利用低温等离子体+光氧化技术治理炼胶废气是一种新兴技术,文章介绍了该技术的原理和相关工程的工艺流程及治理效果,通过实际应用说明该技术对炼胶废气治理是有效的.
1概述
橡胶轮胎的生产制造是橡胶行业的主体部分,约占橡胶行业工业生产总值的90%以上。2014年,全世界汽车使用橡胶轮胎约30亿条,销售额为2200多亿美元。炼胶工序是轮胎生产的重要工序,生产过程中会产生大量废气,并且组分复杂。根据美国国家环保总局编制的《空气污染物排放系数汇编》(俗称AP一42),橡胶轮胎废气排放因子高达63种,其主要排放因子为颗粒物、非甲烷总烃、氨气、苯乙烯、硫化氢、二甲苯、甲硫醇、甲硫醚、羰基硫化物等物彻。除颗粒物、氨以及硫化以外,其他主要排放因子都可以归为挥发性有机物(VOCs)的范畴。VOCs不仅会造成大气污染,并且对人类健康危害巨大,会让人们感到头痛、恶心、呕吐、四肢乏力,甚至出现抽搐、昏迷。
橡胶轮胎VOCs废气具有浓度低、气量大、成分复杂等特点,国外VOCs废气治理技术分为物理回收技术和化学销毁技术两大类。物理回收技术包括压缩冷凝、吸附、吸收等,化学销毁技术包括热力(催化)燃烧、(催化)氧化、催化转化、生物转化等。
2炼胶废气治理工艺选择
目前,针对炼胶废气治理的方法主要有光氧化法、热力燃烧法、活性炭吸附法、催化氧化法、低温等离子体法。
3低温等离子体-光氧化技术特点介绍
3.1低温等离子体工艺原理
等离子体是继固态、液态、气态之后的物质第四态,随着电极两端外加电压的升高,电极之间的绝缘体(空气、玻璃、其他绝缘体)被击穿,产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体。当电压升高到一定值(N)的时候,达到电子和离子的运动极限值,达到这一极限叫等离子体。
根据试验测得等离子体的能级为15eV,有机污染物分子的能级小于11eV,因此等离子体完全有能力裂解污染物~-Y-7:的化学键。此外,空气中的H2O、O2分子
将污染物氧化为CO和H2O。光化学反应需要分子吸收特定波长的电磁辐射,受激产生分子激发态,然后会发生化学反应生成新的物质,或者变成引发热反应的中间化学产物。光化学反应的活化能来源光子的能量。
光化学氧化技术的核心:一是利用185nmUv/O。紫外线灯,产生高能紫外线光束照射废气,裂解气体中如苯、甲苯等的分子链结构,使有机或无机高分子污染物分子链在高能紫外线光束照射下,降解转变低分子化合物,如COHO等(如图2所示)。二是利用高能紫外线光束分解空气中的氧分子产生游离氧,因游离氧所携正负电子不平衡,所以需与氧分子结合,进而产生臭氧。众所周知,臭氧对有机物具有极强的氧化作用,可氧化部分大部分有机物和处于激活状态的短链小分子有机物,对有饥气有较好的清效果(如图3所示)。
3.3低温等离子体+光氧化
低温等离子体+光氧化则是等离子体技术与氧化的强强联合,等离子体与催化剂的协同作用可更好地去除废气中的恶臭气体,提高污染物去除效率。在等离子体装置中,部分污染物不是完全转化为CO2和H2O等物质,而是生成短链小分子有机物或其他活生态物质,这些物质接下来再进入光解氧化设备,在紫外线和臭氧的共同作用下,被完全氧化,形成最基本的CO2、H2O等无机污染物。
3.4工艺流程简介
根据工程净化要求并实现废气净化目标,考虑等离子体技术和光化学氧化技术的适用范围和最佳运行状态,一般以“低温等离子体+光氧化”组合工艺为主处理系统,在该组合工艺前端增加旋流板塔,在末端设置喷淋洗涤塔,从而获得适用性好、处理能力强、操作简单的“旋流板塔+等离子体+光氧化+喷淋洗涤”系统处理工艺。