一、含碘废气的来源与危害

含碘废气主要产生于碘化工生产（如碘单质制备、碘化物合成）、医药中间体制造、染料工业、半导体蚀刻及某些冶金工艺中。废气中的碘组分以碘蒸气（I₂）、碘化氢（HI）、有机碘化物（如碘甲烷）等形式存在，具有强挥发性、刺激性和毒性。碘蒸气可刺激呼吸道黏膜，长期暴露会导致肺部损伤；碘化氢遇水形成氢碘酸，腐蚀设备并污染水体；有机碘化物则可能具有生物累积性，对生态系统构成潜在威胁。此外，含碘废气若未经处理直接排放，不仅违反环保法规，还可能造成碘资源的浪费。因此，高效处理含碘废气对环境保护和资源回收具有重要意义。

二、含碘废气处理核心工艺技术

（一）吸收法：液相捕获与化学转化

吸收法是处理含碘废气的常用方法，通过液态吸收剂与废气接触，将碘组分溶解或发生化学反应转化为易回收的形态。

工艺原理：利用碘在吸收剂中的溶解性或化学活性，通过喷淋、鼓泡等方式使气液充分接触。典型吸收剂包括：

碱性溶液（如 NaOH、Na₂CO₃）：通过中和反应捕获 HI，与 I₂发生歧化反应生成碘化物（I⁻）和碘酸盐（IO₃⁻），反应式为：\(I_2 + 2OH^- \rightarrow I^- + IO^- + H_2O \quad (\text{低温})\)\(3I_2 + 6OH^- \rightarrow 5I^- + IO_3^- + 3H_2O \quad (\text{高温})\)

氧化性溶液（如 H₂O₂、KMnO₄）：将低价碘氧化为高价态，便于后续分离，适用于处理含 HI 的废气。

有机溶剂（如 CCl₄、煤油）：利用物理溶解作用吸收碘蒸气，适用于高浓度碘废气的初步富集。

工艺流程：废气经预处理（除尘、调温）后进入吸收塔，与吸收剂逆流接触，净化后的气体达标排放，吸收液经再生或回收碘后循环使用。

优缺点：吸收效率高（可达 95% 以上），设备简单，适用于大流量、中高浓度废气；但需注意吸收液的二次污染问题，有机吸收剂还需考虑挥发损耗。

（二）吸附法：固相富集与深度净化

吸附法通过固体吸附剂的表面作用力捕获碘组分，常用于低浓度含碘废气的深度处理或回收高纯度碘。

吸附剂类型及机理：

活性炭吸附：利用多孔结构物理吸附碘蒸气，吸附容量约 50-150 mg/g，可通过热解吸（300-500℃）或碱液洗脱再生，适用于处理不含腐蚀性组分的废气。

分子筛吸附：如 NaX、13X 型分子筛，通过孔径筛分和化学吸附（如与 I₂形成络合物）去除碘，耐温性好（≤500℃），适合高温废气。

负载型吸附剂：在载体（如 SiO₂、Al₂O₃）上负载氧化剂（如 CuO、Fe₂O₃）或还原剂（如 Na₂S），通过氧化还原反应固定碘，如 CuO 与 I₂反应生成 CuI₂，提高吸附选择性。

工艺流程：废气经干燥后通过固定床或流化床吸附器，饱和吸附剂经再生后重复使用，解吸的碘蒸气可通过冷凝或吸收回收。

优缺点：处理精度高（出口碘浓度可降至 1 mg/m³ 以下），易实现自动化控制；但吸附容量受废气湿度、温度影响大，高浓度废气需频繁再生。

（三）催化转化法：化学降解与无害转化

催化转化法通过催化剂作用将碘组分转化为低毒或易处理的物质，适用于含有机碘或 HI 的废气。

催化氧化：在催化剂（如 TiO₂、V₂O₅）作用下，将 HI 氧化为 I₂或 HIO₃，反应式为：\(2HI + 1/2O_2 \xrightarrow{\text{催化剂}} I_2 + H_2O\) 生成的 I₂可通过冷凝或吸收回收，适用于高温（200-400℃）废气。

催化还原：利用 H₂或 NH₃作为还原剂，将高价碘化物还原为 I₂或 I⁻，如在 Pt/Al₂O₃催化剂上 HI 可分解为 H₂和 I₂，便于后续分离。

工艺特点：催化反应选择性高，无二次污染，但催化剂易受废气中杂质（如粉尘、硫化物）中毒，需严格预处理。

（四）冷凝法：物理分离与资源回收

冷凝法利用碘组分的高沸点特性（I₂沸点 184℃），通过降温使碘蒸气冷凝为液态或固态，适用于高浓度含碘废气的预处理。

工艺流程：废气经多级冷凝（如先通过水冷降至 50-80℃，再用冷冻液降至 0℃以下），碘冷凝后形成晶体或液体，直接回收利用，未冷凝的低浓度废气可结合吸附法进一步处理。

优缺点：回收的碘纯度高，可直接回用，能耗较低；但对低浓度废气处理效率差（通常仅能处理碘浓度 > 1000 mg/m³ 的废气），需与其他工艺联用。

（五）联合工艺：协同增效与集成优化

实际工业应用中，单一工艺常难以满足复杂工况需求，联合工艺逐渐成为主流：

吸收 – 吸附联用：先用碱性溶液吸收高浓度碘，再通过活性炭吸附深度净化，适用于医药化工行业废气，处理效率可达 99% 以上。

冷凝 – 催化氧化联用：先冷凝回收高浓度碘，再通过催化氧化将残余 HI 转化为 I₂，实现资源回收与达标排放双重目标，常见于碘化工生产线。

三、工艺选择与应用要点

废气特性：高浓度（>5000 mg/m³）、高温废气优先采用冷凝 – 吸收法；低浓度（<100 mg/m³）、常温废气适合吸附 – 催化法。

经济性：吸收法运行成本低，但需考虑吸收液处理费用；吸附法初期投资高，但可再生循环使用。

环保要求：排放标准严格地区（如碘排放限值 < 10 mg/m³）需采用联合工艺，同时兼顾碘资源回收以降低成本。

四、技术发展趋势

未来含碘废气处理技术将向 “高效化、资源化、智能化” 发展：开发新型纳米催化材料（如负载型 TiO₂光催化剂）提升转化效率，研究膜分离技术（如离子交换膜）实现碘的选择性回收，结合智能控制系统优化工艺参数，推动含碘废气处理与资源循环利用的深度融合。

通过合理选择处理工艺，不仅能实现含碘废气的达标排放，还可将碘作为宝贵资源回收利用，真正实现环境保护与经济效益的统一。