פרטים על פתרון מערכת טיפול בגזי פליטה VOC
עם ההתפתחות המהירה של הכלכלה, מספר רב של תרכובות אורגניות נדיפות, VOCs, בשנים האחרונות, תרכובות אורגניות נדיפות (VOCs) הפכו לאחד המקורות העיקריים של מזהמי אוויר, מה שגרם לאיום גדול על בריאות האדם ועל איזון המערכת האקולוגית, סיום הממשל של VOCs משך תשומת לב רבה מצד החברה.
על סמך טכנולוגיית טיפול באוויר בעלת מסוף יחיד הקיימת, נדונים בפירוט העיקרון, זרימת התהליך, סטטוס המחקר וסיכויי הפיתוח של טכנולוגיית בעירה משולבת של ריכוז ספיחה-קטליטית המתאימה לנפחי שפכים גדולים וריכוז נמוך של VOCs.
גז VOCs גורמים בעיקר נזק לאטמוספירה:
(1) חלקם רעילים ומסרטנים ומסכנים את בריאות האדם;
(2) פחמימנים ותחמוצות חנקן בחומרים נדיפים נדיפים מגיבים ליצירת אוזון תחת פעולת אור אולטרה סגול, מה שעלול להוביל לאירועי ערפיח פוטוכימיים אטמוספריים ולסכן את בריאות האדם ואת צמיחת הצמחים;
(3) משתתפים ביצירת אירוסולים משניים באטמוספירה. רוב האירוסולים המשניים הם חלקיקים עדינים, שאינם שוקעים בקלות. הם יכולים להישאר באטמוספירה זמן רב יותר ויש להם כוח פיזור חזק לאור, מה שיכול להפחית משמעותית את הראות האטמוספירית;
כיום, בסביבות אטמוספריות עירוניות רבות נראות זיהום אוויר אזורי, אוזון וגשם חומצי ועוד שלושה מאפייני זיהום אוויר מורכבים, ו-VOCs הוא אחד מחומרי הזיהום החשובים ביותר.
טכנולוגיית טיפול נפוצה בגז VOC:
ניהול VOCs היה דחוף, וטכנולוגיית טיפול הגז הנוכחית ב-VOCs מחולקת בעיקר לשתי קטגוריות:
(1) בקרה במקור, מתייחסת ספציפית לאמצעים למניעה או הפחתה של תרכובות אורגניות נדיפות (VOCs) מפליטות בקשר הייצור, וזוהי השיטה הטובה ביותר לשליטה בזיהום גזי פליטה אורגניים. עם זאת, עקב מגבלות הרמה הטכנית, הדבר בהכרח יפלוט וידלוף ריכוזים שונים של גזי פליטה אורגניים לסביבה, דבר שקשה להשיג.
(2) שיטת הממשל של בקרה וסילוק גז VOCs בסוף הייצור ניתנת לחלוקה לשתי קטגוריות: טכנולוגיית מיחזור וטכנולוגיית השמדה.
טכנולוגיית שחזור: היא שימוש בשיטות פיזיקליות לשחזור תרכובות נדיפות נדיפות בגז בשיטות לא הרסניות, בעיקר שיטת ספיחה של פחמן פעיל, שיטת עיבוי, שיטת טיפול בממברנה וכן הלאה. שיטה זו יכולה לא רק לשלוט ביעילות בפליטת תרכובות נדיפות נדיפות, אלא גם מיחזור יכול לחסוך במשאבים ולהביא יתרונות כלכליים, ולכן היא זוכה לתשומת לב גוברת.
טכנולוגיית הרס: כלומר, באמצעות תהליך תגובה כימי או ביולוגי, גז פליטה של תרכובות נדיפות נדיפות (VOCs) מתפרקים לחומרים לא רעילים או בעלי רעילות נמוכה בשיטות הרסניות. הטכנולוגיות העיקריות הן בעירה, פירוק פוטוקטליטי, טכנולוגיית פלזמה, פירוק ביולוגי וכן הלאה.
טכנולוגיית טיפול בגזי פליטה של VOCs היא תהליך טיפול יחיד, בהתאם למצב הספציפי ולדרישות של פליטות גזי פליטה של VOCs, יש לבחור את התהליך המתאים; בשל המגוון הרחב של VOCs, רכיבים מורכבים, תכונות שונות, במקרים רבים, השימוש בטכנולוגיית טיהור קשה לעיתים קרובות לעמוד בדרישות הממשל, ואינו כלכלי במיוחד. ניצול היתרונות של טכנולוגיות טיפול יחידתיות שונות, תהליך הטיפול המשולב יכול לא רק לעמוד בדרישות הפליטה, אלא גם להפחית את עלות התפעול של הציוד.
טכנולוגיה עיקרית של מערכות ריכוז רוטור זאוליט + בעירה קטליטית:
הטכנולוגיה הראשונה בה נעשה שימוש לטיפול בגז VOCs היא שיטת הספיחה, שביניהן הנפוצה והטיפוסית ביותר היא ספיחה באמצעות פחם פעיל. שיטת ספיחה באמצעות פחם פעיל לספיחה וטיפול בעשן הלוגן ובנזן הפכה נפוצה מאוד בתעשייה. העיקרון העיקרי של שיטת הספיחה הוא שימוש בחומרים נקבוביים בעלי שטח פנים ספציפי גדול כחומר סופח. כאשר גז VOCs זורם דרך החומר הסופח, בשל שטח הפנים הסגולי הגדול של החומר הסופח, מולקולות VOCs נלכדות על פני השטח הפנימיים של המיקרו-נקבוביות על ידי החומר הסופח, על מנת להשיג את אפקט טיהור הגז. כטכנולוגיית טיפול יעילה חדשה ושילוב של VOCs, טכנולוגיית רוטור גלגל זאוליט + בעירה קטליטית נמצאת בשימוש נרחב במדינות זרות.
(1) סוג חומר הספיחה
חומר ספיחה הוא הליבה של טכנולוגיית הגלגל, פחם פעיל ומסננת מולקולרית זאוליט משמשים בדרך כלל כשני סוגים. לפחם פעיל יש מיקרו-נקבוביות עשירות, שטח פנים ספציפי גדול, יכולת ספיחה חזקה ומהירות גבוהה, והוא נמצא בשימוש נרחב בטכנולוגיית הגלגל. פחם פעיל משמש כחומר סופח לטיפול בגזי פליטה, קיבולת הספיחה שלו גדולה, עלויותיה נמוכות, אך הנקבוביות שלו קלות להיסגר, ולפחם פעיל עצמו יש דליקות מסוימת, קל להתלקח בעת ספיחה, יהווה סכנה בטיחותית מסוימת, אינו עומד בדרישות הייצור הבטיחותי ויהיה מושפע ביישום מעשי.
מסננת מולקולרית של זאוליט היא סוג של חומר הידראט עם מבנה שלד ספציפי של מלח מתכת סיליקט אלומיניום גבישי. הנוסחה הכימית הכללית היא כדלקמן:
[(A102)x - (SiO2)y] - zH20o
כאשר M מייצג קטיון, m מייצג את מספר מצבי הערכיות, z מייצג את מספר ההידרציה, x ועשרת אלפים הם מספרים שלמים, לאחר הפעלת המבנה, A. המים בראש ייעלמו, והרכיבים הנותרים יעברו ויצרו מבנה כלוב עם צמצם של 3~10Å.
יכולת הספיחה הסלקטיבית של מסננת מולקולרית זאוליט נובעת בעיקר מהמבנה הרגיל. סידור פתחי מסננת מולקולרית זאוליט, פיזור אחיד, ובחירת הספיחה נובעת בעיקר מכך שגודל פתחי הזאוליט שונים זה מזה, ובנסיבות רגילות, רק מולקולות בקוטר דינמי מולקולרי קטן מקוטר פתח המסננת המולקולרית ייספחו על ידי המסננת המולקולרית.
ישנם גם הבדלים גדולים במבנה השלד ובגודל הנקבוביות של סוגים שונים של נפות מולקולריות, ומבנה השלד של נפות מולקולריות משתנה בטווח של מעלות, כך שכמה מולקולות עם קוטר דינמי מולקולרי מעט גדול מגודל הנקבוביות יכולות גם הן להיספג על ידן, אך קצב הספיחה ויכולת הספיחה יופחתו משמעותית.
מכיוון שיש קטיונים במבנה ומבנה השלד טעון שלילי, זוהי מסננת מולקולרית עצמה בעלת קוטביות. הקטיון של מסננת מולקולרית זאוליט ייצר שדה חשמלי חיובי חזק, על מנת למשוך את המרכז השלילי של מולקולות קוטביות, או מולקולות ניתנות לקיטוב, באמצעות אינדוקציה אלקטרוסטטית של מסננת מולקולרית זאוליט לאחר הקיטוב.
לכן, מסננות מולקולריות מזאוליט יכולות לספוח מולקולות בעלות קוטביות חזקה או קיטוב קל אך קוטר קינטי גדול מעט מגודל הנקבוביות שלהן. מכיוון שלמסננת המולקולרית יש מבנה נקבוביות מיוחד המביא לה ביצועים מיוחדים, היא יכולה גם לממש את יכולת הספיחה שלה בתנאים של טמפרטורה גבוהה ולחץ נמוך. כיום, סוגי המסננות המולקולריות המשמשות לעתים קרובות לספיחה הם 13X, NaY, מרצריט ו-ZSM-5.
מבוא לעקרון גלגל הזאוליט
המחקר הגיע למסקנה כי: אם נייר סיבים קרמיים גליים ושטוחים מעובדים באמצעות קשר אנאורגני ליצירת גלגל חלת דמוי חלת דבש, ולאחר מכן זאוליט סופג מים בתעלת הגלגל, הגלגל יהפוך לגלגל סופג. לאחר שניסויים הוכיחו כי גלגל הספיחה לטיהור VOCs יעיל מאוד.
ניתן לחלק את אזור הריכוז של מתקן הזאוליט לשלושה חלקים: אזור טיפול, אזור התחדשות ואזור קירור. מתקן הריכוז פועל ברציפות בכל אזור. גז פליטה אורגני של תרכובות נדיפות נדיפות (VOCs) מסונן דרך מסנן מקדים, ולאחר מכן דרך אזור הטיפול של מתקן מתקן הריכוז.
תרכובות אורגניות נדיפות באזור הטיפול מוסרות על ידי ספיחה של חומר סופח, והאוויר המטוהר משוחרר מאזור הטיפול של מתקן הריכוז. תרכובות אורגניות נדיפות נדיפות בגזי פליטה אורגניים שנספגות במתקן הריכוז עוברות ספיגה ומרוכזות פי 5~15 על ידי טיפול באוויר חם באזור ההתחדשות.
הרץ המרוכז מקורר באזור הקירור, והאוויר דרך אזור הקירור מחומם ומשמש כאוויר ממוחזר כדי להשיג את אפקט הטיהור וחיסכון באנרגיה.
תהליך חמצון קטליטי:
תהליך הבעירה הקטליטית מתבצע ביחידת בעירה קטליטית. גז הפסולת האורגני מתחמם מראש ל-200-400 מעלות צלזיוס דרך מחליף חום, ולאחר מכן נכנס לתא הבעירה. בעת המעבר דרך מצע הזרז, מולקולות הפחמימנים ומולקולות החמצן בתערובת הגז נספחות על פני הזרז ומופעלות בהתאמה. מכיוון שספיחה על פני השטח מפחיתה את אנרגיית השפעול של התגובה, פחמימנים מתחמצנים במהירות עם מולקולות חמצן בטמפרטורות נמוכות יותר ליצירת פחמן דו-חמצני ומים.
ריכוז ספיחה של רוטור זאוליט - תהליך בעירה קטליטי:
הרעיון הבסיסי של טכנולוגיית בעירה קטליטית של ריכוז גלגלי זאוליט הוא שהתרכובות הנדיפות הנדיפות (VOCs) בגזי פסולת תעשייתיים בעלי ריכוז נמוך ונפח אוויר גדול מופרדות ומרוכזות בשיטת הפרדת ספיחה, והאוויר המזוהם בעל ריכוז גבוה ונפח אוויר קטן לאחר הריכוז מפורק ומטוהר בשיטת בעירה, הידועה בכינויה שיטת הפרדת ספיחה + פירוק וטיהור בעירה.
רץ הספיחה בעל מבנה חלת דבש מותקן במעטפת המחולקת לאזורי ספיחה, התחדשות וקירור, ומסתובב באיטיות במהירות של 3 ~ 8 סיבובים לשעה תחת הנעת מנוע ויסות מהירות.
שלושת אזורי הספיחה, הרגנרציה והקירור מחוברים בהתאמה למעברי האוויר של אוויר הטיפול, אוויר הקירור ואוויר הרגנרציה. יתר על כן, על מנת למנוע דליפת אוויר בין תעלת הרוח להיקף צינור הספיחה והמעטפת שבין כל אזור, לוח המחיצה לצינור הספיחה, היקף צינור הספיחה והמעטפת מצוידים בחומר איטום מגומי פלואור עמיד בפני טמפרטורה גבוהה וממסים.
מאוורר מספר 1 מניע תרכובות אורגניות נדיפות (VOCs) המכילות גזי פליטה דרך אזור a של המסלול, שהוא אזור הספיחה. ניתן למלא את המסלול בחומרי ספיחה שונים בהתאם למטרות שונות. אזור a של ה-VOCs הספוחים מגיע לאזור b לצורך ספיחה עם סיבוב המסלול. זרימת האוויר בטמפרטורה גבוהה דרך העברת חום 1 תספוג את ה-VOCs הספוחים על המסלול, ותגיע לטמפרטורת ההצתה דרך העברת חום 2, ולאחר מכן תיכנס לתא הבעירה הקטליטי לתגובת חמצון קטליטית. מכיוון שהמסלול צריך להיספג לאחר הספיחה, אזור קירור c ממוקם ליד אזור הספיחה כדי להתקרר על ידי אוויר, והאוויר החם המקורר הופך לאוויר חם לצורך ספיחה דרך העברת חום 1.
עבור ייצור השבבים הנוכחי, תעשיית מסכי ה-LCD, תעשיית המוליכים למחצה, תעשיית הדפוס, תעשיית הציפוי ותחומי ייצור תעשייתיים אחרים, שיטת הייצור הקבועה דורשת שימוש במספר רב של ממסים אורגניים, המשמשים כחומר ניקוי, פוטורזיסט, נוזל הסרת חומרים, מדללים וכו'. בתהליך זה ייצרו מספר רב של גזי פסולת אורגניים. גזי פסולת אורגניים אלה הם בעלי נפח אוויר גדול וריכוז גזי פסולת נמוך. לכן, על מנת לטפל ביעילות בגזי פסולת מסוג זה המכילים רכיבים של VOC, שיטת ספיחה וריכוז של רוטור זאוליט היא שיטת הטיפול היעילה ביותר כיום.
טווח יישומים של מערכות בעירה קטליטיות + ריכוז סיבובי זאוליט:
למערכות בעירה קטליטית וריכוז סיבובי של זאוליט מגוון רחב של יישומים, המכסים מגוון רחב של תעשיות ותנאי טיפול בגזי פליטה. טכנולוגיה חדשנית זו משמשת בעיקר בתנאי טיפול בגזי פליטה עם ריכוז נמוך ונפח אוויר גדול, ומתאימה למגוון יישומים תעשייתיים.
אחד היתרונות העיקריים של מרכז הרוטור של זאוליט הוא יכולתו לטפל בגזי פליטה שאינם מכילים הלוגנים כגון S, N, Cl, F וכו'. אם רכיבים אלה קיימים, ניתן לטפל בהם בשלב הטיפול המקדים לפני הבעירה כדי להבטיח שלא ייווצרו רכיבי גזי פליטה חדשים לאחר תהליך הבעירה.
בנוסף, נקודת הרתיחה של גז הפליטה לא יכולה להיות גבוהה מדי על מנת לטפל בו ביעילות באמצעות מערכת זו. אם נקודת הרתיחה עולה על 300 מעלות צלזיוס ונחשפת לאוויר חם, גז הפליטה האורגני שנספג על מסננת מולקולרית הזאוליט לא ייספג במשך זמן רב, דבר שיפגע ביעילות תהליך הטיפול.
טכנולוגיה מתקדמת זו מתאימה למגוון תעשיות, כולל מפעלים כימיים, מתקני צביעה, חברות תרופות, מפעלי אלקטרוניקה, יצרני רהיטים, חברות אריזה ודפוס ומתקני צביעה. היא מטפלת ביעילות בממסים אורגניים ובפליטות גזי פסולת אורגניים מתעשיות מגוונות אלו, מה שהופך אותה לפתרון רב-תכליתי ובעל ערך עבור חברות המעוניינות לשפר את תהליכי הטיפול בגזי הפליטה שלהן.
ראוי לציין שגזי פליטה יכולים להיספג ולאחר מכן להיספג על ידי זאוליטים, מה שהופך אותם למועמדים מתאימים לטיפול. עם זאת, אם גז הפליטה מכיל S, N, Cl, F ורכיבים אחרים, ייווצרו מזהמים משניים לאחר הבעירה, והם אינם מתאימים לטיפול בעירה קטליטי.
לסיכום, למערכות בעירה קטליטיות וריכוז סיבובי של זאוליט יש מגוון רחב של יישומים והן מספקות פתרונות אמינים ויעילים לטיפול בגזי פליטה של תרכובות נדיפות נדיפות בתעשיות שונות. יכולתן להתמודד עם נפחי אוויר גבוהים וריכוזים נמוכים הופכת אותה לנכס יקר ערך כאשר מבקשים לשפר את תהליכי טיפול בפליטות.