實驗室在檢驗、鑒定、測試的過程中,由于實驗的需要會產生各種廢氣,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,酸霧廢氣經過凈化后,在經脫液層脫液處理,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,該方法的優點是設備簡單,操作方便,易于實現自動控制。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性物質吸附于其表面,又根據不同物質沸點,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,進入分離桶經分離后回收有機溶劑。
活性炭的吸附
a.物理吸附
主要發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,化學反應也經常發生在活性炭的表面。
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量等于解吸的數量時,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。