實驗室在檢驗、鑒定、測試的過程中,由于實驗的需要會產(chǎn)生各種廢氣,廢氣成分相對復雜,包括芳香族類:苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯等;酮類:丙酮、環(huán)已酮、甲乙酮等;酯類:醋酸乙酯、醋酸丁酯、異酸甲酯、香蕉水等;醇類:甲醇、乙醇、丁醇、異丙醇等有機廢氣。也包括氮氧化物、硫酸霧、氯化氫、氟化氫、硫化氫、二氧化硫等無機廢氣;同時也有高溫的燃燒廢氣、粉塵等。在實驗過程中產(chǎn)生的廢氣往往成分具有復雜性、多樣性,針對該特點,對人體健康的損害程度也各不相同。
實驗室廢氣處理方法
目前對氣態(tài)污染物的處理方法一般可分為濕法和干法兩大類,具體需要根據(jù)化學實驗室廢氣的特點來選擇高效率、低成本的方法。
(1)濕法廢氣處理
濕法廢氣處理采用酸霧凈化塔進行廢氣處理,適于凈化、氟化氫氣體(HF)氨氣(NH3)、硫酸霧(H2SO4)、鉻酸霧(CrO3)、氰化氫酸氣體(HCN)、硫化氫氣體(H2S)、低濃度的NOx廢氣等水溶性氣體,具備凈化效果好、結構緊湊、占地面積小、耐腐蝕、抗老化性能好、安裝、運輸、維修管理方便、設備結構較為簡單、一次性投資少等特點,因而廣泛應用于對奇臺污染物的處理。
酸霧凈化塔適應于高層建筑屋面上安裝,工作原理是酸霧廢氣由風機壓入凈化塔,經(jīng)過噴霧及填料層,廢氣與氫氧化鈉吸收中和液進行氣液兩相充分接觸吸收中和反應,酸霧廢氣經(jīng)過凈化后,在經(jīng)脫液層脫液處理,然后排入大氣。凈化后的酸霧廢氣可低于國家排放標準。
(2)干法廢氣處理
干法廢氣處理是指氣體混合物與多孔性固體接觸時,利用固體表面存在的未平衡的分子引力或者化學鍵力,把混合物中某一組分或某些組分吸附在固體表面上的過程。具有吸附作用的固體稱為吸附劑,該方法的優(yōu)點是設備簡單,操作方便,易于實現(xiàn)自動控制。但是因吸附劑的物化性能不同,具有較強的針對性,所以處理含不同有害物質的廢氣須配置不同理化性能的吸附劑,才能起到良好的氣體凈化作用;如果廢氣通過吸附劑的時間較短,廢氣中有害物質的含量過高,廢氣凈化的效果就會不理想;在廢氣通過吸附介質時,由于氣流受固體介質的阻擋作用,須增加風機的功率才能保證通風系統(tǒng)的正常風速。吸附劑需要定期更換或作再生處理才能保證吸收裝置的正常運行。所以,該方法在實際應用中需要投入一定的費用和人力,此種方法一般用于廢氣中有害物質的種類相對穩(wěn)定且含量較低的廢氣處理,這樣便于采用一種有針對性的吸附劑。
干法廢氣處理一般采用有機氣體活性炭吸附裝置,其原理時活性炭具有很多微孔及很大的表面積,依靠分子引力和滿習慣作用,能使溶劑蒸汽和揮發(fā)性物質吸附于其表面,又根據(jù)不同物質沸點,用蒸汽將吸附物質析出。當采用蒸汽為解除吸介質時,析出的有機溶劑蒸汽與水蒸氣儀器通過冷凝器凝結,進入分離桶經(jīng)分離后回收有機溶劑。
活性炭的吸附
a.物理吸附
主要發(fā)生在活性炭去除液相和氣相中雜質的過程中?;钚蕴康亩嗫捉Y構提供了大量的表面積,從而使其非常容易達到吸收收集雜質的目的。就像磁力一樣,所有的分子之間都具有相互引力。正因為如此,活性炭孔壁上的大量的分子可以產(chǎn)生強大的引力,從而達到將介質中的雜質吸引到孔徑中的目的。
必須指出的是,這些被吸附的雜質的分子直徑必須是要小于活性炭的孔徑,這樣才可可能保證雜質被吸收到孔徑中。這也就是為什么我們通過不斷地改變原材料和活化條件來創(chuàng)造具有不同的孔徑結構的活性炭,從而適用于各種雜質吸收的應用。
b.化學吸附
除了物理吸附之外,化學反應也經(jīng)常發(fā)生在活性炭的表面。
活性炭不僅含碳,而且在其表面含有少量的化學結合、功能團形式的氧和氫,例如羧基、羥基、酚類、內脂類、醌類、醚類等。這些表面上含有地氧化物或絡合物可以與被吸附的物質發(fā)生化學反應,從而與被吸附物質結合聚集到活性炭的表面。
活性炭的吸附正是上述二種吸附綜合作用的結果。
當活性炭在溶液中的吸附速度和解吸速度相等時,即單位時間內活性炭吸附的數(shù)量等于解吸的數(shù)量時,此時被吸附物質在溶液中的濃度和在活性炭表面的濃度均不再變化,而達到了平衡,則此時的動平衡稱為活性炭吸附平衡,此時被吸附物質在溶液中的濃度稱為平衡濃度。