活性炭在揮發性有機溶劑的吸附回收利用中有重要作用。在橡膠、塑料、紡織、印刷、油漆、軍工、片基等領域的工業生產過程中,要使用大量的有機溶劑。這些有機溶劑在產品的制造和加工過程中,大多數僅僅是為了溶解高分子物質以便于產品的加工成型,在終產品中,這些溶劑必須排出干凈,因而會形成大量的有機廢氣。如果這些有機廢氣大量排放到大氣中不回收,不僅造成生產成本的提高,污染大氣,危害工人的身體健康,而且還會引起火災和爆炸事故的發生。因此,回收可利用的有機廢氣,不僅是保證生產安全、維護環境的必要操作,同時也降低了生產成本,成為化工生產中必不可少的工藝組成部分。尤其在廣泛推廣清潔生產技術的今天,溶劑回收技術是工業生產中不可缺少的技術。
溶劑的種類
在石油化學工業、印刷業、合成樹脂工業、橡膠工業等行業中,往往使用比較有限的幾種溶劑,下面所援引的是在各種工業部門所利用的典型溶劑,這些溶劑均可在活性炭上回收。
1、薄膜和薄片生產:乙醚,丙酮,丁酮,醇,四氫呋喃,二氯甲烷;
2、印刷行業:甲苯,苯,三氯乙烯,乙烷;
3、金屬除油:三氯乙烯,三氯乙烷,過氯乙烯;
4、橡膠工業:汽油,苯,甲苯;
5、人造絲和黏膠絲生產:二氧化碳;
6、化學試劑的凈化:過氯乙烯,含氯烴類;
7、人造革和人造纖維的生產:醇,酮,乙烷,甲苯,醚,甲酰替二甲胺;
8、膠和粘合劑的生產:汽油,乙烷,甲苯。
當然在此外的很多工業界,也使用很多其他溶劑,但關于這方面的回收裝置,對使用狀況、排出氣體性狀等的研究都很少。
溶劑回收的方法
根據有機廢氣的成分和排放方式的不同,有不同的處理方法。在實際應用中也可聯合應用兩種或多種方法,取得更好的處理效果和經濟效益。目前,以回收有機廢氣為目的的處理方法有吸收法、冷凝法、膜分離法和吸附法等。
吸收法——是用適宜的溶液或溶劑吸收有害氣體實現回收和分離。此法適用面廣,并可獲得有用產品,但凈化效率不高,吸收液需要處理。
冷凝法——是根據物質在不同溫度下具有不同的飽和蒸氣壓,通過降低工業生產排出廢氣的溫度,使一些有害氣體或蒸氣態的物質冷凝成液體而分離出的方法,冷卻溫度越低,有害氣體去除程度越高。冷凝法有一次冷凝法和多次冷凝法。后者是通過兩次以上冷凝去除有害氣體,可提高廢氣的凈化程度。冷凝法設備簡單,操作方便,可得到較純的產品,且不引起二次污染,但用于去除低濃度有害氣體則不經濟。冷凝法一般適用于作吸附或化學轉化等處理技術的前處理。
膜分離法——是利用膜的選擇性和膜微孔的毛細管冷凝作用將廢氣中的有機溶劑富集分離的方法,是近年來開發出來的新技術。由于其流程簡單、能耗低、無二次污染等特點,針對高分子膜耐溫和耐有機溶劑性能較差,且滲透率低,處理量小,而選擇性差和滲透率低限制了無機膜在工業中的應用,目前相關的研究仍停留在實驗研究階段。從已有研究來看,采用無機多孔膜回收空氣中的有機溶劑是具有應用前景的,提高分離效率是首先要解決的問題。
吸附法——是指用多孔性的固體吸附有害氣體。吸附劑有一定的吸附容量,吸附達到飽和時,可用加熱、減壓等方法使吸附劑再生。吸附法主要用于低濃度、低溫度、低濕度有機廢氣的凈化與回收,具有除去率高、凈化徹底、能耗較低、工藝成熟、易于推廣、實用性強、經濟效益高的特點,而且吸附工藝對環境造成的影響較小,不會引起二次污染。常用的吸附劑有活性炭、硅膠、離子交換樹脂等。活性炭有大量細孔,比表面大,對廢氣的吸附容量較大,對水分的吸附量小,因此適用于有機廢氣的凈化,且當活性炭吸附達到飽和時,可用于水蒸氣再生,回收有用成分。在處理有機廢氣的工藝中,吸附法應用極為廣泛。