化学清洗过程产生的气态污染物主要有:二氧化硫、氮氧化物、硫化氢、氟化氢、氯气、氯化氢、碳氢化合物等气体。如果对这些气态污染物不加以严格控制排放,或不加以无害化处理,任其排入大气之中,势必对人体健康和大气环境造成不同程度的破坏,因此对它们的处理势在必行。

目前,国内对气态污染物的处理方法主要有吸收法、吸附法、催化法、燃烧法及冷凝法等。处理方法的选择取决于有害气体的化学和物理性质、浓度、排放量、排放标准。

(1)吸收法

当气---液相接触时,利用气体中的不同组分在同一液体中的溶解度不同,可使气体中的一种或数种溶解度大的组分进入到液相中,使气相中各组分的相对浓度发生改变,气体即可得到分离净化,这个过程称为吸收。吸收法就是根据这一原理,采用适当的液体作为吸收剂,使含有害物质的废气与其接触,废气中的有害物质被吸收于吸收剂中而得到净化的一种处理方法。在吸收法中,用来吸收气体中有害组分的液体叫作吸收剂,被吸收的组分称为吸收质,而吸收了吸收质后的液体叫做吸收液。

在吸收过程中,依据吸收质与吸收剂是否发生化学反应,可将吸收分为物理吸收与化学吸收。前者在吸收过程中发生的是纯物理过程,如用水吸收二氧化碳或吸收二氧化硫等;而后者在吸收过程中常伴随有明显的化学反应发生,如用碱液吸收二氧化碳、用酸液吸收氨等。化学反应的存在增大了传质系数和吸收推动力,加大了吸收速率,因而在处理以气量大、有害组分浓度低为特点的各种废气时,化学吸收的效果要比单纯物理吸收好得多,因此在用吸收法处理气态污染物时,大多采用化学吸收法。

吸收法中吸收剂的选择直接影响着吸收的效果。一般来说,所选用的吸收剂应该具有如下特点：
a.吸收容量大,即在单位体积的吸收剂中吸收有害气体的数量要大；
b.选择性高,即对有害气体选择吸收能力要强；
c.饱和蒸气压低,以减少因挥发而引起的吸收剂的损耗;
d.沸点要适宜,尤其是在需要采用蒸馏法除去吸收剂中积累的杂质时,过高的沸点将给蒸馏带来操作困难；

e.其他性质,如粘度要小,热稳定性要高,腐蚀性要小,以及应廉价易得。

根据上述原则,吸收法中常用的吸收剂包括水、碱液、酸液、有机溶剂等。水适用于去除溶于水的有害气体,如氯化氢、氨、二氧化硫、氰化氢等;碱液(如烧碱溶液、石灰乳、氨水等)适用于去除酸性气体,如二氧化硫、氮氧化物、硫化氢等;酸液(如硫酸溶液)主要用于碱性气体如氨的去除;有机溶剂(如碳酸丙烯酯、N甲基吡咯烷酮、甲醇等)可有效地去除废气中的二氧化碳和硫化氢。

吸收法由于具有效率高、应用范围广等特点,已广泛用于有害气体的处理,如含SO2、HS、FF和NO2等的废气,都可以用吸收法净化。但由于吸收是将气体中的有害气体物质转移到吸收剂中,因此还要对吸收液进行处理,否则容易引起二次污染。

(2)吸附法

由于固体表面上存在着未平衡的分子引力或化学键力,因此当其与气体接触时,就能吸引气体分子,使其浓集在固体表面上,这种现象称为吸附。

吸附法就是利用固体表面的这种性质,使废气与大表面多孔性固体物质相接触,将废气中的有害组分吸附在固体表面上,使其与气体混合物分离,达到净化目的的一种方法。具有吸附作用的固体物质称为吸附剂,被吸附的气体组分称为吸附质。根据吸附作用力的不同,吸附可分为物理吸附与化学吸附。前者是分子间力作用的结果,后者则是固体表面分子与气体分子间形成了化学键的结果。当前的吸附治理大多应用物理吸附同吸收法一样,如何合理选择与利用高效吸附剂,对提高吸附法的效果起着关键作用。通常,吸附法中所使用的吸附剂应具有以下一些特点：

a.大的比表面积和孔隙率;
b.良好的选择性;
c.吸附能力强,吸附容量大;
d.易于再生;
e.机械强度大,化学稳定性强,热稳定性好,耐磨损,寿命长;
f.廉价易得。

吸附净化法的净化效率高,特别是对低浓度气体仍具有很强的净化能力。因此,吸附法特别适用于排放标准要求严格或有害物浓度低,用其他方法达不到净化要求的气体净化,常作为深度净化手段或在联合应用几种方法的终控制手段。

(3)催化法

催化法净化气态污染物是利用催化剂的催化作用,使废气中的有害组分发生化学反,并转化为无害物质或易于处理和回收利用的物质的一种方法。

催化法包括催化氧化和催化还原两种方法,主要用于SO2和NO2的去除。该法净化效率高,净化效率受废气中污染物浓度的影响较小,而且在治理过程中无需将污染物与主气流分离,可直接将主气流中的有害物转化为无害物,避免了二次污染。但所用催化剂价格往往比较昂贵,操作要求较高,废气中的有害物质很难作为有用物质进行回收,是该法存在的缺点。

(4)燃烧法

燃烧是伴随有光和热的激烈化学反应过程,在有氧存在的条件下,当混合气体中可燃组分浓度在燃烧极限范围内时,一经明火点燃,可燃组分即可进行燃烧。燃烧法是把含有可燃有害组分的混合气体加热到一定温度后,使组分与氧反应,进行燃烧;或在高温下氧化分解,从而使有害组分转化为无害物质。该方法主要用于碳氢化合物、一氧化碳、沥青烟、黑烟等有害物质的浄化处理。使用中的燃烧浄化方法有三种,即直接燃烧、热力燃烧和催化燃烧,分别介绍如下:

a.直接燃烧将废气中的可燃有害组分当作燃料直接燃烧掉,因此只适用于净化含可燃性组分浓度较高,或有害组分燃烧时热值较高的废气。该法安全、简单、成本低,但不能回收热能。

b.热力燃烧热力燃烧是利用辅助燃料燃烧放出的热量,将混合气体加热到要求的温度,使可燃的有害物质进行高温分解变为无害物质。热力燃烧可用于可燃性有机物含量较低的废气及燃烧热值低的废气治理,可同时去除有机物及超微细颗粒。其结构简单,占用空间小,维修费用低,但操作费用高,有回火及火灾的可能性。

c.催化燃烧在催化剂的存在下,废气中可燃组分能在较低的温度下进行燃烧反应这种方法能节约燃料的预热,提高反应速度,减少反应器的容积,提高一种或几种反应物与另一种或几种反应物的相对转化率。其催化燃烧的主要优点是操作温度低,燃料消耗低,保温要求不严格,能减少回火及火灾危险。但催化剂较贵,需要再生,基建投资高,而巨大颗粒物及液滴应预先除去,不能用于易使催化剂中毒的气体。

总之,燃烧法工艺比较简单,操作方便,可回收燃烧后的热量,但不能回收有用物质,并容易造成二次污染。

(5)冷凝法

物质在不同温度下具有不同的饱和蒸气压,利用这一性质,采用降低系统温度或提高系统压力,使处于蒸气状态的污染物冷凝并从废气中分离出来的过程称为冷凝法。

冷凝法对废气的净化程度与冷却温度有关,冷却温度愈低,对易凝结组分的清除程度愈高。从理论上说,冷凝法可以达到很高的净化程度,但要达到这种程度,除需用水对废气进行冷却外,还需用冷冻剂进行冷冻,能量消耗大,对设备要求也高,在经济上是十分不合算的。因此,冷凝法只适用于处理高浓度(102以上)的有机废气,常用做吸附、燃烧等方法净化高浓度废气的前处理,以减轻这些方法的负荷。