En la actualidad, la contaminación del aire es un problema muy grave en China, y los gases residuales industriales constituyen una de las principales fuentes de contaminantes atmosféricos. Los gases orgánicos residuales son el tipo de residuo industrial más difícil de tratar. Tras penetrar en el cuerpo humano a través de las vías respiratorias y la piel, los gases orgánicos pueden causar enfermedades temporales y permanentes del sistema respiratorio, la sangre, el hígado y otros sistemas y órganos, representando un gran peligro para la salud humana. Los gases orgánicos residuales son difíciles de degradar en el medio natural, por lo que su control ha sido siempre una tarea clave y compleja. El tratamiento de gases orgánicos residuales consiste en reducir las pérdidas de aceites y el uso de disolventes orgánicos o purificar los gases de escape mediante diversas medidas técnicas para eliminar la contaminación por gases orgánicos. Las fuentes de contaminación por gases orgánicos están ampliamente distribuidas. Para prevenir la contaminación, además de reducir las pérdidas de aceites y el consumo de disolventes orgánicos para disminuir la generación y emisión de gases orgánicos, los tipos más comunes de gases orgánicos residuales incluyen: formaldehído, benceno, tolueno, xileno y otros compuestos de la serie del benceno, acetona, acetato de etilo, niebla de aceite, furfural, estireno, ácido acrílico, resinas, aditivos, niebla de pintura, disolvente y otros tratamientos de purificación de aire de sustancias orgánicas que contienen carbono, hidrógeno y oxígeno. La purificación de gases residuales es actualmente un método de tratamiento viable. A continuación, la Fábrica de Aire Acondicionado Ambiental Guangdong Rundongfang ha recopilado la información disponible y presenta 12 métodos de tratamiento de gases orgánicos residuales ampliamente utilizados actualmente en China.
Métodos para el tratamiento de gases orgánicos residuales: 1. Método de tratamiento de gases orgánicos — condensación y recuperación: Principio de funcionamiento: El método de condensación utiliza una refrigeración multietapa continua para reducir la temperatura de los componentes de hidrocarburos presentes en la mezcla de vapores de aceite por debajo de sus puntos de condensación, transformándolos del estado gaseoso al líquido. Aparte del vapor de agua, el aire permanece en estado gaseoso, logrando así la separación del vapor de aceite del aire, y los compuestos orgánicos valiosos pueden ser recuperados. Ventajas e inconvenientes: Sus componentes clave, el compresor y el mecanismo de estrangulación, se producen localmente, con bajos costes de inversión y operación; el equipo de corte es simple, altamente automatizado, fácil de mantener, seguro, y el aceite líquido obtenido puede utilizarse directamente. Sin embargo, se requiere equipo auxiliar de refrigeración y el proceso del sistema es relativamente complejo. Condiciones de aplicación: Compuestos orgánicos en gases residuales con alta concentración, baja temperatura y pequeño caudal de aire que tengan valor de recuperación.
2. Método de tratamiento de gases orgánicos — adsorción: Principio de funcionamiento: El gas residual es adsorbido por carbón activado. Una vez saturada la adsorción, el carbón activado se desorbe y regenera. Esta es una tecnología de purificación ampliamente utilizada en el tratamiento industrial de gases orgánicos residuales en China. Actualmente se ha logrado un nuevo avance en la recuperación de disolventes orgánicos, y los gases orgánicos residuales pueden reciclarse. Ventajas e inconvenientes: Alta eficiencia de purificación y bajo coste. Inconvenientes: La regeneración es difícil y requiere sustituciones continuas. El equipo es voluminoso, el proceso es complejo y los costes de operación son elevados. No es adecuado para ambientes de alta humedad. Cuando hay partículas coloidales u otras impurezas en el gas, el adsorbente se envenena fácilmente. Condiciones de aplicación: Se utiliza principalmente para el tratamiento de compuestos orgánicos volátiles de baja concentración y alto caudal. Adsorbe bien los gases de la serie del benceno, pero adsorbe deficientemente los gases residuales de hidrocarburos. Introducción a los 12 métodos de tratamiento de gases orgánicos residuales más utilizados en China
3. Método de tratamiento de gases orgánicos — método biológico: Principio de funcionamiento: Mediante los procesos vitales de los microorganismos, los contaminantes gaseosos del gas residual se descomponen y se convierten en sustancias mínimas o inofensivas. En la naturaleza existen diversos tipos de microorganismos, y casi todos los contaminantes inorgánicos y orgánicos pueden transformarse. Ventajas e inconvenientes: El equipo es simple, el consumo energético es bajo, es seguro y fiable, y no genera contaminación secundaria. Inconveniente: Los contaminantes no pueden recuperarse.
4. Método de tratamiento de gases orgánicos — absorción líquida: Principio de funcionamiento: El método de absorción líquida utiliza el principio de disolución semejante entre el absorbente líquido y el gas orgánico residual. Comúnmente se utiliza como líquido absorbente una mezcla de sustancias petrolíferas líquidas, tensioactivos y agua para potenciar la absorción. El líquido absorbente se introduce en el gas residual para su purificación; una vez saturado, se calienta, se desorbe, se condensa y se recupera. Ventajas e inconvenientes: Puede reutilizarse. Inconvenientes: Requiere equipo de desorción térmica para la recuperación; el equipo es voluminoso y la inversión es elevada. Condiciones de aplicación: Este método es adecuado para gases residuales de gran volumen, baja temperatura y baja concentración.
5. Método de tratamiento de gases orgánicos — combustión directa: Principio de funcionamiento: Método en el que el gas orgánico residual se introduce en una cámara de combustión para arder en contacto directo con la llama, quemando y descomponiendo los componentes combustibles del gas residual. Este método se divide en dos tipos de combustión: sin combustible auxiliar y con combustible auxiliar. Si la concentración de contaminantes combustibles en el gas residual es alta y el poder calorífico elevado, se elige la primera opción, y la sola combustión del gas puede mantener la temperatura de combustión (por encima de 800℃). Si la concentración de contaminantes combustibles es baja y el poder calorífico reducido, debe añadirse combustible auxiliar para mantener la temperatura de combustión (600–800℃); se elige la segunda opción. Ventajas e inconvenientes: El método de combustión directa tiene un proceso sencillo y una inversión reducida; la gestión es simple, el mantenimiento fácil y la fiabilidad elevada; sin embargo, la temperatura de tratamiento es alta, el consumo de combustible es elevado y los requisitos de seguridad técnica y de operación son exigentes. Condiciones de aplicación: Adecuado para gases residuales de alta concentración y pequeño caudal de aire.
6. Método de tratamiento de gases orgánicos — adsorción y combustión catalítica: Principio de funcionamiento: Este método utiliza carbón activado en panal para la adsorción; cuando el carbón activado está próximo a la saturación, se introduce aire caliente para la desorción y el análisis. Tras la desorción, el gas residual se introduce en un lecho de combustión catalítica donde se quema sin llama para una purificación completa. Ventajas e inconvenientes: Combinando las ventajas del método de adsorción y del método de combustión catalítica, el aire caliente se recircula en el sistema, reduciendo considerablemente el consumo energético, con las características de un funcionamiento estable y fiable, ahorro de inversión, bajo coste operativo y fácil mantenimiento. Condiciones de aplicación: Adecuado para el tratamiento de gases residuales de gran caudal y baja concentración, es actualmente un método relativamente maduro y práctico para el tratamiento de gases orgánicos residuales en China.
7. Método de tratamiento de gases orgánicos — método de absorción: Principio de funcionamiento: El gas residual se introduce en un líquido absorbente para su purificación; una vez saturado el líquido absorbente, se calienta, se desorbe, se condensa y se recupera; este método es adecuado para gases residuales de gran volumen, baja temperatura y baja concentración. Aprovechando la fácil solubilidad de los gases orgánicos residuales en agua, el gas entra en contacto directo con el agua y se disuelve en ella, logrando así la eliminación del gas residual. Ventajas e inconvenientes: El proceso es simple, la gestión es cómoda y los costes de operación del equipo son bajos. Inconvenientes: Se produce contaminación secundaria, el líquido de lavado requiere tratamiento, la eficiencia de purificación es baja y el equipo es voluminoso con una inversión elevada. Condiciones de aplicación: Adecuado para gases orgánicos solubles en agua procedentes de fuentes de emisión organizadas. Descripción de los 12 métodos de tratamiento de gases orgánicos residuales más utilizados en China
8. Método de tratamiento de gases orgánicos — microelectrólisis nano y oxidación: Principio de funcionamiento: La tecnología de purificación por microelectrólisis nano utiliza materiales piezoeléctricos procesados con nanotecnología. La adsorción eléctrica de los materiales de microelectrólisis nano puede generarse mediante un campo eléctrico de microelectrólisis, liberando una gran cantidad de iones negativos de hidroxilo para purificar los contaminantes aeróbicos presentes en el gas. Bajo ciertas condiciones de humedad, se puede eliminar la mayor parte de la materia orgánica del aire. Condiciones de aplicación: Análisis de olores inorgánicos como el nitrógeno amoniacal y el sulfuro de hidrógeno.
9. Método de tratamiento de gases orgánicos — combustión térmica: Principio de funcionamiento: La utilización de un oxidador térmico regenerativo (RTO) para tratar gases orgánicos residuales permite lograr el doble efecto de alta eficiencia y ahorro energético. Condiciones de aplicación: Adecuado para una amplia gama de tratamientos de gases orgánicos residuales con alta eficiencia de tratamiento, ampliamente utilizado en las industrias de recubrimientos, impresión, pintura a pistola, farmacéutica y otras.
10. Método de tratamiento de gases orgánicos — torre de lavado de gases: Principio de funcionamiento: La torre de lavado es una tecnología de tratamiento de gases residuales que tiene un significativo efecto de absorción y disolución sobre gases industriales como el tratamiento de gases de niebla ácida, el tratamiento de gases de niebla alcalina y el tratamiento de gases de pintura; el tratamiento de gases orgánicos residuales, la adsorción de gases químicos, la oxidación-reducción y la neutralización ácido-base cumplen las normas nacionales de emisión de gases industriales. Condiciones de aplicación: Adecuado para una amplia gama de tratamientos de gases orgánicos residuales con alta eficiencia de tratamiento, ampliamente utilizado en cabinas de pulverización, salas de pintura, cabinas de secado de pintura y otras industrias.
11. Método de tratamiento de gases orgánicos — tecnología de plasma de baja temperatura: Principio de funcionamiento: Durante el proceso de descarga de barrera dieléctrica en un dispositivo de tratamiento de gases por plasma de baja temperatura, se generan en el plasma partículas ricas en actividad química, tales como electrones, iones, radicales libres y moléculas en estado excitado. Los contaminantes del gas residual reaccionan con estos grupos activos de alta energía y finalmente se convierten en CO2, H2O y otras sustancias, logrando así el propósito de purificar el gas residual. Condiciones de aplicación: Amplio rango de aplicación y alta eficiencia de purificación, especialmente adecuado para gases odoríferos multicomponente en las industrias química, farmacéutica y otras, difíciles de tratar con otros métodos. La energía de los electrones es alta, por lo que casi todas las moléculas odoríferas pueden verse afectadas. Ventajas e inconvenientes: Bajo coste operativo, reacción rápida, arranque y parada del equipo extremadamente rápidos, listo para usar en cualquier momento. Inconvenientes: Inversión inicial relativamente elevada y posibles riesgos de seguridad.
12. Método de tratamiento de gases orgánicos — oxidación fotocatalítica: Principio de funcionamiento: La tecnología del equipo de tratamiento de gases por fotocatálisis es un método de tratamiento especial que utiliza una banda de longitud de onda ultravioleta especial (banda C) para descomponer las moléculas del gas residual, que posteriormente son oxidadas y reducidas aún más bajo la acción de un oxidante catalítico especial. Las moléculas del gas residual se descomponen primero mediante ondas de luz ultravioleta de alta energía de la banda de longitud de onda especial, rompiendo sus cadenas moleculares; al mismo tiempo, mediante la descomposición del oxígeno y el agua del aire, se puede obtener ozono de alta concentración, que absorbe más energía para formar radicales hidroxilo libres con propiedades oxidantes superiores que oxidan las moléculas del gas residual. Asimismo, se configuran diversos catalizadores inertes compuestos según los diferentes componentes del gas residual, mejorando enormemente la velocidad y la eficiencia del tratamiento del gas, logrando así el propósito de purificar el gas residual.