1 酸霧的來(lái)源
通常所說(shuō)的酸霧是指霧狀的酸類物質(zhì)。在空氣中酸霧的顆粒很小,比水霧的顆粒要小,比煙的濕度要高,粒徑為0.1~10 μm,是介于煙氣與水霧之間的物質(zhì),具有較強(qiáng)的腐蝕性[1]。
酸霧主要產(chǎn)生于化工、電子、冶金、電鍍、紡織(化纖)、機(jī)械制造等行業(yè)的用酸過(guò)程中,如制酸、酸洗、電鍍、電解、酸蓄電池充電等。另外,在一些科學(xué)研究的過(guò)程中,也會(huì)使用到不同的酸[2]。因?yàn)檫@些用酸工藝過(guò)程中使用的往往是多種酸的混合物,所以排放出的廢氣也大多是多種酸霧的混合。
2? 酸霧的形成機(jī)理
酸霧的形成機(jī)理主要有兩種:一種是酸液表面蒸發(fā),酸分子進(jìn)入空氣,與空氣中的水分凝并而形成霧滴;另一種是酸溶液內(nèi)有化學(xué)反應(yīng),形成氣泡上浮到液面后爆破,將液滴帶出[3]。另外,伴隨酸霧排放過(guò)程不可避免地會(huì)有呈分子態(tài)的酸性氣態(tài)污染物如SO2和NOX等的排放,所以其排放過(guò)程和排放物成分比較復(fù)雜。
3? 酸霧的危害
導(dǎo)致大氣酸化的首要污染物是化石燃料在燃燒過(guò)程中排放出來(lái)的二氧化硫和氮氧化物,而酸霧的排放也不容忽視,因?yàn)楹腿紵裏煔庀啾容^,酸霧的腐蝕力更強(qiáng)、毒性更大。例如就硫酸霧來(lái)講,它的毒性比二氧化硫高約10倍之多。
酸霧的排放會(huì)造成工作場(chǎng)所的空氣中酸霧和酸性氣體彌漫,排入大氣后又會(huì)造成大氣環(huán)境中的酸沉降。它不僅危及工人及廠房周圍居民的身體健康[4,5],腐蝕廠房設(shè)備及精密儀器,造成生產(chǎn)和生活的損失,而且還會(huì)對(duì)農(nóng)作物及其他動(dòng)植物的生存帶來(lái)不良影響[6~9],造成對(duì)建筑物、文物古跡等的損壞等[10]。
因此,人們?cè)诩訌?qiáng)對(duì)燃煤煙氣、汽車尾氣等進(jìn)行治理的同時(shí),也迫切需要采取得力措施控制酸霧的排放,以遏制大氣環(huán)境的酸化和酸雨的發(fā)展。
4 去除酸霧的方法
現(xiàn)今控制酸氣排放的方法主要有:液體吸收法、固體吸附法、過(guò)濾法、靜電除霧法、機(jī)械式除霧法及覆蓋法等。下面對(duì)這幾類方法進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。
4.1 液體吸收法
液體吸收一般包括水洗法和堿液中和法。堿液吸收常用的吸收劑有10%的Na2CO3、4%~6%的NaOH和NH3等的水溶液。所采用凈化處理設(shè)備主要有洗滌塔、泡沫塔、填料塔、斜孔板塔、湍球塔等[11,12]。其主要凈化機(jī)理是使氣、液充分接觸,酸、堿中和,從而提高凈化效率。
液體吸收法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備投資較低,工藝較簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是[13]:⑴ 耗能耗水量大、運(yùn)行費(fèi)用高;⑵ 容易帶來(lái)二次污染;⑶ 在北方的冬天還容易因結(jié)冰而導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)行;⑷ 由于硝酸霧中含有不易溶于水的NO,因此液體吸收法對(duì)硝酸霧的凈化效率比較低。
4.2 固體吸附法
常用的吸附劑有活性炭、分子篩、硅膠、含氨煤泥等。北京工業(yè)大學(xué)研制成功一種可以治理多種酸霧的吸附劑——SDG吸附劑,曾被國(guó)家環(huán)??偩至袨?992年最佳實(shí)用技術(shù)和1995年可行實(shí)用技術(shù)[14]。目前該吸附劑已在多個(gè)行業(yè)中得到成功的應(yīng)用。它可以凈化硫酸、硝酸、鹽酸、氫氟酸、醋酸、磷酸等各種酸氣(霧)。尤其適用于濃度小于1000 mg/m3的間歇排放的酸洗操作場(chǎng)所。
與現(xiàn)有的其他吸附劑相比,SDG酸霧吸附劑具有以下優(yōu)點(diǎn):⑴ 吸附劑原料及制作成本低;⑵ 吸附效率高,吸附容量大;⑶ 吸附過(guò)程以化學(xué)吸附為主,形成的產(chǎn)物性質(zhì)穩(wěn)定,所以吸附完成后的吸附劑可以直接拋棄,無(wú)需再生,節(jié)約了相應(yīng)的工藝和設(shè)備消耗。吸附法凈化設(shè)備有固定床吸附器、移動(dòng)床吸附器、回轉(zhuǎn)式吸附器等[15]。
吸附法凈化酸霧的優(yōu)點(diǎn)是:⑴ 能比較好地去除伴隨硝酸霧產(chǎn)生的氮氧化物的污染;⑵ 設(shè)備簡(jiǎn)單,操作方便;⑶ 干式工藝,不產(chǎn)生二次污染。其缺點(diǎn)是:由于吸附劑的吸附容量有限,造成設(shè)備龐大,且過(guò)程為間歇操作。因此,吸附法僅適用于凈化處理酸霧濃度較低的廢氣[3]。
4.3 過(guò)濾法
酸霧過(guò)濾器的濾層主要包括板網(wǎng)、絲網(wǎng)和纖維三種型式。板網(wǎng)除霧器的濾層通常由聚氯乙烯材料制作,交錯(cuò)疊置于設(shè)備內(nèi)。絲網(wǎng)除霧器中的絲網(wǎng)一般由聚乙烯或耐腐蝕不銹鋼材料制作而成。纖維除霧器的纖維材料則以聚丙烯和玻璃纖維居多。
4.4 靜電除霧法
酸霧靜電捕集器是靜電收塵器系列產(chǎn)品中的一個(gè)種類,靜電收塵成為專利技術(shù)后,第一次成功的實(shí)際應(yīng)用便是1907年用于硫酸霧的捕集 [17]。
4.5 機(jī)械式除霧法
這類方法的原理是借用重力、慣性力或離心力的作用使霧滴與氣體分離,從而達(dá)到凈化目的。常用的設(shè)備有折流式除霧器、離心式除霧器等。
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