氟化物主要指氟化氯(HF)和四氟化硅(SiF4)，是大氣中的主要污染物之一。主要來(lái)源于化工行業(yè)的磷肥、冶金行業(yè)的鋁廠、建材行業(yè)的陶瓷、玻璃、水泥、磚瓦等生產(chǎn)過(guò)程。大量的研究證明，微量氟及其化合物也會(huì)對(duì)人類和動(dòng)物的機(jī)體造成極嚴(yán)重的后果。凈化含氟廢氣的主要方法有濕法吸收和干法吸附。目前，工業(yè)含氟廢氣多采用濕法吸收工藝，根據(jù)吸收劑不同又將吸收凈化法分為水吸收法和堿吸收法。

吸附凈化法是將含氟廢氣通過(guò)裝填有固體吸附劑的吸附裝置，使氟化氫與吸附劑發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到除氟的目的。可采用工業(yè)氧化鋁、氧化鈣、氫氧化鈣等作吸附劑。在凈化鋁電解廠煙氣常采用的吸附劑是工業(yè)氧化鋁。鋁廠含氟煙氣吸附法凈化具有如下特點(diǎn)；吸附劑是鋁電解的原料氧化鋁，吸附氟化氫的氧化鋁可直接進(jìn)人電解鋁生產(chǎn)中，不存在吸附劑再生間題；凈化效率高，一般在98%以上；干法凈化不存在含氟廢水，避免了二次污染；和其他方法相比，干法凈化基建費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用都比較低，可適用于各種氣候條件，特別是北方冬季，不存在保溫防凍問(wèn)題。

(1)凈化原理

氟化鋁對(duì)HF的吸附主要是化學(xué)吸附，同時(shí)伴有物理吸附，吸附的結(jié)果是在氧化鋁表面上生成表面化合物—氟化鋁，其具體過(guò)程包括如下幾個(gè)步驟。

①HF在氣相中的擴(kuò)散；

②擴(kuò)散的HF通過(guò)氧化鋁表面的氣膜到達(dá)其表面；

③HF被吸附在氧化鋁的表面上；

④被吸附的HF與氧化鋁發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成表面化合物(AlF₃)。

在較低的溫度下有利于上述反應(yīng)向右進(jìn)行。由于這種化學(xué)吸附反應(yīng)速率快，所以用氧化鋁吸附HF屬于氣膜控制，HF濃度越高，氣相傳質(zhì)推動(dòng)力越大，越有利于吸附過(guò)程的進(jìn)行。因此加強(qiáng)鋁電解槽的密閉性，防止泄漏，盡量提高煙氣中HF濃度，既有利于吸附，又改善了車間內(nèi)的操作環(huán)境。

(2)氧化鋁的性質(zhì)對(duì)吸附的影響

①氧化鋁晶型對(duì)吸附容量有很大影響，γ型氧化鋁的吸附容量大；

②氧化鋁的比表面積越大，吸附容量也越大；

③氧化鋁濕度大小直接影響吸附凈化能力。

另外，分子中的結(jié)晶水也影響吸附能力，一般在一定溫度時(shí)焙燒，脫去部分結(jié)晶水，增強(qiáng)活性，但當(dāng)分于中的潔凈水全部失掉后，γ-Al₂O₃，將轉(zhuǎn)變成α-A1₂O₃，吸附能力大大降低。

(3)凈化流程

氧化鋁與煙氣中的氟化氫接觸后，吸附反應(yīng)速度很快，反應(yīng)幾乎在0.1S內(nèi)即可完成。干法吸附凈化流程有輸送床吸附工藝和沸騰床吸附工藝等。

①輸送床吸附凈化流程輸送床吸附流程簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，便于管理，凈化效率可達(dá)95%～98%，系統(tǒng)總壓降為2.5～3kPa。其凈化流程如圖所示。來(lái)自鋁電解槽的含氟化氫煙氣，通過(guò)管道進(jìn)人輸送床與由加料器均勻加人的氧化鋁粉末相混合，在管道中的高速氣流帶動(dòng)下，氧化鋁高度分散與HF充分接觸，在很短時(shí)間內(nèi)完成吸附過(guò)程。吸附后的含氟氧化鋁在旋風(fēng)分離器中被分離出來(lái)，在分離中進(jìn)一步完成吸附過(guò)程，經(jīng)袋式過(guò)濾器分離干凈。分離出來(lái)的含氟氧化鋁既可循環(huán)吸附，也可返回鋁電解槽。

影響吸附效率的因素如下：

a.輸送床流速的影響吸附效率隨管內(nèi)氣流速度增大而提高，當(dāng)流速達(dá)16m/s時(shí)，再提高流速吸附效率提高甚微，一般控制管內(nèi)煙氣流速為15-18m/s。

b.吸附時(shí)間和輸送床長(zhǎng)度的影響為保證煙氣和吸附劑有一定的接觸時(shí)間，一般輸送床長(zhǎng)度在lom以上，可保證其吸附效率。

c.固氣比的影響煙氣中HF濃度越高則要求固氣比越大，一般氟濃度為50mg/m³時(shí)，要求固氣比為70～80g/m³。

②沸騰床吸附凈化流程這種流化床反應(yīng)器改善了氣固兩相的接觸狀態(tài)，使氧化鋁表面不斷更新，減少了氣膜內(nèi)的擴(kuò)散阻力，強(qiáng)化了氣固相傳質(zhì)過(guò)程。流化床吸附凈化效率高達(dá)98%，壓降較小(約為1.3kPa)，設(shè)備緊湊，但安裝維修比較復(fù)雜。其凈化流程如圖所示。含氟煙氣從流化床底部進(jìn)人，煙氣以一定的速度通過(guò)氧化鋁吸附層，氧化鋁則形成流化態(tài)的吸附層，煙氣中的HF在與氧化鋁的接觸中，完成擴(kuò)散和吸附過(guò)程。從流化床中出來(lái)的氣體經(jīng)袋式過(guò)濾器進(jìn)行氣固分離。袋式過(guò)濾器過(guò)濾的氧化鋁一部分返回流化床中再循環(huán)使用，也可以送至鋁電解槽。從袋式過(guò)濾器中出來(lái)的凈化后煙氣，經(jīng)風(fēng)機(jī)和煙囪排人大氣。

沸騰床氧化鋁的層厚一般為3～4cm，一可減少阻力，二可防止用量過(guò)多。煙氣流速為0.28m/s左右口流化層高度可在50～300cm之間調(diào)節(jié)。

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