摘要：目前，應(yīng)用于工程中的肼類液體推進(jìn)劑廢氣污染的治理方法主要有水吸收處理法、催化氧化處理法、高空排放處理法、活性炭吸附處理法、燃燒處理法、中和處理法和光催化氧化處理法7種。文章對這7種技術(shù)進(jìn)行了綜合評述，通過對各類方法的處理效果、優(yōu)缺點(diǎn)的評價，最后認(rèn)為TiO2光催化氧化降解法是一種處理肼類推進(jìn)劑污染的有效途徑。

關(guān)鍵詞：肼  液體推進(jìn)劑  大氣污染控制

1 前言

肼類物質(zhì)是一種性能優(yōu)良的高能液體燃料，具有高毒易燃易爆的特性。如果空氣中肼類物質(zhì)的富集濃度過高，會造成大氣污染，危及周圍農(nóng)作物，并出現(xiàn)蜂群死亡等現(xiàn)象。本文綜合評價了肼類物質(zhì)大氣污染治理的幾種方法，為航天和國防工業(yè)大氣環(huán)境治理技術(shù)提供參考。

2幾種處理方法

2.1 水吸收處理法

液體火箭發(fā)動機(jī)試車、推進(jìn)劑庫房、轉(zhuǎn)注間等產(chǎn)生的液體推進(jìn)劑廢氣，特別是增壓廢氣，其主要特點(diǎn)是排放時濃度極高，接近飽和蒸汽的濃度，排放時間短并呈間斷式進(jìn)行。工程上通常采用水噴淋氣體吸收塔的方法來處理，其中液體填料吸收塔的應(yīng)用比較廣泛。

填料吸收塔所用的填料，可分為實(shí)體填料和網(wǎng)體填料兩大類。實(shí)體填料包括拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、鞍形填料和波紋填料等。網(wǎng)體填料則包括由絲網(wǎng)體制成的各種填料，如鞍形網(wǎng)、網(wǎng)環(huán)填料等。1980年，戈登博士在美國空軍環(huán)境安全委員會召集的專家討論會上，曾推薦了一種吸收肼類蒸汽的清洗裝置，該裝置分并聯(lián)的2組，每組再由2個塔串聯(lián)起來，分別用于處理2種不同流量范圍的肼類蒸汽。

水吸收法處理偏二甲肼廢氣的效果見表1、表2。

用普通水進(jìn)行偏二甲肼廢氣的吸收處理實(shí)驗，結(jié)果表明，偏二甲肼濃度低于100mg/L 時，吸收率大于93%；濃度在100～500mg/L時，吸收率為95%～98%；濃度大于500mg/L時，吸收率大于99%。改用循環(huán)水處理后，偏二甲肼濃度大于60000mg/L時，吸收效果影響很小，基本符合亨利定律。因此，根據(jù)此項實(shí)驗結(jié)果，當(dāng)吸收水濃度大于6000mg/L時，必須排入污水池，作最終處理，并更換新水作吸收液。

水吸收法的優(yōu)點(diǎn)是效率高，可滿足排放要求，投資低，操作簡便；缺點(diǎn)是處理后的廢液仍含有毒性物質(zhì)，需進(jìn)行二次處理。

2.2 催化氧化處理法

催化氧化處理法是常用的有害氣體凈化方法之一。該方法無需使污染物與主氣流分離，而是使廢氣在催化劑的作用下直接進(jìn)行無害化處理?；鸺七M(jìn)劑廢氣中所含的肼、胺類物質(zhì)，均屬于還原性物質(zhì)，當(dāng)催化劑存在時，通過利用空氣中的氧將其氧化分解。

肼、胺類廢氣催化氧化處理工藝包括預(yù)處理裝置、混合裝置、預(yù)熱裝置和催化反應(yīng)裝置4 個部分。預(yù)處理裝置的作用是去除廢氣中的固體顆粒及雜質(zhì)，如果廢氣中含有能使催化劑中毒的物質(zhì)，在該裝置中采用必要的處理手段可將其除去?；旌涎b置的作用是使廢氣與氧化劑充分混合，在肼、胺類廢氣的催化處理工藝中，采用的氧化劑是潔凈的空氣。預(yù)熱裝置的作用是滿足催化氧化作用的溫度條件。催化反應(yīng)裝置是肼、胺類廢氣催化氧化處理的核心設(shè)備，廢氣通過催化床被氧化分解。

鐵系、錳系、稀土系催化劑是反應(yīng)中常用的催化劑，載體多采用活性炭、硅藻土等。

催化氧化處理法耗時短、處理簡單、便于操作，由于采用設(shè)備組合處理，易于實(shí)現(xiàn)自動化控制；但缺點(diǎn)是投資運(yùn)行費(fèi)用較高，日常管理、設(shè)備維修及電力消耗較大。

2.3 高空排放處理法

高空排放法處理廢氣是依靠尾氣流擴(kuò)散而實(shí)現(xiàn)的，通過高煙囪一般可將地面煙氣濃度降至煙囪出口濃度的0.001%～1%。該方法簡單易行，缺點(diǎn)是未經(jīng)化學(xué)處理的毒物會產(chǎn)生二次污染。

2.4 活性炭吸附處理法

活性炭具有優(yōu)良的吸附特性，不僅可以處理肼、胺類廢水，而且可以處理肼、胺類廢氣，凈化后的廢氣可直接排放。

活性炭吸附法在工程上的應(yīng)用是成功的，但是存在吸附劑的再生、被吸附物質(zhì)的再處理、設(shè)備的投入產(chǎn)出比較大等缺點(diǎn)。

2.5 燃燒處理法

燃燒法可分為直接燃燒法、熱力燃燒法和催化燃燒法三大類。

直接燃燒法是把可燃的有機(jī)有害廢氣當(dāng)作熱力來燃燒，通常在1000℃的高溫下進(jìn)行。

熱力燃燒法通常將燃燒溫度維持在500～800℃，需要添加輔助燃料維持燃燒，天然氣、柴油、酒精等是首選的燃料。熱力燃燒法必須在充分供氧的條件下滿足3個條件：反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間和湍流混合，即所謂的 “三T條件”。性能良好的燃燒爐是反應(yīng)成功的關(guān)鍵因素。美國馬伏特公司生產(chǎn)的瞬時膨脹式焚燒爐，用天然氣作燃料，每小時可焚燒500L肼或380L偏二甲肼，燃?xì)庵袣埩舻娜紵餄舛鹊陀?mg/L,NOx低于165mg/L。

催化燃燒法是采用催化劑使廢氣中可燃物質(zhì)在較低溫度下氧化分解。

2.6 中和處理法

與水吸收法相比，中和法具有反應(yīng)速度快、處理效果好的優(yōu)點(diǎn)。若庫區(qū)位于居民眾多的地區(qū)，采用中和法處理肼類燃料廢氣時，必須將廢氣導(dǎo)入裝有5％高錳酸鉀或5％碳酸氫鈉的水溶液的噴淋塔或吸收槽內(nèi)進(jìn)行吸收，然后可用排風(fēng)管直接排入大氣。

中和法雖然效果好，但吸收液所含物質(zhì)成分復(fù)雜，需進(jìn)行二次處理，成本較高。

2.7 光催化氧化處理法

近20年來的研究表明，光催化方法可以有效地降解多種揮發(fā)性有機(jī)物，并將其全部轉(zhuǎn)化為CO2和H2O。光催化方法可以在常溫、常壓下進(jìn)行，處理成本相對較低。在氣相條件下，通過光致空穴與半導(dǎo)體顆粒表面吸附的胺類、肼類等還原性有機(jī)物質(zhì)直接進(jìn)行氧化反應(yīng)，從而達(dá)到降解的目的。

TiO2是目前最常用的光催化劑之一。最初是在固定淺床利用粉末狀TiO2 ,因此催化劑容易隨氣流散失。為了提高催化劑的利用效率，研究人員對催化劑的固定化問題進(jìn)行了研究。溶膠－凝膠法、無機(jī)結(jié)合劑法以及金屬修飾等方法，大大提高了光催化劑的催化性能和機(jī)械性能。

肼與胺類液體推進(jìn)劑廢氣的光催化氧化降解研究目前正處于實(shí)驗室研究階段。

3 結(jié)語

肼與胺類推進(jìn)劑廢氣的污染治理工作一直是環(huán)保工作者關(guān)注的環(huán)境問題。本文所述的幾種治理方法是近幾年來應(yīng)用于工程中的方法，均有較為理想的處理效果，但是仍存在許多有待解決的問題，應(yīng)根據(jù)具體情況謹(jǐn)慎選用。最新研究表明，TiO2光催化氧化法處理肼與胺類推進(jìn)劑廢氣的方法有研究開發(fā)前景，正引起國防工業(yè)和航天工業(yè)科技人員的極大興趣。

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