摘要：由于社会经济在飞速发展的过程中，不重视对环境的保护，导致环境污染现象越来越严重。工业三废就是主要问题之一。如何有效处理工业三废，减少环境负担，需要相关人员不断的引进新的治理技术。碳纤维的吸附力要比活性炭颗粒的吸附能力高几倍甚至几十倍，吸附的速率比相差接近100—1000倍。碳纤维具有分布均匀、吸附速率快、杂质少、表现面积大、孔径适中等优点。基于此优点，本文主要论述了碳纤维吸附技术在双氧水氧化废气治理中的实践探索，供相关技术人员参考。
关键词：碳纤维吸附技术；双氧水氧化；废气治理
前言：随着科学技术的不断发展，碳纤维吸附技术由于其独特的优势，在双氧水氧化废气处理过程中获得了广泛的应用和推广[1]。但是企业在实际应用过程中，由于各种因素的制约，以及工艺设计的不合理，用碳纤维吸附技术进行双氧水氧化废气处理仍然存在各种问题。加之国家对各行各业的工业生产以及污染物排放标准设置的越来越严格，在环境污染日益严重的情况下，着力提升碳纤维吸附技术在双氧水氧化废气治理中应用水平，才能实现工业生产的可持续发展。
1.双氧水行业氧化废气排放特点及相关排放标准
1.1双氧水行业氧化废气排放特点
为了了解双氧水行业氧化废气排放的特点，就需要追述双氧化排放的产生过程[2]。首先利用蒽醌法生产双氧水，其中的尾气主要来源于空气与氢化液相互反应的氧化塔经过膨胀工艺处理之后的氧化塔产物成分具体含量为：氧大约8%，氮大约90%，还有一部分废气中夹带有少部分的双氧水。
1.2双氧水行业氧化废气相关排放标准
我国对工业生产中双氧水行业产生的氧化废气排放标准采用《大气污染物综合排放标准》。该标准中对双氧水氧化废气污染物只有二甲苯、非甲烷总烃的排放标准，而对于如重芳烃等其他污染物的排放标准并没有具体明确规定，我们可以参照非甲烷总烃的总排放标准，如下表1所示：
表1《大气污染物综合排放标准》
对以上两个排放标准进行比较可以得出，对非甲烷总烃特征污染因子的排放标准具有更为严格的要求。
2.碳纤维吸附技术在双氧水氧化废气治理中的优势
目前，碳纤维吸附技术已经取得了显著成效。碳纤维上分布着密度很大的细小微孔，其直径大约为介于2—50nm之间，正是这种细小微孔对工业废气中排放的各种污染物，如蕴含的酯类、苯类等各种有机污染物都具有较强的吸附效果[3]。经检测发现碳纤维吸附的效率可达到90%以上。同时，碳纤维还具有占用空间面积小、不脱粉等优点。为了达到废气排放处理的最优化效果，在实际应用的过程中可以将碳纤维吸附设备与膨胀机组相互组合使用。膨胀机组能够将废气中80%污染物截留下来，有效降低废气中的污染物浓度，配合碳纤维吸附技术，能够显著提升废气治理效果。经过膨胀机组处理之后的废气中含有二甲苯、三甲苯、四甲苯、重芳烃等，其浓度接近中低水平，且该废气风量大，非常适合用碳纤维进行二次吸附处理。经碳纤维吸附技术二次吸附处理后，废气排放可达到环境排放标准，同时还可以为企业节约一部分能耗，提高经济效益。
3.双氧水行业氧化废气治理技术存在问题及解决对策
3.1前端设备设计选型不匹配
在一般双氧水行业氧化废气的处理流程中，先将产生的废气经膨胀机组装置进行预处理。膨胀机组将氧化废气中的80%-85%的有机污染物进行截留处理，以进一步确保经过膨胀机组处理之后的废气有机物浓度降低，减小后续碳纤维吸附装置负荷，为后续废气处理做优化准备。但是在实际情况中由于企业膨胀机组选型的不恰当，或是膨胀机组内部重要构建的气液分离器构造不合理等因素，都可能在废气处理中产生一定浓度的重芳烃，进入碳纤维吸附装置的废气浓度与可达到最佳处理效果的废气浓度存在差别，影响废气最终处理效果。因此，在实际应用中要选择合适的膨胀机组，这样才能有效提高后续工艺碳纤维吸附设备处理效果。
3.2碳纤维吸附装置预处理的设计不合理
在碳吸附过程中TOP（磷酸三辛酯）和蒽醌等物质由于相对分子质量较大并且非常高，所以在操作过程中存在难以吸附现象。部分双氧水生产企业在二级处理工艺会将双氧水氧化废气直接接入碳纤维吸附装置中，产生堵塞纤维微孔的情况，严重时还可能产生纤维中毒，从而使碳纤维吸附效果大打折扣[4]。为了避免这种情况出现，提高碳纤维吸附的处理效果，应在碳纤维吸附装置之前进行清洁处理，将大分子物质和活跃性物质提前处理掉。目前较为常用的处理技术为使用蒽醌去除罐，即在罐内填充鲍尔环填料，通过对罐内进风设计与鲍尔环填料之间的合理设计，尽可能的将废气中的大分子物质与活性物质进行预处理。对于处理过程中出现的填料堵塞情况需及时处理，提升吸附纤维装置的使用年限。另外，由于当今市场上存在着废气治理工程恶性竞标的状况，为了获得经济效益，采用劣质的材料生产废气处理设备，这类行为可能会导致劣质废气处理设备处理废气不达标的情况。
3.3系统安全设置不合理
工艺设备在实际应用中发现系统安全设置中存在的问题也比较多。首先，碳纤维吸附装置正常运行时，产生的废气通过一定的阀门装置进入碳纤维吸附设备当中，经过二次处理之后的废气符合排放标准之后排至大气层中，但是如果出现吸附设备中的阀门出现故障，阀门无法正常开启的情况，将会出现废气停留在碳纤维吸附装置无法正常排放，出现危险的憋压现象，碳纤维吸附设备因气压大而产生膨胀现象，影响碳纤维的正常吸附效果，导致未处理好的废气排放至大气中。对于这种问题的处理，可以在设备的进气部位安装压力变送器，当系统检测到进气气压超过预先的设置额定压力时，开启报警模式立即将泄压阀门打开泄压，考虑到不同企业工厂之间的仪表空气压力存在不稳定的状态，应适当的安装空气缓冲装置，在进行双氧水的废水处理问题时，为了实现良好的处理效果应着力提升机器设备的使用性能。
其次，当碳纤维表面达到吸附饱和之后，还需要采用蒸气进行的脱附处理，如果一旦出现设备装置中阀门故障，阀门无法打开，蒸气无法很快释放，自然冷却之后的碳纤维吸附设备内部压力呈现逐渐升高的现象，导致纤维吸附设备被完全吸瘪的状态，碳纤维吸附装置损坏，需要抢修人员及时更换，避免影响吸附效果。
最后，由于碳纤维吸附过程中积累大量的有机物，所以如果出现纤维吸附器废气饱和过度或是废气流进不均匀的状况，吸附器不同部位上有机物聚集不同，气流与纤维吸附层进行摩擦产生的静电，可能诱发吸附器装置部分高温燃烧而引发火灾。对于这一问题的处理，需要保障纤维吸附装置上有机物分布的均匀性，厚度密度都要均匀，气体分布器采用非标设计，通过实验模拟确定各吸附床各点的不同流动压力梯度与流动速度。可以针对不同的吸附装置设计不同的气体分布器，以确保吸附床各个部位的流速均匀分布，气流流体与吸附接触处于可控的范围之内。
4.总结
双氧水氧化废气处理中采用碳纤维吸附技术时依然存在一些问题，需要在实际应用中多加注意。但是碳纤维技术本身具备高的吸附性和高的回收率等优势，因此这一技术仍具有广阔的发展和应用前景，实际应用需要结合工厂的现实情况，对运行过程中存在的各种问题，采取针对性的措施进行处理，确保设备运营的可靠稳定性，处理得到符合排放标准的废气，为企业的发展创造更多的经济效益。
参考文献：
[1]董广雨,丁玉梅,杨卫民，等.超声波-双氧水联合氧化处理连续碳纤维表面的研究[J].北京化工大学学报(自然科学版),2017(06):47-51.
[2]王功换,林永辉,肖新霞.碳纤维吸附技术在双氧水氧化废气治理中的应用[J].中国环保产业,2018(9).
[3]梁苏亮,吴臣仁,谌兴华,等.碳纤维负载铁酞菁催化氧化有机污染物的性能[J].现代纺织技术,2016,24(1):32-36.
[4]李阳阳,乔月月,樊小华,等.微波诱导碳纤维表面氧化处理的研究[J].塑料工业,2016,44(8).
论文作者:张湛京
论文发表刊物:《防护工程》2019年第7期
论文发表时间:2019/7/2
标签：废气论文; 碳纤维论文; 双氧水论文; 装置论文; 污染物论文; 排放标准论文; 技术论文; 《防护工程》2019年第7期论文;