活性碳纤维有机废气回收技术在清洁生产中的应用

张盛至，谢 蓓

（1.山东优纳特环境科技有限公司，山东 济南 250000；2.浙江建安检测研究院有限公司，浙江 杭州 310000）

随着我国经济发展水平的不断提升，人们的生态环境保护意识不断增强，对企业环保工作也提出了更高要求。在实际生产过程中，活性碳纤维有机废气回收技术的应用非常广泛，尤其是在清洁生产过程中更是发挥着重要作用。基于此，本文结合活性碳纤维有机废气回收技术在清洁生产中的应用实践，深入分析了该技术的具体应用情况。

1 有机废气的危害

有机废气对人体健康的危害包括：有害气体达到一定浓度时，会对人体造成伤害，例如苯和甲醛在常温下是一种无色、有刺激性气味的气体，其在空气中浓度达到一定程度会对人的皮肤产生刺激并引发皮炎等症状。苯是一种有毒物质，会使人中毒死亡；甲醛具有很强的刺激性和毒性，会对人体造成危害，苯和甲醛都会导致人体血液循环障碍，严重时会导致死亡。

有机废气对大气环境的影响包括：有害气体进入大气后会对大气环境造成严重污染。例如，随着工业生产排放废气中有害物质的增多，会导致空气质量下降，大量有害气体会加速臭氧层的破坏，从而导致紫外线强度增强。紫外线强度过强时会对人的皮肤产生强烈刺激，容易引起皮肤病等症状；紫外线直接照射到地表，会对地表植物造成伤害。大量有毒有害物质进入土壤中会加速土壤板结，导致植物生长缓慢、甚至死亡，严重时会导致土壤无法正常使用，破坏生态环境[1]。

2 有机废气处理设备的组成

有机废气处理设备主要包括两部分：吸附床和催化燃烧装置。吸附床的作用是将废气吸附在吸附剂上，而催化燃烧装置则是将废气在催化剂作用下分解为无害的物质，同时释放出能量。其内部结构主要包括风机、吸附床、管道等部分。

2.1 吸附床

吸附床主要由蜂窝活性炭制成，具有较高的孔隙率和比表面积。活性炭纤维具有发达的微孔结构，使其可以吸附低浓度、高粘度的有机废气。同时，它还具有一定的机械强度，可以有效防止颗粒物进入系统内部，对系统内部设备造成破坏。

2.2 催化 燃烧装置

催化燃烧装置主要由电加热装置和催化燃烧炉组成。电加热装置是由电动机带动电加热棒工作，并通过电加热棒进行连续加热，使催化燃烧炉内的温度达到燃烧温度；催化燃烧炉内的高温废气通过风机负压引送到催化燃烧装置内进行处理，从而使废气得到有效净化。

2.3 风机

在有机废气处理设备中，风机作为主要动力来源，可以将吸附床内部废气集中排出，实现高效、稳定的气体净化。同时，通过风机产生的负压可以将吸附床内部产生的热量排出系统并将热量回收到系统中，从而降低有机废气处理设备的能量消耗。此外，其还能在一定程度上防止吸附床内温度过高而导致活性炭纤维吸附作用减弱。

2.4 管道

管道主要由法兰连接管道、阀门、弯头等部分组成。当有机废气处理设备工作时，由于工作环境温度较高、湿度较大等原因会导致有机废气处理设备中产生冷凝水以及腐蚀性物质。为了避免这些问题对设备造成影响和损坏，必须使用具有良好耐腐蚀性能、不易产生冷凝水和腐蚀性物质的管道。如果有机废气处理设备需要排放有机废气，就需要通过管道将有机废气集中到一起排入大气中。有机废气处理设备工作时会产生一定浓度的有机废气，这些有机物会在管道内部储存一段时间后，在重力作用下流向集气箱。由于有机废气处理设备工作环境温度较高，有机废气处理设备内部会产生一定温度差。有机废气处理设备内部温度升高或外界温度降低，都会使吸附床内部产生冷凝水或腐蚀性物质，相关人员必须采取一定措施避免这类问题，在这种情况下需要在管道内部设置止回阀和脱水器等装置来避免有机废气进入系统中并造成危害[2]。

3 有机废气常用处理技术

3.1 吸收法

吸收法是利用某些物质与废气中的溶质或气体发生反应，生成难溶物质，并将废气中的有害成分吸收而达到净化目的。该法分为物理吸收法和化学吸收法。物理吸收是利用某些物质与气体中的溶解物发生化学反应，从而达到净化废气的目的；化学吸收是利用某些物质具有的特殊性质，使气体中的有毒、有害成分与之发生化学反应，从而达到净化气体的目的。在我国，用物理吸收法净化有机废气已有几十年的历史，尤其是80年代以后得到了迅速发展，主要包括空气喷淋洗涤法、加热分解法、化学吸收法、膜分离技术、等离子体净化技术等。

3.1.1 空气喷淋法

其原理是利用高温（一般为150～200 ℃）空气，使其与具有一定喷射高度的喷嘴及吸收塔内壁接触而发生反应，生成气液两相。废气在喷射过程中携带的大量液体雾滴可以对废气起到洗涤作用，以达到净化目的。其优点是净化效率高，一般可达95%～99%，且不会发生结垢和堵塞问题，不产生二次污染；缺点是设备造价高，处理效率低。

3.1.2 水喷淋洗涤法

其原理是利用废气和水在喷淋装置中发生反应而达到净化气体的目的。其优点是净化效率高，一般可达99%以上，且设备造价低，对含有多种有机污染物的废气处理效果好。

3.1.3 加热分解法

该方法利用加热使有机物分解而达到净化气体的目的。其优点是设备简单、造价低、能耗低；缺点是不能去除易挥发性有机物，并且由于加热分解反应在设备中进行，可能引起火灾和爆炸事故，而且能耗高、效率低。

3.1.4 等离子体净化技术

其原理是利用等离子体放电使有机废气中的部分污染物转化为非电活性粒子，以达到净化的目的。其优点是对浓度较高、污染严重的废气处理效果好、能耗低、无二次污染、装置占地面积小，但该技术设备费用高、净化效率较低。

3.1.5 膜分离技术

该技术利用一层半透膜从液体中分离出溶解于溶剂中的物质，不需要添加其他辅助物质，因此无二次污染产生。目前，在国内较先进的膜分离设备有高效离子膜型、有机聚合物膜型等，主要用于工业废气处理。但它对有机气体组分要求较高，对于丙酮等沸点较低的废气处理效果差。

3.1.6 液体吸收法

该方法利用液体与气体组分发生反应而达到净化目的。其优点是设备简单、造价低、占地面积小；缺点是不能去除易挥发性有机物，吸收液多为强氧化剂和强碱液（如氢氧化钠），对人体和设备都有一定的腐蚀性。

3.2 生物氧化法

生物氧化法是指利用微生物将有机废气中的有机成分氧化成二氧化碳和水的过程。与传统的处理方法相比，生物氧化法具有高效、经济、运行简单等优点。目前，生物氧化法已广泛应用于有机废气的处理，并取得了良好效果。具体工艺是利用生物填料塔将废气与液体混合，与生物填料结合后，在填料表面进行微生物生长代谢过程；生物废气通过一系列填料层，最后从出料阀排出。该技术主要利用微生物氧化分解废气中的有机物，使其转化为CO2和H2O等无害物质[3]。具体是由生物反应器进行氧化分解；由曝气池进行气体混合；由出料阀排出，之后将其回填到反应器中；最后将有机废气处理后排放。

3.3 冷凝回收法

冷凝回收法是利用冷凝器对有机废气进行分离，再将其中的液体回收至罐内，经过再次加工后使用。一般来讲，冷凝器主要应用于回收低沸点有机溶剂，这类物质一般都属于易挥发性物质，且沸点较低。将有机废气与水或其他溶剂进行混合，经热交换后能够实现有机废气的冷凝分离，再将其中的液体回收至罐内。这种方法不需要额外添加新的设备，能够有效分离有机废气。但是目前这种方法还不是很成熟，主要表现在设备造价较高、能耗高等方面。

4 活性碳纤维有机废气回收技术在清洁生产中的应用分析

活性碳纤维有机废气回收技术主要是应用于对工业生产过程中产生的有机废气的回收处理，并将其转化为能源进行使用的技术，是一种十分有效的处理方法。该技术装备主要包括活性炭纤维、陶瓷填料、吸附装置等。在整个回收处理过程中，活性炭纤维起到了关键作用，它可以吸附废气中的有害物质，使之转化为二氧化碳和水等无害物质。并且，活性炭纤维也能够分解其中的有毒有害气体，并转化为二氧化碳和水等无害气体。但是要想发挥活性碳纤维有机废气回收技术的作用，相关人员还需要在实际生产过程中不断完善与创新。活性碳纤维有机废气回收技术还能有效处理氨、硫化物、挥发性有机物、氨氮等污染物，这些污染物在吸收了特定的活性炭纤维后，能够被分解或转化[4]，以此实现对污染物的治理。

4.1 氨气、硫化物、挥发性有机物和氨氮的回收处理

在清洁生产过程中，使用活性碳纤维有机废气回收技术对氨气、硫化物、挥发性有机物和氨氮等进行处理，能够将这些物质的含量降至最低，然后进行无害化处理，避免污染环境。例如，在对氨进行回收时，可以将氨气在经过一定的处理后制成氨水；污水处理厂采用活性炭纤维有机废气回收技术处理污水，能够使污水中的氨氮含量降至最低，达到国家排放标准，氨气、硫化物、挥发性有机物和氨氮等污染物能够得到有效回收与处理。在整个转化过程中，在对氨进行吸收时可以使其转化为无毒无害的氨水或碳酸铵；而硫化物在活性碳纤维有机废气回收技术中可以被转化为硫化氢；在对硫进行回收时可以将硫化物转化为硫醇。

4.2 脱硫工艺废气的回收处理

脱硫工艺的废气回收处理技术主要是指利用活性炭纤维等物质对脱硫工艺产生的废气进行回收处理，以此实现对脱硫工艺中产生的二氧化硫等有害气体的回收和治理。这种技术主要是利用活性炭纤维和吸收液对废气中的二氧化硫进行吸附，在得到吸收液后将废气中的二氧化硫转化为无害物质[5]。该技术具有操作简单、运行稳定、投资小等优点，并且能够对二氧化硫等有害气体进行有效吸附和转化，实现了对二氧化硫等有害气体的治理。此外，该技术还可以应用于焦炉烟气脱硫和工业废气脱硫中。例如，山西某焦炉煤气脱硫工程在应用该技术后，大大降低了二氧化硫的排放浓度和排放量。

利用活性炭纤维有机废气回收技术处理废气中的一些有害物质也具有十分显著的优势。例如，这种技术可以对硫、氨等有害物质进行吸附，从而减少空气中硫、氨等有害物质的含量，而且这种技术也是一种十分节能和环保的处理技术。另外，该技术在生产过程中不需要任何热源或电源，其运行成本相对较低。活性炭纤维材料具有较大的比表面积，能够很好地吸附有机废气中的一些有害物质。此外，该技术在回收处理过程中不产生任何热量或热能，有效减少了企业生产过程中的能源消耗和资源浪费问题，因此该技术在清洁生产领域具有很好的应用前景。

4.3 有机废气的吸附与净化

活性碳纤维有机废气回收技术能够有效吸附净化工业生产过程中产生的有机废气，并将其中的有害物质转化为无害物质。例如，活性碳纤维能够吸附一些有机物，而这些有机物的分子量较小，且具有很强的极性，根据这一特点，可以将其中的一些有机物过滤或分离。例如，将有机废气与活性炭纤维结合后，有机废气中的有害物质就会被活性碳纤维吸附并牢牢锁住，而这些有机物质会与活性碳纤维中的一些阳离子结合，使之转化为水和二氧化碳等无害物质。除此之外，活性碳纤维还能够对一些有机物进行深度净化，例如，在活性碳纤维中添加一些活性炭或其他材料后，就可以将这些有害气体进行分解或转化，而这一过程需要借助一定的高温条件来实现。然而这种技术也有一定的局限性，因为该技术主要是在高温条件下才能发挥作用，会造成一定的安全隐患。所以在实际生产过程中，相关人员还需要结合不同工厂及生产工艺等实际情况，对活性碳纤维有机废气回收技术进行有效调整与改进，在此基础上，还需要针对具体问题制定出相应的处理措施，这样才能使该技术在清洁生产中发挥更大作用，从而使企业获得更多的经济效益和社会效益。

5 结语

综上所述，随着科学技术的不断发展，有机废气回收技术在国内也取得了较大进展，但目前有机废气回收技术仍存在较多问题，如成本高、净化效率低、易受有机化合物特性变化影响、回收效果差等，针对这些问题还需要不断改进和完善。活性碳纤维吸附法是一种应用非常广泛的有机废气处理方法，并且随着活性碳纤维吸附法在各行业的广泛应用，未来相关人员会开发出更多方法来处理各种有机废气。