化學清洗過程產(chǎn)生的氣態(tài)污染物主要有:二氧化硫、氮氧化物、硫化氫、氟化氫、氯氣、氯化氫、碳氫化合物等氣體。如果對這些氣態(tài)污染物不加以嚴格控制排放,或不加以無害化處理,任其排入大氣之中,勢必對人體健康和大氣環(huán)境造成不同程度的破壞,因此對它們的處理勢在必行。

目前,國內(nèi)對氣態(tài)污染物的處理方法主要有吸收法、吸附法、催化法、燃燒法及冷凝法等。處理方法的選擇取決于有害氣體的化學和物理性質(zhì)、濃度、排放量、排放標準。

(1)吸收法

當氣---液相接觸時,利用氣體中的不同組分在同一液體中的溶解度不同,可使氣體中的一種或數(shù)種溶解度大的組分進入到液相中,使氣相中各組分的相對濃度發(fā)生改變,氣體即可得到分離凈化,這個過程稱為吸收。吸收法就是根據(jù)這一原理,采用適當?shù)囊后w作為吸收劑,使含有害物質(zhì)的廢氣與其接觸,廢氣中的有害物質(zhì)被吸收于吸收劑中而得到凈化的一種處理方法。在吸收法中,用來吸收氣體中有害組分的液體叫作吸收劑,被吸收的組分稱為吸收質(zhì),而吸收了吸收質(zhì)后的液體叫做吸收液。

在吸收過程中,依據(jù)吸收質(zhì)與吸收劑是否發(fā)生化學反應,可將吸收分為物理吸收與化學吸收。前者在吸收過程中發(fā)生的是純物理過程,如用水吸收二氧化碳或吸收二氧化硫等;而后者在吸收過程中常伴隨有明顯的化學反應發(fā)生,如用堿液吸收二氧化碳、用酸液吸收氨等。化學反應的存在增大了傳質(zhì)系數(shù)和吸收推動力,加大了吸收速率,因而在處理以氣量大、有害組分濃度低為特點的各種廢氣時,化學吸收的效果要比單純物理吸收好得多,因此在用吸收法處理氣態(tài)污染物時,大多采用化學吸收法。

吸收法中吸收劑的選擇直接影響著吸收的效果。一般來說,所選用的吸收劑應該具有如下特點：
a.吸收容量大,即在單位體積的吸收劑中吸收有害氣體的數(shù)量要大；
b.選擇性高,即對有害氣體選擇吸收能力要強；
c.飽和蒸氣壓低,以減少因揮發(fā)而引起的吸收劑的損耗;
d.沸點要適宜,尤其是在需要采用蒸餾法除去吸收劑中積累的雜質(zhì)時,過高的沸點將給蒸餾帶來操作困難；

e.其他性質(zhì),如粘度要小,熱穩(wěn)定性要高,腐蝕性要小,以及應廉價易得。

根據(jù)上述原則,吸收法中常用的吸收劑包括水、堿液、酸液、有機溶劑等。水適用于去除溶于水的有害氣體,如氯化氫、氨、二氧化硫、氰化氫等;堿液(如燒堿溶液、石灰乳、氨水等)適用于去除酸性氣體,如二氧化硫、氮氧化物、硫化氫等;酸液(如硫酸溶液)主要用于堿性氣體如氨的去除;有機溶劑(如碳酸丙烯酯、N甲基吡咯烷酮、甲醇等)可有效地去除廢氣中的二氧化碳和硫化氫。

吸收法由于具有效率高、應用范圍廣等特點,已廣泛用于有害氣體的處理,如含SO2、HS、FF和NO2等的廢氣,都可以用吸收法凈化。但由于吸收是將氣體中的有害氣體物質(zhì)轉(zhuǎn)移到吸收劑中,因此還要對吸收液進行處理,否則容易引起二次污染。

(2)吸附法

由于固體表面上存在著未平衡的分子引力或化學鍵力,因此當其與氣體接觸時,就能吸引氣體分子,使其濃集在固體表面上,這種現(xiàn)象稱為吸附。

吸附法就是利用固體表面的這種性質(zhì),使廢氣與大表面多孔性固體物質(zhì)相接觸,將廢氣中的有害組分吸附在固體表面上,使其與氣體混合物分離,達到凈化目的的一種方法。具有吸附作用的固體物質(zhì)稱為吸附劑,被吸附的氣體組分稱為吸附質(zhì)。根據(jù)吸附作用力的不同,吸附可分為物理吸附與化學吸附。前者是分子間力作用的結(jié)果,后者則是固體表面分子與氣體分子間形成了化學鍵的結(jié)果。當前的吸附治理大多應用物理吸附同吸收法一樣,如何合理選擇與利用高效吸附劑,對提高吸附法的效果起著關鍵作用。通常,吸附法中所使用的吸附劑應具有以下一些特點：

a.大的比表面積和孔隙率;
b.良好的選擇性;
c.吸附能力強,吸附容量大;
d.易于再生;
e.機械強度大,化學穩(wěn)定性強,熱穩(wěn)定性好,耐磨損,壽命長;
f.廉價易得。

吸附凈化法的凈化效率高,特別是對低濃度氣體仍具有很強的凈化能力。因此,吸附法特別適用于排放標準要求嚴格或有害物濃度低,用其他方法達不到凈化要求的氣體凈化,常作為深度凈化手段或在聯(lián)合應用幾種方法的終控制手段。

(3)催化法

催化法凈化氣態(tài)污染物是利用催化劑的催化作用,使廢氣中的有害組分發(fā)生化學反,并轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)或易于處理和回收利用的物質(zhì)的一種方法。

催化法包括催化氧化和催化還原兩種方法,主要用于SO2和NO2的去除。該法凈化效率高,凈化效率受廢氣中污染物濃度的影響較小,而且在治理過程中無需將污染物與主氣流分離,可直接將主氣流中的有害物轉(zhuǎn)化為無害物,避免了二次污染。但所用催化劑價格往往比較昂貴,操作要求較高,廢氣中的有害物質(zhì)很難作為有用物質(zhì)進行回收,是該法存在的缺點。

(4)燃燒法

燃燒是伴隨有光和熱的激烈化學反應過程,在有氧存在的條件下,當混合氣體中可燃組分濃度在燃燒極限范圍內(nèi)時,一經(jīng)明火點燃,可燃組分即可進行燃燒。燃燒法是把含有可燃有害組分的混合氣體加熱到一定溫度后,使組分與氧反應,進行燃燒;或在高溫下氧化分解,從而使有害組分轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。該方法主要用于碳氫化合物、一氧化碳、瀝青煙、黑煙等有害物質(zhì)的浄化處理。使用中的燃燒浄化方法有三種,即直接燃燒、熱力燃燒和催化燃燒,分別介紹如下:

a.直接燃燒將廢氣中的可燃有害組分當作燃料直接燃燒掉,因此只適用于凈化含可燃性組分濃度較高,或有害組分燃燒時熱值較高的廢氣。該法安全、簡單、成本低,但不能回收熱能。

b.熱力燃燒熱力燃燒是利用輔助燃料燃燒放出的熱量,將混合氣體加熱到要求的溫度,使可燃的有害物質(zhì)進行高溫分解變?yōu)闊o害物質(zhì)。熱力燃燒可用于可燃性有機物含量較低的廢氣及燃燒熱值低的廢氣治理,可同時去除有機物及超微細顆粒。其結(jié)構(gòu)簡單,占用空間小,維修費用低,但操作費用高,有回火及火災的可能性。

c.催化燃燒在催化劑的存在下,廢氣中可燃組分能在較低的溫度下進行燃燒反應這種方法能節(jié)約燃料的預熱,提高反應速度,減少反應器的容積,提高一種或幾種反應物與另一種或幾種反應物的相對轉(zhuǎn)化率。其催化燃燒的主要優(yōu)點是操作溫度低,燃料消耗低,保溫要求不嚴格,能減少回火及火災危險。但催化劑較貴,需要再生,基建投資高,而巨大顆粒物及液滴應預先除去,不能用于易使催化劑中毒的氣體。

總之,燃燒法工藝比較簡單,操作方便,可回收燃燒后的熱量,但不能回收有用物質(zhì),并容易造成二次污染。

(5)冷凝法

物質(zhì)在不同溫度下具有不同的飽和蒸氣壓,利用這一性質(zhì),采用降低系統(tǒng)溫度或提高系統(tǒng)壓力,使處于蒸氣狀態(tài)的污染物冷凝并從廢氣中分離出來的過程稱為冷凝法。

冷凝法對廢氣的凈化程度與冷卻溫度有關,冷卻溫度愈低,對易凝結(jié)組分的清除程度愈高。從理論上說,冷凝法可以達到很高的凈化程度,但要達到這種程度,除需用水對廢氣進行冷卻外,還需用冷凍劑進行冷凍,能量消耗大,對設備要求也高,在經(jīng)濟上是十分不合算的。因此,冷凝法只適用于處理高濃度(102以上)的有機廢氣,常用做吸附、燃燒等方法凈化高濃度廢氣的前處理,以減輕這些方法的負荷。