电镀车间含酸废气的净化

(一)酸雾的净化处理
用硝酸、硫酸、盐酸及其混合酸、氢氟酸等在镀前对金属制品进行表面处理(化学浸蚀)时所产生的二氧化硫、氯化氢、二氧化氮、氟化氢等有害气体危害很大，需进行净化处理。处理方法多用酸碱中和的方法。
1．硫酸雾气的中和处理
硫酸雾气一般可用浓度为10％的苏打(Na2C03)的碱性溶液(NaOH)或氨(NH3)溶液进行中和处理．其化学反应为：
碱性溶液经中和酸气后，应设沉淀箱使渣滓沉淀下来，净液通过溢流循环使用。一般碱液的pH值达到8～9时，即需更换新的碱液。
2．盐酸雾气的中和处理
轮酚霪旨可用碱漓(NaOH)或氧(NH3)等低浓度溶液进行中和处理。其化学反应为：
由于盐酸的溶解热很大，在实温情况下为56010(35％HC1)。因此要较完全地脱除盐酸，必须用冷却吸收器，或者在溶液再循环使用时，经过冷却器后再回入净化设备。

对于浓度大的气体，由于惰性气体含量很少，盐酸很容易扩散，吸收也快，因此可在简单的设备中进行处理。对于浓度较稀的气体，吸收速度有所降低，可采用陶瓷填料塔。
3．硝酸雾气的处理
硝酸酸洗等使用含硝酸溶液加工的工序都产生氮氧化物废气，它是电镀生产的废气中危害较大也较难治理的酸性废气。氮与氧能形成多种氧化物，如：N20、N0、N203、N02、N204和N2O5等，氮氧化物是这些氧化物的总称，常以N0x来表示。常温下能单独存在的氮氧化物主要是N02和与之形成平衡的N204以及N0气体，这三种气体对人体的危害也较大。
二氧化氮是一种棕红色气体，带有窒息性和强烈刺激性；四氧化二氮则是无色的。在常温下，二氧化氮能与四氧化二氮形成平衡，大体上N02占30％，N204占70％。N02和N204的毒性相似。一氧化氮是一种无色无嗅的气体，在水中的溶解度很小，不与水发生化学反应。一氧化氮通过人体呼吸系统进血液，侵入红血球与血红蛋白作用，使之变成高铁血红蛋白而引起血液中毒；同时也对中枢神经系统产生麻痹作用，吸入高浓度的一氧化氮能致动物于死命。
二氧化氮和四氧化二氮的毒性比一氧化氮要大3倍～4倍，一氧化氮在空气中也能被氧化成为二氧化氮。二氧化氮主要伤害人体粘膜、呼吸系统和神经系统。其浓度为0．5 X 10-6时就有特臭的感觉，在2．5×10-6的低浓度下长期工作，三五年会产生慢性支气管炎；较高的浓度会使人咳嗽、咳血，进而引发肺炎、肺积水甚至窒息而死；此外，它对神经系统也能造成损伤。

氮氧化物是强腐蚀性气体，对厂区设备和金属构件，周围环境的某些家庭设施以及农作物等都可能造成破坏。
为了防范氮氧化物产生的不良后果，车间必须有较强的排风系统，还应有可靠的净化处理系统。电镀车间产生的氮氧化物废气，其特点是浓度不均衡性、断续性和潮湿性。因此，处理这种废气的方法也必须考虑它的这些特性，才能收到好的净化效果。
目前处理电镀车间氮氧化物的方法主要是吸附剂吸附法(干法)和液体吸收法(湿法)两种。

活性炭是处理电镀车间氮氧化物最常用的固体吸附剂。用活性炭吸附氮氧化物的吸附容量比用分子筛和硅胶都高，对低浓度氮氧化物吸附能力很强。它是一种比表面积很大的形态稳定的固体物质，有些品种的活性炭不仅对氮氧化物气体具有物理吸附作用，而且还具有化学还原作用，能使N0气体和N02气体与碳反应变为氮气和二氧化碳气体。
作为氮氧化物的吸附剂，选用的活性炭孔径应大于N0x的分子直径才合适。考虑到氮氧化物产生的断续性，处理设备应有较大的缓冲空间，为减低活性炭层的空气阻力和便于再生时装卸，活性炭层厚度不宜超过10cm，可设置多层多级接触吸附，每层间保持一定缓冲空间，以增加吸附时效。。
采用吸附法处理氮氧化物废气，其净化效率可达80％～90％。这种方法管理简单，运行费用低，净化效率高，只要及时再生就不会自然脱附。在我国北方寒冷地区，特别适宜采用这类干法处理设备，冬季不易产生结冰而影响设备的正常运转。其不足之处就是设备阻力较大，选用风机的压力较高。
活性炭吸附饱和后，应从吸附设备中取出进行再生。先经20％的氢氧化钠溶液浸泡，用水清洗后再用20％的稀硫酸溶液浸泡，水洗后再用热水煮沸，让其彻底脱附。一般活性炭在高温高湿条件下，水分子能取代已吸附的氮氧化物分子，为简化操作，仅用热水煮沸一定时间，也能洗脱大部氮氧化物分子，烘干后即可重新使用。
液体吸收法是用水或多种水溶液来吸收废气中的氮氧化物的方法。
采用碱液吸收法可以吸收浓度比较稳定的氮氧化物废气。将氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化铵或碳酸钠等碱溶液送人喷淋吸收塔，这些液替与氮氧化物废气接触，就会反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，其反应式为：

从各组反应式的第二式可看出，氮氧化物废气中的一氧化氮含量如果超过50％，则过多的一氧化氮不会被吸收。也就是说，碱液吸收法只有在二氧化氮浓度与一氧化氮浓度相当或较高时，吸收才比较完全。如果一氧化氮含量较高，则应以采用氧化吸收法为佳。电镀生产中的氮氧化物废气流量和浓度都难以控制，因此，建议采用氧化吸收法来处理。氧化吸收法就是采在碱性吸收液吸收之前，采用氧化剂送入吸收塔的进气管内，将部分N0氧化成为N02后继而在碱性吸收液中吸收。吸收后的废气往往再进入第二吸收塔用水吸收，以利用
氧化剂将亚硝酸盐氧化为硝酸盐。氧化剂可以是氯系氧化剂、臭氧或双氧水等。
在设计中还可以采用还原吸收法来处理氮氧化物废气，这种方法的净化效率较高。

在氮氧化物废气处理设备中，也有在碱液中加入硫化物或尿素进行吸收的。如采用8％的氢氧化钠与10％的硫化钠混合水溶液作为吸收液，或者用氢氧化钠溶液多级喷淋吸收后再加一级硫化钠水溶液喷淋吸收，效果更好，其吸收率可达到90％以上。
4．氢氟酸雾气的中和处理
氢氟酸(HF)可用5％苏打(Na2C03)的碱溶液(NaOH)进行中和处理，其化学反应为：

通过净化后的氟化钠(NaF)溶液，加人适量的石灰溶液[Ca(OH)2]和明矾[A12(s04)3]后，即可沉淀析出冰晶石(Na3AlF6)和石膏(CaS04)，而氢氧化钠又能得到再生使用。

(二)酸雾净化设备
酸雾净化设备必须满足以下要求：
(1)气液之间要有较大的接触面和一定的接触时间；
(2)气液之间扰动强烈，吸收阻力低，吸收效率高；
(3)采用气液逆流操作，增大吸收推动力；
(4)气体通过阻力小；
(5)设备耐磨、耐腐蚀、运行可靠；
(6)构造简单，便于制作和检修。
常用的处理设备有：
1．喷淋塔
喷淋塔的结构如图l3—4—l3。气体从下部进入，吸收剂从上向下分几层喷淋。喷淋塔上部设有液滴分离器。喷淋的液滴应大小适中，液滴直径过小，容易被气流带走；液滴直径过大，气液的接触面积小，接触的时间短，吸收效率低。
气体在喷淋塔横断面上的平均流速(空塔速度)一般为0．5m／s～1．5m／s。
喷淋塔的优点是阻力小、结构简单、塔内无运动部件。它的吸收效率不高，仅适用于有害气体浓度低、处理气体量不大的情况。

2．填料塔
填料塔的结构如图l3—4—14。在喷淋塔内填充适当的填料就成为填料塔，放人填料后，可以增大气液接触面积。吸收剂自塔顶向下喷淋，沿填料表面下降加湿填料，气体沿填料的间隙上升，在填料表面气液接触，进行吸收。
填料分为实体填料和网体填料，常用的实体填料有瓷质小环、鞍形和波纹填料等。一般，除了支承板上前几层用整砌法外，均用乱堆法安放填料。

喷淋塔
1—有害气体入口；2—净化气体出口；3—液滴分离器；4—吸收剂入口；5—吸收剂出口。

填料塔
1—有害气体人口；2—吸收剂入口；3—液滴分离器；4—填料；5—吸收剂出口。
填料塔的空塔速度一般为0．5m／s～1．5m／s，每米填料层的阻力一般为400Pa～600Pa。填料塔的结构简单、阻力小，是目前应用较多的一种气体净化设备。
3．湍球塔
湍球塔的结构见图l3—4—15。湍球塔的塔内设有开孔率较大的筛板，筛板上放置一定数量的轻质小球。气流通过筛板时，小球在其中湍动旋转，相互碰撞，吸收剂自上向下喷淋，加湿小球表面，进行吸收。由于气、液、固三相接触，小球表面的液膜能不断更新，增大吸收推动力，提高吸收效率。小球通常用聚乙烯和聚丙烯制作，直径可采用φ25、φ30、φ38等。
湍球塔的空塔速度一般为2m／s～6m／s，每段塔的阻力约为400Pa～1600Pao
湍球塔的特点是风速高、处理能力大、体积小、吸收效率高。缺点是，随小球的运动，有一定程度的返混，段数多时阻力较高。

4．筛板塔
筛板塔的结构如图l3—4—16。塔内设有几层筛板，气体从下而上经筛孔进入筛板上的液层，通过气体的鼓泡进行吸收。气液在筛板上交叉流动，为了使筛板上的液层厚度保持均匀，提高吸收效率，筛板上设有溢流堰，筛板上液层厚度一般为30mm左右。筛板塔的空塔速度一般取l．0m／s～3．5m／s。随气流速度的不同，筛板上的液层呈现不同的气液混合状态，筛板上形成泡沫层时，气液两相的接触面积大大增加，这时的筛板塔称为泡沫塔。为了达到较理想的泡沫状态，筛板的开孔率一般为10％～l8％，此时，空塔速度1．0m／s时的阻力约为200Pa，空塔速度3．5m／s时的阻力约为1000Pa。
筛孔直径一般为3mm。8mm，筛孔直径过小，不便于加工，容易造成堵塞。筛板安装时应保持水平。
筛板塔的优点是构造简单、吸收效率高。它的缺点是筛孔容易堵塞，操作不易稳定，只适用于气液负荷波动不大的场合。如处理的气体流量较大时，采用筛板塔较为经济。