5.3含氟废气净化（课件）-《大气污染治理技术》同步教学（中国环境科学出版社）

1 项目五 气态污染物净化 学习任务三 含氟废气净化 含氟废气来源、危害及处理工艺 2 学习要求 充分理解含氟废气的来源和危害 掌握含氟废气净化方法-干法吸附法 3 本次课学习内容 含氟废气的来源 含氟废气的危害 4 含氟废气的来源 含氟废气通常是指含有气态HF和SiF4的废气，主要来源于冶金工业的铝电解和炼钢过程，化学工业的磷肥生产，建材行业的陶瓷、玻璃、水泥、砖瓦等生产过程。 5 氮氧化物的危害 氟是人体需要的微量元素之一，有助于身体正常代谢；但氟是限量元素，摄人过多将对人体有害，甚至产生毒性反应引起病变。 吸入气态氟化物却对人体有害，虽然生产性含氟废气的排放量不及含硫(SOx) 含硝（NOx）废气的排放量大，但氟污染的毒性却较大。因为HF 是具有强刺激性气味和强腐蚀性的有毒气体，SiF4是窒息性气体，它们对人的危害要比 SO2气体大20倍左右；而氟对人的危害比 HF 更严重，低浓度吸入即会引起呼吸道疾病。 5 6 含氟废气的危害 含氟废气对人体的危害，有直接性感官刺激伤害，还有体内的积累性毒害，如侵入人体的氟约有50%在牙齿、骨骼中沉积。高浓度含氟气体对人的呼吸道和眼睛黏膜有刺激损伤作用，严重时可引起支气管炎、肺炎、肺水肿，发生呕吐、腹痛、腹泻等胃肠道疾患或中枢神经系统中毒症状，甚至使人窒息死亡。生产性氟及其化合物对从业者所致氟病，已列入中国“职业病目录”，属于法定的56种职业中毒疾患之一。因此，国家对职业接触氟及氟化物有限制性规定。 6 长期接触低浓度含氟气体则会造成慢性中毒，表现为 鼻出血、齿龈炎、氟斑牙、牙齿变脆等症状，还可见持久性消化道、呼吸道疾病。 7 含氟废气的危害 另外，含氟废气的扩散、转移，包括夹杂在酸雨中的沉降，能形成对大气、水体、土壤的污染以及对建筑物、设备的腐蚀和臭氧层的破坏等。 7 8 含氟废气的净化 含氟废气的净化方法主要有湿法吸收和干法吸附。根据吸收剂的不同又将吸收净化法分为水吸收法和碱液吸收法。 吸附净化法是将含氟废气通过装填固体吸附剂的吸附装置，将氢化氢吸附，从而达到除氟的目的。可采用工业氧化铝、氧化钙、氢氧化钙等作吸附剂。净化铝电解厂烟气常采用的吸附剂是工业氧化铝。 8 铝厂含氟烟气吸附净化法具有如下特点：吸附剂是铝电解的原料氧化铝，吸附氟化氢的氧化铝可直接进入电解铝生产中，不存在吸附剂再生问题；净化效率高，一般在98%以上；干法净化不存在含氟废水，避免了二次污染；和其他方法相比，干法净化基建费用和运行费用都比较低，可适用于各种气候条件，特别是北方冬季，不存在保温防冻问题。 9 含氟废气的净化 （1）净化原理 氟化铝对HF的吸附主要是化学吸附，同时伴有物理吸附，吸附的结果是在氧化铝表面上生成表面化合物——氟化铝，具体过程包括以下几个方面： 1）HF在气相中的扩散； 2）扩散的HF通过氧化铝表面的气膜到达其表面； 3）HF被吸附在氧化铝表面上； 4）被吸附的HF与氧化铝发生化学反应，生成表面化合物（AlF3）。 Al1O3 + 6HF = 2AlF3 + 3H2O 干法吸附法 9 10 含氟废气的净化 （2）氧化铝的性质对吸附的影响 1）氧化铝晶型对吸附容量有很大影响， γ型氧化铝的吸附容量大； 2）氧化铝的比表面积越大，吸附容量也越大； 3）氧化铝湿度大小直接影响吸附净化能力。 干法吸附法 10 另外，分子中结晶水也影响吸附能力，一般在一定温度下焙烧，脱去部分结晶水，增强活性，但当分子中的结晶水全部失掉后，γ-Al2O3将转化变成α-Al2O3，吸附能力大大降低。 11 含氟废气的净化 （3）工艺流程 吸附净化流程有输送吸附工艺和沸腾床吸附工艺等。 1）输送床吸附净化流程 输送床吸附净化流程见下图。来自铝电解槽的含HF烟气通过管道进入输送床后加入的氧化铝粉末相混合。在管道中的高速气流带动下，氧化铝粉末高度分散，与HF充分接触，在很短时间内完成吸附过程，再经袋式过滤器分离干净；分离出来的氧化铝既可输入加料器进行循环吸附，也可返回铝电解槽。 此法流程简单，运行可靠，便于管理。净化效率可达95%～98%，系统的总压降约为2.5～3kPa。 干法吸附法 11 12 含氟废气的净化 12 13 含氟废气的净化 2）沸腾床吸附净化流程 沸腾床吸附法工艺流程见下图。由铝电解槽来的含氟烟气由沸腾床底部进气分配室进入沸腾床后，气体以一定速度通过床面上的氧化铝层，氧化铝则形成流态化的沸腾层，并与烟气中的HF混合、接触，完成吸附过程。气体携带的氧化铝，被沸腾床上部装设的袋式过滤器过滤下来，被净化的烟气由排风机排出。 干法吸附法 13 沸腾床内氧