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酸碱废气处理设备

酸碱废气处理设备——发酵废气如何治理

酸碱废气处理设备——发酵废气如何治理

  • 废气处理技术是酸碱废气处理设备中一种新型的高效分离技术。该装置的核心部分是膜元件,常用的膜元件有平膜、中空纤维膜和盘管膜,可分为气分离膜和……
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废气处理技术是酸碱废气处理设备中一种新型的高效分离技术。该装置的核心部分是膜元件,常用的膜元件有平膜、中空纤维膜和盘管膜,可分为气分离膜和液分离膜。气膜分离技术利用有机蒸气和空气的不同穿透能力,将两者分离开来。该方法已成功地应用于多个领域,有效地解决了其他方法难以回收的有机物问题。用该方法从有机废气中回收丙酮、四氢呋喃、甲醇、乙眼、甲苯等(浓度小于50%)。回收率在97%以上。

膜分离法最适合处理高浓度VOCs废气。对于大多数间歇过程,由于温度、压力、流量和VOCs浓度在一定范围内的变化,膜系统设备具有较强的适应性。近年来,用于VOCs分离的膜分离材料--聚二甲基硅氧烷PDMS已在国外实验室进行了研究。它在结构上属于半无机和半有机聚合物,具有许多独特的性能.它是一种具有良好透气性的聚合物膜材料。研究人员以枫树PS、聚偏氟乙烯(PVDF)、间苯二甲酸聚乙烯(PEI)为支撑层、PDMS涂层为选择性分离层、VOCs/N2或空气体系进行选择性分离,均取得了理想的实验结果。

1.膜分离过程

实验装置包括两部分:原料气体发生装置和膜分离装置。空气从空气泵进入原液槽,形成VOCs饱和蒸汽进入混合器,从另一气流稀释到所需浓度的膜分离装置,经膜分离处理后,大部分VOCs通过真空泵提供的压差形成厚厚的渗透气体进入冷凝装置冷凝,空气中含有少量VOCs进入尾气排放。采用气相色谱法获取进入膜分离装置的原料气和尾气浓度,用压力表示法读出原料气、尾气和渗透气体的压力。

  膜过滤分离装置原理图

  2.分离膜材料

分离膜材料包括有机高分子材料和无机材料。由金属、金属氧化物、陶瓷和分子筛等无机材料制成的膜是无机膜。无机膜具有耐高温、结构稳定、孔径均匀、化学稳定性好、抗微生物腐蚀能力强等优点,但由于其制造成本较高,难以制造出性能优良的大面积稳定膜。因此,除氧化铝膜已工业化应用于铀同位素分离外,无机膜在气体分离过程中的应用仍处于实验室水平。它们大多局限于膜的制备、分离性能表征和传质机理等方面。

有机高分子材料是各种合成膜的主要膜材料。在气体分离膜领域,已经应用的高分子膜材料有聚酰亚胺(PI),乙酸纤维素(CA),聚二甲基硅氧烷(PDMS),聚砜(PS),聚碳酸酯(PC)这些材料或具有高渗透性、低选择性或具有低渗透性、高选择性,使得这些材料开发的气体分离膜在石油炼制等某些特殊领域应用受到限制。

有机硅是具有良好前景的高分子膜材料,已开发出许多实用化或优秀的分离膜。尤其是在气体分离方面,有机硅膜材料的研究和开发一直是个热点。有机硅的Si-O键能比C-C键高,Si-C键与C-C键的键能差不多(Si-O=106kcal/mol,Si-C=78kcal/mol,C-C=83kcal/mol,1kcal/mol=4.18J),且具有负离子性(电负性Si=1.8,C=2.5,O=3.5)。这些赋予了有机硅材料耐热、不易燃、耐电弧的性能。

有机硅聚合物疏水、耐热、具有良好的机械强度和化学稳定性,对醇、酯、酚、酮、卤代物、芳香烃、吡啶等有机物有良好的吸附选择性,是至今研究最多的高分子膜材料之一,包括聚二甲基硅氧烷(PDMS),聚三甲基硅丙炔(PTMSP),聚乙烯基三甲基硅烷(PVTMS),聚乙烯基二甲基硅烷((PVDMS)等。有机硅聚合物膜属于橡胶态或玻璃态合成高分子膜,其材料是链状结构的杂链化合物,主链为O-Si-O,侧基为有机基团,非极性。由于其聚合结构中的Si-键的高键能和负离子性特点使其兼具有有机高分子和无机高分子材料的双重特性。硅橡胶材料耐热,不易燃,耐电弧,聚硅氧烷链状分子的料液结构呈螺旋状,加上硅原子体积较大,使链中自由空间体积较大,聚合分子间的作用力很小,内聚能密度小,结构疏松,有利于其它物质分子在其中溶解和扩散。

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