产过程中原料存储、输送作业中散发的有污染物的气体。化工企业废气往往排放数量大、种类繁杂、有毒有害、有臭味，有的氟氯化物甚至可以直接破坏大气臭氧层，严重制约着社会循环经济发展并威胁人们的正常生活。面对化工废气排放造成的社会、环境问题，如何有效合理的控制和解决问题成为环境工作者的关注焦点。随着国内外科研工作者多年的深入和广泛研究，目前形成的较成熟的废气治理技术有物理一化学法和生物法两大类。

物质碘代甲烷，发现该法对碘代甲烷的去除率高达９８．１％。Ｈａｊｉｚａｄｅｈ等【３１利用废物高温分解得到的活性炭对焚烧炉烟道中的氯代废气进行吸附试验，发现活性炭对有毒物质ＰＣＤＤ和ＰＣＤＦ的去除率分别达到８５％、４１％。由于该工艺中利用了废物的二次产物活性炭，并对有毒气体二嗯英等有较好的吸附效果，尽管目前仍处于试验阶段，具有良好的应用前景。不同于活性炭，作为一种硅铝酸盐，沸石具有独特的孔结构，孔内各种离子和电荷的分布造成了该物质具有特殊的极化电场，并有较强的吸附能力和选择性。Ｎｅｄｅｌｊｋｏｖｉｅ等Ｈ１在构建合成膜对废气处理的实验中发现，采用ＰＥＢＡＸｌ６５７材质纤维和表面经过沸石处理的合成膜对废气中二氧化碳和其他有毒害气体分离具有很好的效果。

１．２

吸收法

吸收法在化工行业的废气处理中运用广泛，通常利用废

１物理一化学法

在传统的化工企业废气处理过程中，往往运用物理、化学的原理对排放废气进行处理，该法对于净化中、高浓度污染废气有不错的效果。在研发和具体的应用过程中，逐渐形成了吸附、吸收、焚烧氧化、放电等离子体、光催化氧化法等具体废气处理技术工艺。

１．１

气组分污染物在液体中的溶解度或者可与吸收剂发生化学反应的特点，分离污染物，达到废气净化的目的。化工行业往往产用水和表面活性剂等液体类物质对排放废气进行吸收，具有很好的净化效果哺】。林丰等∞ｏ在小型化工企业氮氧化物废气治理过程中，选用了酸性尿素溶液作为吸收液还原吸收高浓度氮氧化物废气，取得了不错的效果，经两级吸收塔吸收后，废气中的氮氧化物浓度由２８５７～４２８５ｍｇ／Ｌ降为８５．７—１２８ｍｇ／Ｌ，排放速率在０．２９９～０．４５ｋｇ／ｈ之间，达到了国家大气污染物的排放标准。

吸附法

吸附法中采用的吸附剂可以从气相或者液相中将有毒、

有害的污染物成分吸附掉。目前应用较广的吸附剂有孔状结构的活性炭和沸石，以及具有较快材料传质速率的纤维状的合成材料。李秀玲等…制备核桃壳活性炭对典型恶臭气体硫化氢进行吸附，发现活性炭脱硫容量高，性能好。类似

１．３焚烧氧化法

一般使用该法处理化工行业排放的有毒有害且无回收利用价值的废气，根据有机物的完全燃烧可以生产二氧化碳

地，Ｇｏｎｚ６１ｅｚ—Ｇａｒｃｌａ掣２’则采用核桃壳活性炭吸附放射性

收稿日期：２０１３—１１—２６

作者简介：孙冠（１９８１一），硕士，工程师。

万方数据

第１期

孙冠，等：化工企业废气治理研究进展

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和水的成分，同时释放大量热，可以回收热能加以利用。该法净化彻底，针对化工企业某些特殊废气处理具有较好的效果。在具体工艺研发进程中，逐渐演变了添加各种催化剂等使得该法进行的条件优化，从而提高效率。周红等【７’焚烧有毒有害废气处理试验发现，废气中的氮氧化物和氯化氢在吸收塔中均达到较高的去除效率，其中粉尘的去除率达９２％，氮氧化物的去除率平均５８％，最高的可达８０％，氯化氢的去除效率平均可达８７％，效果明显。兰瑞勃等哺１介绍ＰＴＡ装置产生的高浓度污染废气通过废气处理设备高温焚烧后排放，可以最大程度地减少空气污染，同时采用溴化氢替代四溴乙烷作为催化剂可以很好的降低排放尾气的溴含量。

１．４放电等离子体法

放电等离子体法是目前公认有效的处理有害气体的方法之一，通过高压放电获得非热平衡等离子体，可得到大量的高能电子和活性粒子，能够破坏碳一氢、炭一炭键，进而使得废气污染物分子发生置换反应，得到无害终产物水和二氧化碳一。１…。翁棣等¨ｕ应用脉冲电晕法处理含苯废气实验中发现，电压为１４０ｋＶ、混合电晕时苯的去除率达到８２．７３％，脉冲电晕技术处理低浓度有机废气效果较好。Ｃｈｏｉ等¨２１在研究热等离子体技术裂解ＰＦＣｓ实验中发现，该法对于污染物的破坏力高达９６％，效果非常明显。类似地，Ｄｕ等¨副对

儆性橙７脱色的研究中发现，气液滑动弧放电等离子体技术

处理吐２５ｍｉｎ后，污染物溶液中的脱色率高达９９％，实验效果很好。该法因为具有较高的效率而被人们广泛研究。

１．５光催化氧化法

光催化氧化法是利用一些金属氧化物在光照条件下可以产生自由基活性物质，其高氧化性可以使得废气中的污染物在较低条件下反应生成简单无毒害物质。该法因其化学稳定性好、运行成本低、无二次污染等特点而备受广大科研工作者的关注。目前应用较成熟的金属氧化物，如半导体材料ＴｉＯ：、ＺｎＯ等。段晓东等ｕ＂对废气中苯系物的降解研究中发现，以粒径２０．７ｎｍ的ＴｉＯ：为催化剂、甲苯初始质量浓度为２００ｍｇ／ｍ３、体系湿度４５％、温度２０—５０℃、反应时间为６０ｍｉｎ的条件下，甲苯的去除率可达７６％以上。蒋翠珍

掣坫３等用催化氧化法处理氯甲烷废气，以１Ａ１２０，为载体催

化剂，在温度为３５０。Ｃ、空速４８００ｈ～、空气和废气体积比为１５时，氯甲烷转化率和总烃转化率均大于９９％。

２生物法

生物法近年来在化工行业废气治理过程中应用的愈加

频繁。该法主要利用微生物自身代谢过程中可以将废气中

有毒害的污染物转变成简单的小分子量物质。同时生物法处理废气具有处理量大、处理成本低、无二次污染等优点而被广大科研工作者深入研究和开发。当前已将较成熟的生物法处理废气技术有生物吸收、生物滴滤池和生物过滤法等。

２．１

生物吸收法

生物吸收法过程中，生物悬浮液可借助压力喷淋，从而

使得化工企业排放的废气污染物转入水相。吸收废气中污染物的生物悬液可以通过活性污泥池处理进行再生利用，而

废气中的污染物则可被污泥池中的活性物质去除。日本某

铸造厂利用生物吸收法处理含有酚、乙醛等物质的废气，设备装置采用两段洗涤塔，该法对废气中污染物的去除率较高

万方数据

（＜９５％）‘撕】。Ｒｉｔｃｈｉｅ等‘１７１应用改造的方法对含苯酚的废气进行处理，当废气流量为２１—１９４ｍｇ／ｈ，污染物浓度为６５０—８５０ｍｇ／ｍ３，生物吸收处理后废气中苯酚的去除率高达

９９％。

２．２

生物滤池

生物滤池法在废气处理中的研究，最早见诸于Ｊｅｎｎｉｎｇｓ

等ｎ引在莫诺特方程基础上提出的关于生物滤池中单组分、非吸附性的和可生化降解的气态有机物去除率的数学模型。该法主要是将经过预湿处理的废气通人生物滤池，路经由有机堆肥、肥沃土壤、木屑等具有生物活性的填料层，其中废气污染物在转移过程中可以由气相到生物层，填料层中的微生物可以对此进行氧化分解。产生的小分子物质可以从生物滤池顶部排出。刘建伟等ｍ１采用接种Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ

ｃａｎｄｉｄｕｓ

和Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍｆｒｅｑｕｅｎｔａｎｓ的生物滤池处理废气苯乙烯，苯乙烯的进气质量浓度为２００～８００ｍｇ／ｍ３时，该真菌生物滤池的最大去除能力可达６６．７８９／（ｍ３・ｈ），表现了较好的处理效果。李清雪等Ⅲ１研究表明，在实验温度为２０～３０℃，进气中二甲苯浓度２００—８００ｍｇ／ｍ３，容积负荷６．２—２４．７ｍｇ／Ｌ・ｈ，时间１１７ｓ，投配液量４０Ｌ／ｈ，对二甲苯的去除率可达７４％

一１００％。

３展望

化工行业的废气一直是个重要的环境问题，面对废气排放造成的大面积污染，废气治理技术迫在眉睫，目前已经成熟的物理一化学，生物法废气处理工艺，可以有效地减轻化工行业废气污染程度，更好的保护环境。不过废气污染治理仍是任道而重远，还需要不断的探索和优化废气处理工艺。

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（下转第４９页）

第１期

赵姗姗，等：莱茵衣藻制氢的研究进展

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来改变其产氢率。另外，在莱茵衣藻培养基中加入外源葡萄糖，改变培养基的ｐＨ值，温度，通风状况和培养基中的氮元素，铁元素等成分也会影响莱茵衣藻产氢量。

理，结合发酵制氢及化学制氢的方法，相信将来衣藻产氢一定会满足工业生产和人们生活的要求。

参考文献

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ｇｒｅｅｎ

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２．２基因工程在衣藻制氢中的应用

豆血红蛋白作为氧气载体有快速的氧周转率和极高的氧亲和力，能促进氧气在细胞的扩散并将氧气及时运输给呼吸作用，因此有研究口１将豆血红蛋白转入衣藻叶绿体中表达，利用豆血红蛋白与氧气可逆结合的性质，尝试在衣藻叶绿体中模拟大豆根瘤细胞的环境，创造一个低氧气环境的同时，结合部分抑制ＰＳＨ活性的措施，提高光合电子传递效率，提高衣藻产氢效率。

ａｌｇａｅ

ｔｏ

ｓｕｌ矗ｉｒｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙ：ｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｓａｎｄ

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ｐｈｏｔｏｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｈｙｄｒｏｇｅｎｇａｓｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｉｎａｃｔｉｖａｔｉｏｎ

ｏｆ

ｏｘｙｇｅｎ

２．３绿藻和发酵细菌结合起来在一定的条件下制氢效率的研究

Ｇｈｉｒａｒｄｉ等人∞３指出，将绿藻和厌氧细菌结合起来在一定的条件下可以提高制氢的效率。在光反应器中培养的绿藻可以制氢，它们的生物质可以用作发酵罐中厌氧细菌发酵的底物。厌氧细菌将生物质分解成氢和小分子有机物，后者可以用于绿藻生长和淀粉积聚。目前研究的利用光能产生氢气的光合细菌主要是紫色非硫细菌，在光反应器中将绿藻和紫色非硫细菌共同培养，使得光反应器中产生氢的效率进一步提高。

ｅｖｏｌｕｔｉｏｎｉｎ

ｇｒｅｅｎ出ａ

Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ

ｒｅｉｎｈａｒｄｔｉｉ［Ｊ］．Ｐｌａｎｔ

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ＳｏｃＲｅｖ，２００９，

３展望

通过改变氢化酶的活性，研究衣藻突变体，将外源基因导人衣藻细胞等方法对衣藻不断地进行改造，希望得到较高

ｈｙｄｒｏｇｅｎ—ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ

ｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．Ｃｈｅｍ

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氢气产量的菌株。随着分子生物学和基因工程等学科对衣

藻产氢研究的不断深入，从根本上了解衣藻产氢的分子机

（本文文献格式：赵姗姗。苏忠亮．莱茵衣藻制氢的研究进展［Ｊ］．山东化工。２０１４。４３（１）：４８—４９．）

（上接第４７页）

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