摘要:有機(jī)溶劑種類多、使用廣泛且用量巨大，不經(jīng)處理就排入大氣，將會產(chǎn)生毒副作用，對人類和動植物造成危害?；厥盏挠袡C(jī)溶劑與空氣的混合氣體經(jīng)有焰燃燒或無焰催化燃燒能起到解毒作用，但仍會產(chǎn)生大量的二氧化碳。而通過吸收、冷凍冷凝和固體吸附的辦法截留有機(jī)溶劑氣體，特別是固體吸附的活性炭和活性碳纖維回收法，都是解決溶劑回收問題的根本辦法。

關(guān)鍵詞:有機(jī)溶劑,溶劑回收,活性炭,環(huán)保

有機(jī)溶劑種類繁多，使用廣泛且用量巨大，有機(jī)溶劑氣體不經(jīng)處理就排入大氣，不但有毒副作用，還會在大氣的對流層產(chǎn)生酸煙霧、光化學(xué)煙霧等，在大氣的平流層消耗臭氧，最終會危害人類和動植物的生命安全。而回收的有機(jī)溶劑與空氣的混合氣體經(jīng)有焰燃燒或無焰催化燃燒雖然能起到解毒作用，但仍會產(chǎn)生大量的溫室氣體二氧化碳。因此通過吸收、冷凍冷凝和固體吸附的辦法截留有機(jī)溶劑氣體，特別是固體吸附的活性炭和活性碳纖維回收法，才是解決溶劑回收問題的根本辦法。

1 有機(jī)溶劑回收的意義

有機(jī)溶劑具有特殊性能，其能直接或間接分散樹脂、顏料或染料等高分子化合物，且不與其反應(yīng)，成型后又能揮發(fā)出來，因而導(dǎo)致了其在工業(yè)上的用途相當(dāng)廣泛。不同工業(yè)領(lǐng)域使用不同溶劑情況見表1。

美國現(xiàn)在在用的有機(jī)溶劑已達(dá)3000多種。1996年估計(jì)的不同生產(chǎn)部門排放到大氣中的有機(jī)溶劑量見表2。目前尚未見到我國這方面的統(tǒng)計(jì)數(shù)字。

隨著我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，有機(jī)溶劑的使用數(shù)量也越來越大。一些大型工廠的日用有機(jī)溶劑量為3～4噸；中等工廠為1～2噸；小型工廠約幾百公斤。類型不同但都使用有機(jī)溶劑的工廠如集裝箱廠、覆銅板廠、塑料印刷廠、家具廠、化纖廠等等，遍布全國各地。

從表1可見，使用的有機(jī)溶劑中有苯、甲苯、二甲苯、氯代烷烴等致癌物，不管是揮發(fā)在室內(nèi)還是在室外，都會對人類和動植物帶來危害。揮發(fā)到大氣中的醛類、烯烴、芳香烴等溶劑氣體在太陽光的作用下，在大氣的對流層（從地面至10km高度）中會反應(yīng)生成酸煙霧、光化學(xué)煙霧等；氯氟烷烴等會逸散至大氣平流層（對流層頂部至50km高度），在太陽光的作用下與臭氧反應(yīng)（氯對臭氧起催化分解作用），降低臭氧濃度，降低臭氧層吸收太陽紫外線的作用從而降低對地球產(chǎn)生的屏蔽作用，并且還會產(chǎn)生大量的溫室氣體危害人類及動植物。

對有機(jī)溶劑氣體的燒毀（有焰）和焚燒（無焰催化燃燒），起初是針對有機(jī)溶劑氣體有毒不應(yīng)直接向空中排放而采取的措施，具體如下：

（1）有機(jī)溶劑氣體的有焰燃燒

有機(jī)溶劑氣體的有焰燃燒是指有機(jī)溶劑與空氣混合后因氣體濃度太低（濃度在爆炸極限以下，每立方米氣體含零點(diǎn)幾克至幾克）采用天然氣或霧狀柴油引火，升溫至600℃～700℃，將其燒掉。但有機(jī)溶劑氣體的有焰燃燒很難燃燒完全，除了生成二氧化碳和水以外，還會生成副產(chǎn)物氮氧化物，烷烴不完全燃燒會產(chǎn)生烯、炔、一氧化碳和煙塵等有害物質(zhì)。

（2）有機(jī)溶劑氣體的無焰催化燃燒

無焰催化燃燒是在有焰燃燒的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，因濃度太低，先用活性炭（蜂窩狀活性炭，見圖1）吸附，再用熱空氣脫附進(jìn)行濃縮（有機(jī)溶劑與空氣混合后氣體濃度在爆炸極限以上），將高濃度的溶劑空氣混合氣體預(yù)熱后（溫度在200℃左右）再吹過含貴金屬Pt和Pd的催化劑層（也做成蜂窩狀，見圖2）進(jìn)行無焰催化燃燒（也可以說是催化氧化），反應(yīng)條件控制得好時，99.5%以上的混合氣體可反應(yīng)生成二氧化碳和水。

有焰燃燒和無焰催化燃燒從解毒的角度講，燃燒過后排入大氣的不是有毒的有機(jī)溶劑氣體而是無毒的二氧化碳和水蒸汽。這雖基本上解決了有機(jī)溶劑氣體有毒污染的問題，但它還會生成大量的二氧化碳，由于溶劑分子里的每一個碳原子都要生成一個二氧化碳分子，因此溶劑巨大的焚燒量決定了會產(chǎn)生巨大的二氧化碳量，而二氧化碳則是造成地球溫室效應(yīng)的主要?dú)怏w之一。由于目前使用溶劑量巨大，如果只用燃燒的辦法來處理原來準(zhǔn)備排空的有機(jī)溶劑氣體，那么由它們生成的二氧化碳對地球溫室效應(yīng)的增效將也是巨大的。

同時，有機(jī)溶劑氣體燃燒會產(chǎn)生熱量，催化燃燒產(chǎn)生的大部分熱量（約60%）用于預(yù)熱通過的溶劑空氣混合氣體（通過熱交換器），另外的部分（約40%）用于加熱熱水（回收熱量），熱水用于生產(chǎn)和生活。企業(yè)每天24小時生產(chǎn)，日處理溶劑量巨大，提供的熱水卻難以用完。而熱量不能得到充分利用，就是極大的浪費(fèi)。在全球經(jīng)濟(jì)大發(fā)展而資源日漸匱乏的今天，應(yīng)該合理利用資源。因此，燃燒絕不是最佳的解決辦法。

2 溶劑回收的方法

二十世紀(jì)六七十年代，我國發(fā)展國防工業(yè)，制造發(fā)射藥等需用醇醚溶劑，當(dāng)時提出的溶劑回收也是指對醇醚溶劑的回收。由于乙醇是由糧食制造的，而乙醚又是由乙醇制造的，回收溶劑在那個糧食不夠吃的年代主要是為了節(jié)約糧食。李克燮先生二十世紀(jì)末寫的《溶劑回收》[2]一書，主要也是針對醇醚溶劑。
目前國內(nèi)使用的溶劑除醇醚溶劑以外，還有其他品種繁多的大量溶劑。它們除了是由糧食制造的以外，大部分為石油和煤炭的干餾產(chǎn)物。我國的很多工業(yè)部門都大量使用有機(jī)溶劑（如表1所示），也都面臨溶劑回收的問題。溶劑回收，顧名思義就是將揮發(fā)到空氣中的有機(jī)溶劑空氣混合氣體抽吸回來，經(jīng)過一定裝置的操作，將溶劑氣體截留下來，而讓符合排放標(biāo)準(zhǔn)的廢氣排入大氣。將溶劑氣體截留下來有多種辦法：

（1）吸收法

根據(jù)同性相溶的原理，將溶劑空氣混合氣體從下進(jìn)入設(shè)備，通過上淋高沸點(diǎn)且粘度不大的油性液體（譬如廢機(jī)油[3]或柴油等）的填料層，氣液逆向?qū)α鳎軇┓肿颖挥托砸后w所吸收并溶解其中。通過調(diào)節(jié)填料層的高度和淋下的油性液體的流量使最后排放的尾氣達(dá)到環(huán)保要求。吸收了溶劑的油性液體可直接用作燃料（如重油用于鍋爐燃燒），或通過分餾將溶劑與油性液體分離。采用此法須考慮如下問題：1）混合氣體里的溶劑氣體濃度如太低而風(fēng)量又較大時，吸收效果不會太好；2）一天24小時生產(chǎn)，回收的含溶劑的油量必定很大，鍋爐燃燒可能會用不完，不用鍋爐的單位其含溶劑的油的安全存放是個問題；3）要蒸餾提純后再投入使用，而蒸餾必須有蒸餾的技術(shù)，必須投資建立生產(chǎn)線等。

（2）冷凍冷凝法

有的混合氣體里的溶劑氣體單一，濃度又高（如夏天加油站的汽油罐裝油時，其出氣口排出來的只有汽油蒸氣），且其飽和蒸氣壓隨溫度的變化很大。遇到這種情況，可以采用冷凍冷凝的辦法，即將混合氣體通過蛇管或殼管式冷凝器進(jìn)行降溫冷凝，溶劑會從混合氣體中變成液體而分離出來，降溫可用氟利昂等制冷劑，也可用液氮蒸發(fā)制冷，根據(jù)回收的需要和條件狀況采用不同的制冷劑。采用此法所回收的溶劑純度很高，不加其他處理即可使用。但如下幾種情況不適用此方法：1）排出氣體量大而溶劑含量偏低；2）飽和蒸氣壓隨溫度的變化不大；3）混合氣體里含多種溶劑氣體，它們的飽和蒸氣壓隨溫度的變化情況不一樣等。

（3）固體吸附法

用做固體吸附劑的有分子篩、活性炭和活性碳纖維。

分子篩由于其微孔較小、價(jià)格昂貴、用于氣體干燥而較少大規(guī)模用于溶劑回收生產(chǎn)，多用于氣體凈化。
活性炭是大量用于溶劑回收的吸附劑，從二十世紀(jì)初至今仍長盛不衰?；钚蕴繌娜軇┛諝饣旌蠚怏w里截留溶劑氣體的效果較好，又容易為水蒸汽解吸再生而一直獲得應(yīng)用。對于不易氧化的溶劑氣體，如烷烴類溶劑，可由熱空氣解吸；對于易氧化的溶劑氣體，可由熱惰性氣體如純氮?dú)饨馕鹊取Ｄ壳?，采用顆粒狀活性炭回收溶劑仍是國內(nèi)溶劑回收的主流。脫除的溶劑需經(jīng)蒸餾或膜分離達(dá)到純?nèi)軇┑臉?biāo)準(zhǔn)才能返回使用。蒸餾提純一般是1種溶劑用1個塔。

活性碳纖維是二十世紀(jì)六十年代發(fā)展起來的用于溶劑回收的一種新型吸附劑，其價(jià)格更加昂貴，甚至比分子篩還高得多，但與活性炭相比較[4]，由于其特殊的微孔結(jié)構(gòu)—它主要含微孔（r＜1nm）和少量中孔（1nm＜r＜25nm），而活性炭含大孔（r＞25nm），中孔和微孔，造成其吸附快，脫除快，烘干容易，使用壽命長（一般3年，活性炭一般只有1年），節(jié)約能源（同等溶劑量其解吸和烘干消耗的水蒸汽僅為活性炭消耗量的1/3～1/2），且能實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)[5]而有光明的前途。其缺點(diǎn)是投資較大。我國從日本進(jìn)口的照相膠片生產(chǎn)線就配有活性碳纖維吸附器的溶劑回收生產(chǎn)線。國內(nèi)新設(shè)計(jì)的溶劑回收生產(chǎn)線多用活性碳纖維吸附器；部分原采用活性炭吸附器的老生產(chǎn)線也有改為活性碳纖維吸附器的趨勢[6]。

3 結(jié)語

（1）對于含溶劑的空氣氣體的處理，不管是通過有焰燃燒還是采用無焰催化燃燒，由于其熱量不能得到充分利用，都是對資源的浪費(fèi)；而且即使采用燃燒得較徹底的無焰催化燃燒技術(shù)，也還是會產(chǎn)生大量的二氧化碳，污染環(huán)境。

（2）目前國內(nèi)外有多種途徑和方法進(jìn)行溶劑回收，有關(guān)機(jī)構(gòu)應(yīng)加大研發(fā)力度，采用更加妥善合適的方法進(jìn)行溶劑回收。

（3）劉曉峰等“廢有機(jī)溶劑再生技術(shù)概述”[7]的文章指出，他們建造的工廠年處理廢有機(jī)溶劑3000多噸，并能夠分離出十幾種溶劑。由于國內(nèi)目前使用有機(jī)溶劑的企業(yè)十分廣泛，需要進(jìn)行溶劑回收的企業(yè)眾多，如都能進(jìn)行溶劑回收，回收起來的有機(jī)溶劑量肯定巨大。國家有關(guān)部門如能全面規(guī)劃，在全國布點(diǎn)多設(shè)一些進(jìn)行溶劑回收提純的工廠，這對于保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源、能源都是十分有利的。

參考文獻(xiàn)：

[1] George Wypych主編. 范耀華,等譯.溶劑手冊[M].北京：中國石化出版社，2003，6.

[2] 李克燮，萬邦庭.溶劑回收[M].北京：兵器工業(yè)出版社，1997.

[3] 陳定盛，等.廢機(jī)油凈化甲苯廢氣的工藝研究[J].環(huán)保工程，2008（4）.

[4] 李克燮.迅速發(fā)展中的溶劑回收工藝在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用[J].覆銅板資訊， 2008（4）、（5）、（6）.

[5] 張建軍.活性碳纖維有機(jī)廢氣回收技術(shù)在清潔生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].技術(shù)與工程 應(yīng)用，2008（10）.

[6] 孫茂發(fā)，蔣凡軍.溶劑回收生產(chǎn)中存在以活性碳纖維取代活性炭的趨勢[J]. 覆銅板資訊，2009（5）.

[7] 劉曉峰，李鑫.廢有機(jī)溶劑再生技術(shù)概述[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2008（5）.

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