解清杰，劉佩錦，孟慶曦，周君立，卜睿祥，彭鴻彬

(1.江蘇大學(xué) 環(huán)境與安全工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013；2.鎮(zhèn)江江南化工有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212013)

1 引言

在醫(yī)藥、化工、煉鋼、石化、發(fā)電等社會生產(chǎn)領(lǐng)域，如酸洗、電鍍、電解、制酸等過程中均會使用到硫酸、鹽酸、硝酸、有機溶劑等物質(zhì)。生產(chǎn)后的氣相中一般會夾帶有一定數(shù)量、大小不一的液相霧滴，這對生產(chǎn)及環(huán)境都是有害的，需要設(shè)法將其除去[1]。霧滴主要是由于液體表面蒸發(fā)，與水凝結(jié)而形成，另外，在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時，均有氣泡產(chǎn)生，氣泡上浮到液面后爆破，液滴也隨之而出。霧滴中會含有許多有毒有害的物質(zhì)，其性質(zhì)也各不相同，如含有酸液、堿液和有機溶劑等，會影響其反應(yīng)過程，會腐蝕或堵塞設(shè)備及儀器等；如果未祛除直接排放，還會形成"白煙"，影響人們的視野，污染環(huán)境并影響人們的身體健康。

例如，有機硅材料生產(chǎn)過程中氯化氫原料的除雜問題，經(jīng)二甲基二氯硅烷水解，氯化氫氣體中多含有粒徑不一的硅氧烷超微細(xì)霧滴，在設(shè)備隱患、產(chǎn)品質(zhì)量和員工健康生產(chǎn)等多方面均存在較多問題。此外，超微細(xì)霧滴作為誘發(fā)“霧霾”的重要因素之一，其粒徑在0.1～100μm之間，肉眼難以看見。隨著社會對“霧霾”問題的愈發(fā)重視，國內(nèi)外就除霧技術(shù)的研究亦不斷深入[2]。

2 方法介紹

結(jié)合圖1 所示 ：該新型超微細(xì)霧滴凈化工藝基于旋流分離結(jié)合氣態(tài)超濾膜凈化技術(shù)。選取了較大高徑比的旋流器及可更換多種膜材料的氣態(tài)超濾膜作為其中的主要處理單元，在基本保證不影響原始工業(yè)氣體原料的前提下，對超微細(xì)霧滴進行去除凈化。該工藝運作時，先將一定壓力的含霧氣流沿一級旋流器外筒體切線方向通入其中，旋流器底部以支架加緊固螺絲固定。所得氣流由出口排出，離心分離的霧滴顆粒沿筒壁滑向底部，經(jīng)排污管流至儲罐收集。一級旋流器出口含霧氣流沿導(dǎo)流孔仍按切線方向進入后續(xù)二級旋流器，旋流器底部亦以支架加緊固螺絲固定。開展二次捕集，霧滴顆?？恐亓ρ嘏盼酃芙?jīng)底部流入儲罐，氣流經(jīng)兩級旋流器的下方出口排出。所排出的氣流進一步流過氣態(tài)超濾膜，持續(xù)過濾，排出凈化后的氣體，實現(xiàn)達標(biāo)處理。當(dāng)出現(xiàn)處理效率不佳時，則利用膜清洗裝置對前期使用過的氣態(tài)超濾膜進行清洗，排出清洗廢液，風(fēng)干后進行再次利用。所述的膜清洗裝置與超濾膜頂部相接，實現(xiàn)整體流程的一體化。該工藝能高效去除工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)過程中的超微細(xì)霧滴雜質(zhì)，凈化效率好，能耗低，實施面積小，處理穩(wěn)定、安全、廉價且便于操作。該工藝包括兩級旋流處理單元、氣態(tài)超濾膜單元與輔助系統(tǒng)；主要結(jié)構(gòu)包括兩級旋流器、氣態(tài)超濾膜、膜清洗裝置和儲罐。

(1)在兩級旋流處理單元中，所選兩級旋流器的徑高比分別設(shè)置為1∶(5～7)和1∶(10～15)，超微細(xì)霧滴顆粒可在旋流離心力作用下有效地實現(xiàn)去除，且兩級旋流器所用的霧滴儲罐為同一儲罐。

(2)在氣態(tài)超濾膜單元中，氣態(tài)超濾膜材料應(yīng)結(jié)合超微細(xì)霧滴的性質(zhì)進行選取，包括無機膜材料、有機膜材料和無機-有機復(fù)合膜材料。

(3)在輔助系統(tǒng)中，主要包含膜清洗裝置和霧滴收集罐，所述的膜清洗裝置與超濾膜頂部相接，提供清洗液進行反沖洗。需強調(diào)的是所用的清洗液應(yīng)結(jié)合氣流中超微細(xì)霧滴的性質(zhì)進行選取：①選用(1%～2%)檸檬酸溶液或檸檬酸鈉溶液或(0.4%～0.5%)HCl溶液，對鐵鹽或碳酸鹽溶液霧滴進行清洗；②選用(0.1%～0.2%)NaClO+(0.1%～0.2%)NaOH溶液，清洗由有機物霧滴及活性生物溶液霧滴引起的超濾膜組件的污染；③選用(0.2%～0.3%)H2O2+(0.2%～0.3%)NaOH溶液，清洗由谷氨酸發(fā)酵液霧滴引起的超濾膜組件的污染；④選用(1%～1.5%)甲醛溶液，清洗由細(xì)菌溶液超微細(xì)霧滴導(dǎo)致的膜組件污染；⑤選用清洗液配方：(15%～20%)的Na2CO3、(5%～7%)的Na3PO4、(1%～3%)的NaOH、(0.3%～0.5%)的EDTA(乙二胺四乙酸)，清洗由膠體溶液霧滴造成的膜污染；⑥選用清洗液配方：(7%～10%)的十二烷基苯磺酸鈉、(6%～9%)的表面活性劑、(0.3%～0.5%)的NaOH、(0.1%～0.2%)的無水碳酸鈉、(9%～12%)的磷酸鈉、(8%～10%)10%的硅酸鈉，清洗時需注意控制pH值介于(5.5～8.5)，不宜過酸過堿，要慎重選擇，主要清洗含油廢水所造成的膜污染；⑦選用清洗液配方：(2%～4%)的H3PO4、(0.3%～0.6%)的乙二胺四乙酸二鈉、(0.3%～0.5%)的LBOW專用清洗劑，清洗蛋白質(zhì)類和油脂類超微細(xì)霧滴造成的污染；⑧通常情況下，選用蒸餾水作為膜清洗液，清洗排出清洗廢液后風(fēng)干即可。上述清洗過程完成后，排出清洗廢液后風(fēng)干即可。

圖1 基于兩級旋流+超濾膜組合法凈化工業(yè)氣體中超微細(xì)霧滴的處理流程框圖

3 結(jié)語

本文介紹的超微細(xì)霧滴去除工藝基于一種旋流分離和氣態(tài)超濾膜組合技術(shù)，針對目前化工企業(yè)生產(chǎn)或解吸所得工業(yè)氣體中含有的超微細(xì)霧滴雜質(zhì)的行業(yè)難題，該工藝可有效解決該行業(yè)因該技術(shù)短板而造成的產(chǎn)品質(zhì)量下降、管線設(shè)備堵塞、開車時間短和運行裝置腐蝕等問題。改善我國酸洗、電鍍、電解、制酸等工業(yè)生產(chǎn)過程中超微細(xì)霧滴影響氣體原料及氣體產(chǎn)品質(zhì)量等現(xiàn)狀。提供一種能夠吸附凈化直徑小至0.1μm的超微細(xì)霧滴的一體化氣液分離工藝，使得經(jīng)過凈化后的工業(yè)氣體能夠達到較高要求的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，由此滿足國內(nèi)有關(guān)的企業(yè)生產(chǎn)與消費需求。