工業生產過程排出來的有害氣體種類很多，主要有硫氧化物、氮氧化物、鹵化物、碳氧化物及碳氫化合物等。氣態污染物是以分子狀態存在的，因此，工業廢氣、煙氣多為氣體混合物。氣體淨化技術是使氣態污染物從氣流中分離出來或者轉化成無害物質的方法與措施。氣體混合物的淨化方法根據不同的作用原理一般可以分為三大類：吸收法、吸附法和催化轉化法。
基本介紹
- 中文名：氣態污染物淨化
- 外文名：Gaseous Pollutant Purification
- 套用學科：生態環境
- 適用領域範圍：大氣污染控制
- 方法：吸收法、吸附法和催化轉化法
- 套用：氣態污染物
釋義,吸收法淨化氣態污染物,吸附法淨化氣態污染物,催化轉化法淨化氣態污染物,氣態污染淨化技術,
釋義
氣態污染物的處理方法有高空稀釋排放和淨化處理兩種方法。淨化處理氣態污染物又可分為物理方法、生物方法和化學方法。物理方法包括水洗法、冷凝法和吸附法等；化學法處理包括燃燒法、氧化法、化學吸收法等；生物法是用活性污泥培養菌種，分解消化有害氣體。在實際工程中，多採用化學吸收的方法治理氣態污染物。氣體混合物的淨化方法根據不同的作用原理一般可以分為三大類：吸收法、吸附法和催化轉化法。
吸收法淨化氣態污染物
吸收法淨化氣態污染物是廢氣與選定的液體緊密接觸，其中的一種或多種有害組分溶解於液體中，或者與液體中的組分發生選擇性化學反應，從而將污染物從氣流中分離出來的操作過程。氣體吸收的必要條件是廢氣中的污染物在吸收液中有一定的溶解度。吸收過程中所選用的液體稱為吸收劑(液)，或稱為溶劑。被吸收的氣體中可溶解的組分稱為吸收質，或稱為溶質，不能溶解的組分稱為惰性氣體。
吸收分為物理吸收和化學吸收兩種。前者比較簡單，可以視為單純的物理溶解過程。例如用水吸收氯化氫或二氧化碳等。化學吸收是在吸收過程中吸收質與吸收劑之間發生化學反應，例如用鹼液吸收氯化氨或二氧化硫，或者用酸液吸收氨等。
用吸收法淨化氣態污染物不僅效率高，而且還可以將某些污染物轉化成有用的產品進行綜合利用。例如用15%～20%二乙醇胺水溶液吸收石油煉製尾氣中的硫化氫，可以再製取硫黃。因此，吸收法被廣泛地用於氣態污染物的淨化。含SO2、H2S、NOX、HF等污染物的廢氣都可以經過吸收法去除有害組分。由於廢氣量大、成分複雜、污染物濃度低而吸收效率和吸收速率一般又要求比較高，所以物理吸收往往達不到排放標準，多採用化學吸收來淨化氣態污染物。
吸收法淨化氣態污染物是使污染物從氣相轉移到液相的傳質過程，故又稱之為濕式淨化法。吸收的逆過程為解吸。物理吸收過程中，吸收和解吸同時存在。在吸收過程開始時，吸收液中吸收質濃度很低，吸收速率大於解吸速率。隨著吸收過程的進行，解吸速率逐漸增大，最終吸收速率與解吸速率相等，溶液達到了飽和狀態。物理吸收是可逆的，降低溫度、提高壓力，有利於吸收；反之，則有利於解吸。化學吸收中發生的化學反應若是不可逆反應，就不能解吸，或解吸出來的不是原吸收質而是反應產物。若反應產物性質穩定，則可降低液相中吸收質濃度，有利於吸收。一般來說，化學反應的存在能提高吸收速率，並使吸收的程度更趨於完全。
吸收後的吸收液稱為富液，富液需要進一步處理，以免造成二次污染。或者通過解吸，回收吸收質，並使吸收液恢復吸收能力而重複使用。
吸附法淨化氣態污染物
吸附是利用多孔性固體物質表面上未平衡或未飽和的分子力，把氣體混合物中的一種或幾種有害組分吸留在固體表面，將其從氣流中分離而除去的淨化操作過程。具有吸附能力的固體物質稱為吸附劑，被吸附到固體表面的物質稱為吸附質。
吸附淨化屬於乾法工藝，它與濕法，例如吸收淨化法相比，具有工藝流程簡單、無腐蝕性、淨化效率高、一般無二次污染等優點。吸附不僅用於廢氣的淨化，也廣泛地用於污水的處理。在大氣污染控制中，吸附過程能夠有效地分離出廢氣中濃度很低的氣態污染物。例如低濃度SO2及NO2尾氣的淨化，吸附淨化後的尾氣能夠達到排放標準，分離出來的污染物還可以作為資源回收利用。因此，吸附淨化法在廢氣治理中有著十分重要的地位。
催化轉化法淨化氣態污染物
在生產實踐過程中，人們發現在化學反應中加入某種物質而使化學反應速度發生明顯變化，或者使反應方向改變，而被加入的物質在反應前後的量及其化學性質並不發生任何變化，這樣的物質叫做催化劑。催化劑在化學反應過程中的作用叫做催化作用。
催化轉化法是利用催化劑的催化作用，使廢氣中的污染物轉化成無害物，甚至是有用的副產品，或者轉化成更容易從氣流中分離而被去除的物質。前一種催化轉化操作直接完成了對污染物的淨化過程，而後者則還需要附加吸收或吸附等其他操作工序，才能實現全部的淨化過程，例如在處理高濃度的SO2尾氣時，以五氧化二釩為催化劑，在其作用下SO2氧化成SO2，用水吸收製取硫酸，而使尾氣得以淨化。利用催化轉化法淨化氣態污染物，一般是屬於前一種過程，即在催化劑作用轉化成無害的物質。
氣態污染淨化技術
① 二氧化硫淨化技術
二氧化硫是主要的大氣污染物，曾經在一些國家造成過多起重大的大氣污染事件，因此國內外對SO2控制技術進行了大量的研究，目前研究的煙氣脫硫方法已有100多種，其中用於工業的有十幾種。煙氣中因SO2含量不同，可分為兩種：一般SO2含量在2%以上的為高濃度煙氣，主要來自金屬冶煉及化工過程；而SO2含量在2%以下的為低濃度煙氣，主要來自燃料燃燒過程。高濃度SO2煙氣直接用來製取硫酸，因此，這裡僅討論燃燒煙氣中低濃度SO2的淨化方法。這類煙氣的特點是SO2濃度低，大多數為0.1%～0.5%，排放量大。
煙氣脫硫方法通常有兩種分類方法：一是根據在脫硫過程中生成物的處置分為拋棄法和回收法；二是根據脫硫劑的形態分為乾法和濕法。
目前拋棄法在技術上比較成熟，經濟上也容易被接受。乾法是利用固體吸附劑或催化劑脫除煙氣中的S02；濕法則是採用水或鹼性吸收液或含觸媒離子的溶液吸收煙氣中的SO2。乾法脫硫淨化後煙氣溫度降低很少，由煙囪排人大氣時利於擴散，生成物容易處理，但反應速度較慢；而濕法脫硫效率高，反應速度也快，但生成物是液體或泥漿，處理較為複雜，而且煙氣在吸收過程中溫度降低較多，不利於高煙囪擴散與稀釋；噴霧乾燥法是將吸收劑漿液噴入煙流中進行吸收，高溫煙氣使吸收液中水分蒸發，生成物呈乾粉狀，易於收集。
② 氮氧化物的淨化技術
氮氧化物種類很多，有NO、N20、NO3、NO2、N203、N204、N2O5等，總稱NOx。造成大氣污染的主要是NO和NO2。主要來自燃料的燃燒過程、機動車排氣及硝酸生產等過程。
淨化煙氣中的氮氧化物又簡稱為煙氣脫氮，或煙氣脫硝。淨化煙氣和其他工業廢氣中氮氧化物的方法也很多。按照淨化作用原理可分為催化還原、吸收和吸附等三大類。而按工作介質又可分為乾法和濕法兩大類。以下按乾、濕兩大類來概括一下煙氣脫氮的常用方法。
③ 其他氣態污染物淨化技術
氣態污染物種類很多，本節將分別介紹幾種工業廢氣的淨化技術，主要有工業有機廢氣、含氟廢氣、酸霧、含重金屬廢氣以及一些有毒有害廢氣的淨化技術。
