实验室在检验、鉴定、测试的过程中,由于实验的需要会产生各种废气,废气成分相对复杂,包括芳香族类:苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯等;酮类:丙酮、环已酮、甲乙酮等;酯类:醋酸乙酯、醋酸丁酯、异酸甲酯、香蕉水等;醇类:甲醇、乙醇、丁醇、异丙醇等有机废气。也包括氮氧化物、硫酸雾、氯化氢、氟化氢、硫化氢、二氧化硫等无机废气;同时也有高温的燃烧废气、粉尘等。在实验过程中产生的废气往往成分具有复杂性、多样性,针对该特点,对人体健康的损害程度也各不相同。
目前对气态污染物的处理方法一般可分为湿法和干法两大类,具体需要根据化学实验室废气的特点来选择高效率、 低成本的方法。
1、湿法废气处理
湿法废气处理采用酸雾吸收塔进行废气处理,适于净化氯化氢气体(HCl)、氟化氢气体(HF)、氨气(NH3)、硫酸雾(H2S04)、铬酸雾(Cr03)、氰化氢酸气体(HCN)、硫化氢气体(H2S)、低流度的NOx废气等水溶性气体,具备净化效果好、结构紧凑、占地面积小、耐腐蚀、抗老化性能好、安装、运输、维修管理方便、设备结构较为简单、一次性投资少等特点,因而广泛应用于对酸碱废气的处理。
酸雾吸收塔适应于高层建筑屋面上安装,工作原理是酸雾废气由风机压入吸收塔,经过入口喷淋和中间的填料层,酸雾和塔内碱性物质发生中和反应,净化后的气体再经脱液处理,然后高空排放。
2、干法废气处理
干法废气处理是将废气与多孔性的固体溶剂接触时,利用溶剂表面存在的未平衡的分子引力或者化学键力,把气体中某些有机物质组分吸附在固体溶剂表面上的过程。该方法的优点是设备简单,操作方便,易于实现自动控制。但是因吸附剂的物化性能不同,具有较强的针对性,所以处理不同成分的废气须配置不同性能的吸附剂,才能起到良好的废气净化作用,另外,如果废气浓度过高,或者通过吸附剂的时间较短,废气净化的效果就会不理想,同时要增加风机,保证通风系统的正常风速,最后,吸附剂需要定期更换或作再生处理才能保证吸收装置的正常运行。所以该方法在实际应用中需要投入一定的赞用和人力,多适用于一些废气成分稳定、浓度较低的有机废气处理。
干法废气处理一般采用有机气体活性炭吸附装置,其原理是活性炭具有很多微孔及很大的比表面积,依靠活性炭分子的吸附能力,将废气中挥发性有机物吸附于其表面,被吸附后的有机物经过简单处理可回用于生产,不仅如此,活性炭具有再生功能,能重复利用。因此,利用活性炭吸附装置进行有机废气处理,已经广泛应用与实验室废气处理中。
活性炭过滤吸附及工作原理:
a.物理吸附
主要发生在活性炭去除液相和气相中杂质的过程中。活性炭的多孔结构提供了大量的表面积,从而使其非常容易达到吸收收集杂质的目的。就像磁力一样,所有的分子之间都具有相互引力。正因为如此,活性炭孔壁上的大量的分子可以产生强大的引力,从而达到将介质中的杂质吸引到孔径中的目的。必须指出的是,这些被吸附的杂质的分子直径必须是要小于活性炭的孔径,这样才可可能保证杂质被吸收到孔径中。这也就是为什么我们通过不断地改变原材料和活化条件来创造具有不同的孔径结构的活性炭,从而适用于各种杂质吸收的应用。
b.化学吸附
除了物理吸附之外,化学反应也经常发生在活性炭的表面。活性炭不仅含碳,而且在其表面含有少量的化学结合、功能团形式的氧和氢,例如羧基、羟基、酚类、内脂类、醌类、醚类等。这些表面上含有地氧化物或络合物可以与被吸附的物质发生化学反应,从而与被吸附物质结合聚集到活性炭的表面。活性炭的吸附正是上述二种吸附综合作用的结果。当活性炭在溶液中的吸附速度和解吸速度相等时,即单位时间内活性炭吸附的数量等于解吸的数量时,此时被吸附物质在溶液中的浓度和在活性炭表面的浓度均不再变化,而达到了平衡,则此时的动平衡称为活性炭吸附平衡,此时被吸附物质在溶液中的浓度称为平衡浓度。