隨著我國涂裝行業(yè)的快速發(fā)展，涂裝稀釋劑使用產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)及顆粒物排放，不僅造成霧霾、光化學(xué)煙霧等大氣污染，甚至危害人體健康，因此涂裝廢氣的治理刻不容緩。目前，國內(nèi)外VOCs處理技術(shù)主要有燃燒技術(shù)、光催化氧化技術(shù)和膜分離技術(shù)等。微納米氣泡作為新興技術(shù)對VOCs有較好的處理效果，耗能低且不產(chǎn)生二次污染，可較好的控制投資和運(yùn)行成本。彭芬利用微納米氣泡噴淋降解涂裝廢氣，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示微納米氣泡噴淋對涂裝廢氣具有較高的去除能力。夏華磊利用微納米氣泡發(fā)生器將NO與十二烷基苯磺酸鈉混合形成微納米氣液發(fā)生體系，研究了NO的去除。本文以微納米氣泡噴淋處理涂裝廢氣，考察裝置對“三苯”廢氣的去除效率，以期為企業(yè)選用涂裝廢氣處理工藝提供技術(shù)借鑒。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器與材料

Agilent7890B型氣相色譜儀(美國安捷倫科技公司)；AD350S-2S2.2GB-20型微納米氣泡發(fā)生裝置(上海眾凈環(huán)保科技有限公司)；噴淋塔裝置(江蘇鑫聯(lián)環(huán)保設(shè)備有限公司)。苯、甲苯和二甲苯色譜純試劑(國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；鄰二甲苯、對二甲苯、間二甲苯色譜純試劑(上海麥克林生化科技有限公司)。實(shí)驗(yàn)噴淋塔柱體為聚丙烯材料，塔直徑1.0 m，高3.0 m。塔內(nèi)分兩層噴淋，每層填料高度0.5 m。噴淋塔底部連通邊長0.5m的方形水箱，水箱里的微納米氣泡溶液經(jīng)離心泵提升至塔內(nèi)實(shí)現(xiàn)自下而上噴淋。

1.2實(shí)驗(yàn)流程

微納米氣泡噴淋降解涂裝廢氣系統(tǒng)由廢氣發(fā)生裝置、噴淋塔、微納米氣泡發(fā)生裝置等幾部分構(gòu)成。工藝流程如圖1所示。氣體模擬裝置中通過小氣泵將氣體分三路通入盛有苯、甲苯和二甲苯溶液的鼓泡瓶中，由小氣泵產(chǎn)生的高濃度氣體與空氣在混風(fēng)箱混合后形成低濃度、高風(fēng)量的涂裝氣體。模擬氣體引入噴淋塔內(nèi)后自下而上與微納米氣泡在填料層逆向接觸發(fā)生超臨界水溶解、熱解、氧化還原等一系列反應(yīng)實(shí)現(xiàn)氣體凈化，凈化后的氣體從塔頂引出。

1.3評價(jià)方法

苯、甲苯和二甲苯的去除效果由各成分的降解效率表示

2 結(jié)果與討論

2.1進(jìn)氣濃度變化對“三苯”氣體去除率的影響

表1為進(jìn)氣濃度對“三苯”氣體去除率的影響。設(shè)置6組同比例不同濃度的“三苯”混合氣體，停留時(shí)間16 s，噴淋液氣比3 L/m3。隨著進(jìn)氣濃度的升高，苯、甲苯和二甲苯的去除率均呈上升趨勢，苯的去除率從30.5 %上升至40.16 %，甲苯的去除率從39.6 %上升至46.95 %，二甲苯的去除率從43.5 %上升至49.12 %。從雙膜理論分析氣膜中存在擴(kuò)散阻力、化學(xué)阻力及氣體在液膜中的擴(kuò)散阻力。當(dāng)混合氣體的濃度從低濃度逐漸升高時(shí)，氣液反應(yīng)以氣膜控制為主，濃度的升高推動了氣體在氣膜中的傳質(zhì)推動力，在相同時(shí)間內(nèi)達(dá)到氣液界面的氣體越多，去除率越高。當(dāng)氣體濃度達(dá)到一定值時(shí)，氣液反應(yīng)以液膜控制為主，升高氣體濃度可以提高降解的氣體量，但降解的量遠(yuǎn)小于氣體濃度的升量，整體的去除效率降低。

2.2停留時(shí)間對“三苯”氣體去除率的影響

圖2為停留時(shí)間對氣體去除率的影響。實(shí)驗(yàn)條件：苯、甲苯和二甲苯的進(jìn)氣濃度分別為140 mg/m3、280 mg/m3、420 mg/m3，噴淋液氣比3 L/m3，調(diào)控氣體停留時(shí)間為4s、6 s、8 s、10 s、12s、14 s、16 s、18 s。苯、甲苯和二甲苯的去除率隨停留時(shí)間延長而增高，當(dāng)停留時(shí)間較短時(shí)，氣體在噴淋裝置中接觸不充分、反應(yīng)不徹底，導(dǎo)致氣體的去除率較低。隨著停留時(shí)間延長，反應(yīng)氣體與微納米氣泡接觸時(shí)間變長，廢氣分子被氣泡破滅產(chǎn)生的空化反應(yīng)降解得更加徹底，廢氣的去除率逐漸增高。當(dāng)停留時(shí)間為18 s時(shí)，苯、甲苯和二甲苯的去除率達(dá)到41.43 %、49.01 %和51.21 %。“三苯”氣體中苯的去除率較低，主要原因有苯結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，化學(xué)鍵鍵能高，難以被氧化降解；氣體中苯濃度最低，與微納米氣泡發(fā)生接觸、碰撞幾率相對較小，致反應(yīng)不充分。

2.3噴淋液氣比對“三苯”氣體去除率的影響

圖3為噴淋液氣比對氣體去除率的影響。實(shí)驗(yàn)條件：苯、甲苯和二甲苯的進(jìn)氣濃度分別為140 mg/m3、280 mg/m3、420 mg/m3，停留時(shí)間18 s，調(diào)節(jié)噴淋流量使噴淋液氣比分別為1 L/m3、2 L/m3、3 L/m3、4 L/m3、5 L/m3、6 L/m3。“三苯”氣體的去除率隨噴淋液氣比的升高逐漸增高，當(dāng)噴淋液氣比達(dá)到3 L/m3后，苯、甲苯的處理效果趨于穩(wěn)定，去除率分別為41.23 %，48.95 %。當(dāng)噴淋液氣比達(dá)到4 L/m3后，二甲苯去除率增幅變小，二甲苯去除率達(dá)到54.63 %。隨著噴淋液增加，塔內(nèi)的微納米氣泡密度逐漸升高，氣泡數(shù)量分布密集且均勻，單位面積內(nèi)氣體與微納米氣泡接觸碰撞充分、裂解氧化反應(yīng)更完全，去除率隨之逐漸增。當(dāng)噴淋液氣比達(dá)到一定數(shù)值后，氣液接觸的有效面積已趨于穩(wěn)定，再升高液氣比對氣體去除效果的影響不大。

3 結(jié)論

本文對微納米氣泡噴淋技術(shù)處理涂裝廢氣中典型的有毒有害廢氣苯、甲苯和二甲苯的降解效率進(jìn)行了探討，得出如下結(jié)論：

(1)苯、甲苯和二甲苯的去除率隨著進(jìn)氣濃度升高而增高，涂裝廢氣中苯、甲苯和二甲苯的濃度分別為140 mg/m3、280 mg/m3、420 mg/m3時(shí)去除效果較好。

(2)苯、甲苯和二甲苯的去除率隨著噴淋液氣比的升高逐漸增高并趨于穩(wěn)定，隨停留時(shí)間的延長而增高。