غاز العادم المختبري

يحتوي غاز النفايات المختبرية على مكونات متنوعة (مثل الغازات الحمضية والقلوية، والمواد المتطايرة في المذيبات العضوية، وكميات صغيرة من الغازات السامة). يتطلب العلاج تنقية مستهدفة ومنفصلة. فيما يلي مخطط تدفق العملية النموذجي:

عملية معالجة غاز النفايات المختبرية
1. فصل وتجميع غاز النفايات
- تُستخدم أغطية العادم العالمية وأغطية الدخان وقنوات تجميع الغاز المخصصة لفصل غازات النفايات حسب خصائصها (على سبيل المثال، فصل غازات النفايات الحمضية والقلوية والعضوية لتجنب التدفقات والتفاعلات المختلطة).
- توفر المراوح ضغطًا سلبيًا لنقل كل نوع من غاز النفايات إلى وحدة المعالجة المسبقة المقابلة.
2. الفصل والمعالجة الأولية
- يدخل غاز النفايات الحمضي إلى جهاز غسل الرذاذ الحمضي، حيث يتفاعل مع محلول قلوي (مثل محلول NaOH) يتم رشه في جهاز الغسيل لإزالة المواد الحمضية مثل حمض الهيدروكلوريك وSO₂.
- يدخل غاز النفايات القلوية إلى جهاز غسل الضباب القلوي، حيث يتفاعل مع محلول حمضي (مثل H ₂SO₄ المخفف) لإزالة الغازات القلوية مثل NH₃. - غاز النفايات العضوية: الترشيح الأولي من خلال مرشح الكربون المنشط يزيل الجزيئات الكبيرة لمنع انسداد المعدات اللاحقة.
3. تنقية النواة
- بعد المعالجة الأولية، يدخل غاز النفايات المختلط (أو غاز النفايات العضوي الفردي) إلى وحدة التنقية الأساسية:
- غاز النفايات العضوية منخفض التركيز: تستخدم معدات الأكسدة التحفيزية الضوئية الأشعة فوق البنفسجية لتحلل جزيئات المركبات العضوية المتطايرة، ويساعد الأوزون في أكسدة هذه الجزيئات إلى مواد غير ضارة.
- غاز النفايات العضوية متوسط وعالي التركيز: قم بالتبديل إلى برج امتصاص الكربون المنشط (المملوء بالكربون المنشط الحبيبي) لامتصاص المذيبات العضوية مثل البنزين والتولوين والأسيتون بكفاءة.
- الغازات السامة (مثل Cl₂ وH₂S): أضف برج امتصاص كيميائي مخصص (على سبيل المثال، يتم امتصاص Cl₂ بمحلول Na₂S₂O₃).
4. التنقية العميقة والتفريغ
- بعد المعالجة الأساسية، يدخل غاز النفايات إلى مزيل الضباب عالي الكفاءة لإزالة بخار الماء المتبقي وقطرات الضباب.
- وأخيراً يتم تفريغه من خلال كومة عادم لا يقل ارتفاعها عن 15 متراً. قد تحتاج بعض المختبرات إلى تثبيت أدوات مراقبة عبر الإنترنت (لمراقبة المركبات العضوية المتطايرة وتركيزات الأحماض والقواعد) لضمان الامتثال للمعايير.

مفتاح هذه العملية هو "المعالجة المصنفة القائمة على جودة التجميع" لتجنب التلوث الثانوي الناجم عن خلط غازات العادم المختلفة. تتكيف عملية التنقية متعددة المراحل أيضًا مع خصائص غازات العادم المعملية: حجم الهواء المنخفض، والمكونات المتعددة، والانبعاثات المتقطعة.

يمكن معالجة غازات العادم منخفضة التركيز من مختبرات الجامعة باستخدام غرفة امتصاص الكربون المنشط ذات المرحلتين. تم تصميم جهاز الامتزاز المتتالي ذو المرحلتين هذا لغازات العادم المختبرية منخفضة التركيز ومتعددة المكونات (مثل كميات صغيرة من المركبات العضوية المتطايرة، والمواد المتطايرة في المذيبات العضوية، وكميات صغيرة من الغازات الحمضية/القلوية). وتتمثل وظيفتها الأساسية في الاستفادة من خصائص الامتصاص الفيزيائية للكربون المنشط لتنقية غازات العادم خطوة بخطوة، وضمان الامتثال لمعايير الانبعاثات. مميزاتها وقدرتها على التكيف هي كما يلي:

الميزات الأساسية
- التنقية المرحلية لتحقيق كفاءة أكثر موثوقية:
تمتص غرفة الامتزاز الأولية أولاً غالبية الملوثات الموجودة في غاز العادم (خاصة تلك ذات التركيزات العالية نسبيًا). ثم تدخل الملوثات النزرة المتبقية إلى غرفة الامتزاز الثانوية لتنقيتها بشكل أعمق. تقلل عملية الامتزاز المزدوج هذه بشكل كبير من خطر فشل التشبع في غرفة امتزاز واحدة. تصل كفاءة التنقية الإجمالية عادةً إلى 85%-95%، مما يلبي معايير انبعاثات عوادم المختبرات الصارمة (مثل GB 16297). - قابلة للتكيف مع خصائص عوادم المختبرات:
غالبًا ما ينبعث عادم المختبر بشكل متقطع (على سبيل المثال، أثناء العمليات التجريبية، وليس بشكل مستمر) ويحتوي على مكونات معقدة (ربما تحتوي على الإيثانول والأسيتون والفورمالدهيد وما إلى ذلك). يمكن لتصميم الامتزاز المكون من مرحلتين التعامل مع هذا التقلب —حتى لو كان التركيز اللحظي لملوث معين مرتفعًا قليلاً، فإن نظام الامتزاز المكون من مرحلتين يمكن أن يوفر شبكة أمان لمنع الانبعاثات المفرطة.
- صيانة مرنة وتكاليف يمكن التحكم فيها:
يمكن استبدال الكربون المنشط في غرفة الامتزاز ذات المرحلتين بشكل منفصل (المرحلة الأولى لها حمل امتزاز أعلى وتتطلب استبدالًا أكثر تكرارًا)، مما يلغي الحاجة إلى الاستبدال الكامل، ويقلل من هدر المواد الاستهلاكية. علاوة على ذلك، فإن حجم تحميل الكربون المنشط يكون صغيرًا عادةً (مناسبًا لعوادم المختبرات ذات الحجم المنخفض)، مما يؤدي إلى انخفاض تكاليف الصيانة مقارنة بالمعدات الصناعية الكبيرة، مما يجعله مناسبًا لميزانيات مختبرات المدارس.

السيناريوهات والاحتياطات المعمول بها
- مناسب لمختبرات الكيمياء والأحياء وعلوم المواد، التي تعالج غازات النفايات العضوية التي ليست عالية التركيز أو تآكلية (الغازات الحمضية القوية، على سبيل المثال، تتطلب التحييد المسبق).
- هناك حاجة إلى مراقبة منتظمة لأداء الامتصاص (على سبيل المثال، باستخدام أجهزة الكشف عن الروائح والمركبات العضوية المتطايرة)، ويجب استبدال الكربون النشط المشبع على الفور لمنع تغلغل الملوثات بعد التشبع. إذا كان غاز العادم يحتوي على غبار أو جسيمات دقيقة، فيجب تركيب جهاز معالجة مسبقة (مثل مرشح) قبل غرفة الامتصاص لمنع انسداد مسام الكربون المنشط والتأثير على كفاءة الامتصاص.

يوازن هذا التصميم بين فعالية التنقية والاحتياجات الفعلية للمختبر وهو حل شائع لمعالجة غاز العادم اللامركزية على نطاق صغير، مما يقلل بشكل فعال من تأثير غاز العادم المختبري على البيئة المحيطة.