丙烯腈废气处理方案供参习.doc

微生物法处理丙烯腈研究 一、前言 丙烯腈是有机合成工业中的重要单体，它用于制造腈纶纤维、丁腈橡胶、合成树脂、塑料、药品、染料、增塑剂及粘合剂等原料，同时可用作许多生产过程的反应介质，由于生产和使用丙烯腈时，可因为设备密封不严或其它的因素而污染空气，丙烯腈以蒸气状态存在于空气中。丙烯腈属高毒物，其毒性作用类似氢氰酸，主要是由于吸入丙烯腈蒸气或皮肤接触而引起的中毒。人对丙烯腈比较敏感，在1g/m3的浓度范围时可在1～2个小时使人致死，在35～220mg/m3，除使嗅觉粘膜受到刺激外还可能出现头痛、胸痛、兴奋和引起恐惧感等。人类对于丙烯腈的嗅觉阈值为46.4mg/m3，据报导【1】在其浓度为6mg/m3左右时，一般接触三年以上人就会有头痛、全身无力、工作效率低下、恶梦和易激动等状况。客观检查，血压下降、咽反射减弱及腱反应亢进，还可使肝脏肿大，甚至出现黄疸，有的还可引起皮肤过敏甚至皮炎等。丙烯腈中毒除显现本身毒性外，并可在体内转化为氰化物，中毒表现与氰化物相似，毒性较小，起病慢，但刺激性较强。 丙烯腈是一种强烈污染环境的污染物，虽然大气中很难检测出它的存在，但在局部区域，像腈纶车间等，丙烯腈有着相对较高的浓度，而且丙烯腈是一种易挥发的液体，它比较难溶于水，只要挥发或泄漏出少量的丙烯腈就能造成很大的危害，所以它对于人的生命安全及身体健康是一种潜在的威胁。由于这部分低浓度有机废气中有机污染物的浓度都很低（小于5000mg/m3），已无回收再利用的价值，而且其净化处理的难度较大、费用较高，但其对人体健康与生态环境的危害却不容忽视，因而这类工业废气的净化处理在国内外都是环境保护方面的难题之一。科学工作者也一直探索新的除丙烯腈工艺旨在开发去除彻底而且成本低廉的工艺，我国规定车间的丙烯腈的最高允许排放浓度为2mg/m3【2】。 丙烯腈是一种无色易流动液体【3】，英文名称Acrylonitrile，化学式为CH2CHCN,它的摩尔量为53.07，液体密度是0.8060×103kg/m3，气体密度为1.8kg/m3,在常压下熔点、沸点、燃点分别为－82℃、78.5℃、481℃，它稍溶于水，易溶于一般有机溶剂，它能与空气混合形成爆炸性混合物，爆炸极限为3～17％，它水解生成丙烯酸，还原生成丙腈，易聚合也能与醋酸乙烯、氯乙烯单体共聚，主要用于制聚丙烯腈、丁腈橡胶和其它合成树脂等，也用作涂料、防氧化剂、染料、表面活性剂的原料。丙烯腈主要存在于生产像ABS、AS树脂和合成橡胶车间、生产涂料、防氧化剂、染料的工厂，生产合成纤维及其原料的工厂。 对于有机废气的处理，常规的方法包括吸收法、吸附法、与燃烧法，虽然这些方法有不少的优点，但也存在着某些不足，吸收法与吸附法一般需要对吸收剂与吸附剂的再生，这既增加了工艺的复杂性和设备投资额，还使运行操作变得复杂，燃烧法由于废气燃烧不完全而会产生有害的燃烧产物，另外温度过高，还会产生NOx污染，另外，燃烧法设备运转时存在一定的隐患【4】。现在比较流行的一种方法就是生物处理法，经过数十年研究，发现它是一种相对有效的处理方法，本实验研究采用生物膜法处理丙烯腈气体，因为用生物法处理有着以下几个优点： （1）处理彻底，用生物法适合处理浓度较低的物质，而且经处理过的污染物的浓度也比较的低，这于国家规定排放标准相符合，由于实际工业产生的含丙烯腈废气浓度很低，因此同化学处理相比生物处理有着处理能力高的优点。 （2）运行成本低廉，用生物法处理不像化学处理那样需要药剂与能量，只要维持生物膜在一个稳定适宜的温度与pH值及湿度，同时添加适量供应微生物生长需要磷源即可，它处理过程稳定，动力消耗少，基本上一次性投资，在下表1中列出了生物法处理与其它方法处理费用的比较。 表1 生物处理技术与传统处理方法的费用比较【5】 方法 投资费（＄） 运转费 燃料与药剂消耗（＄） 能耗（W） 燃烧法 130 15 (0 化学吸收法 60 8 1 活性炭吸附法 20 ---- ---- 生物处理法 8 (0 0.0 说明：投资费以每106立方英尺的处理量计算；燃料与药剂消耗以每分钟处理每立方英尺气量计；能耗以每分钟处理每立方英尺气量计。 （3）不会造成二次污染，它不象活性炭吸附与燃烧法等物理方法，处理完后还得对吸附剂或产生的烟气进行二次处理，生物膜法处理使用循环水，使污染物不会从一种方式的污染变化成其它方式的污染。 二、国内外研究动态 2.1、国外研究动态 国外最早提出用生物法处理废气及异味的建议是在1923年提出的，当时Bach讨论了有关污水处理厂在逸出H2S的处理，到了50年代，美国与西德分别报导了生物处理这一概念，1957年，Pomecoy提出生物泥床概念，申请了美国专利NO.2,973,096，