一種有機(jī)廢氣的降解方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種有機(jī)廢氣的降解方法及裝置，其中降解方法包括廢氣去除顆粒、油霧后進(jìn)入光催化氧化反應(yīng)器中；紫外光照在催化劑上，廢氣在催化劑表面被直接裂解，同時(shí)產(chǎn)生了羥基自由基和臭氧，進(jìn)一步氧化有機(jī)廢氣；未被分解的廢氣進(jìn)入催化氧化洗滌塔，在催化劑和氧化劑的共同作用下被進(jìn)一步氧化分解。裝置包括進(jìn)氣管道、出氣管道、預(yù)處理塔、光催化氧化反應(yīng)器、催化氧化洗滌塔。本發(fā)明提供的有機(jī)廢氣的降解方法，在光催化氧化和催化氧化洗滌的共同作用下，有機(jī)污染物徹底分解，不會(huì)產(chǎn)生二次污染。
【專利說明】
_種有機(jī)廢氣的降解方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及廢氣處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種有機(jī)廢氣的降解方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]化工、醫(yī)藥、印染等行業(yè)生產(chǎn)過程中使用了大量的有機(jī)溶劑，如甲醛、苯系物、丙酮、乙酸乙酯、甲醇、鹵代烴等有機(jī)溶劑，這些有機(jī)溶劑在使用過程中產(chǎn)生了揮發(fā)性有機(jī)廢氣，而有機(jī)廢氣通常具有毒性、易燃易爆、易溶于有機(jī)溶劑、難溶于水、處理難度較大等特征。
[0003]目前，有機(jī)廢氣的處理方法主要有溶劑吸收法、活性炭吸附法、燃燒法、生物法、低溫等離子法、光催化法等。其中生物法、溶劑吸收法、活性炭吸附法凈化效率低，處理有機(jī)物不徹底;焚燒法容易產(chǎn)生二次污染;低溫等離子法存在一定的安全性;光催化氧化法破壞有機(jī)物的分子鍵，但不能徹底降解有機(jī)物。
[0004]公開號(hào)為CN202778234U的實(shí)用新型專利文獻(xiàn)公開了一種組合式有機(jī)廢氣的處理裝置，文中提出采用“光催化氧化+生物噴濾”的組合方法降解有機(jī)廢氣，解決了物理化學(xué)方法處理有機(jī)廢氣不徹底的問題，但是微生物易受毒害問題并未徹底解決，且微生物與氣體接觸不充分，微生物仍需馴化，易變異、死亡。
[0005]催化洗滌是一種新型的處理有機(jī)廢氣的方法，利用氧化劑在催化劑表面產(chǎn)生羥基自由基，羥基自由基將有機(jī)物徹底氧化;光催化氧化破壞有機(jī)物的分子鍵，使其降解為易處理的有機(jī)物，催化氧化洗滌將易處理的有機(jī)物徹底分解，在光催化氧化和催化氧化洗滌的共同作用下，有機(jī)廢氣徹底降解有機(jī)物，不會(huì)產(chǎn)生二次污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種有機(jī)廢氣的降解方法及裝置，利用光催化氧化與催化氧化洗滌的協(xié)同作用，提高有機(jī)廢氣的降解效果。
[0007]—種有機(jī)廢氣的降解方法，包括:
[0008]步驟I，在紫外光和光催化劑的作用下，有機(jī)廢氣進(jìn)行光催化反應(yīng)，得到處理氣；
[0009]步驟2，步驟I得到的處理氣在催化劑和氧化劑共同作用氧化分解，得到的尾氣高空排放。
[00?0]本發(fā)明適用于中高濃度混合廢氣的降解，尤其適合于廢氣濃度低于6000mg/m3廢氣的降解，處理成本低，技術(shù)效率高。
[0011]本發(fā)明提供的降解方法適用于含硫醇、硫醚、二硫化碳、苯類、醇、胺、烴類、丙酮、有機(jī)酸、甲酚中一種或幾種的有機(jī)廢氣。
[0012]步驟I中，光催化劑通過紫外線照射產(chǎn)生電子空穴對(duì)，與表面吸附的有機(jī)廢氣中的水和氧氣反應(yīng)生成氧化性很強(qiáng)的氫氧自由基(.0H)和超氧離子自由基(02—)，將大部分有機(jī)物徹底降解。
[0013]步驟2中，廢氣中未被降解的有機(jī)廢氣和/或經(jīng)過步驟I處理得到的處理器經(jīng)過催化劑的表面，在氧化劑和催化劑的協(xié)同作用下徹底氧化分解。
[0014]步驟I中，在紫外光和光催化劑的催化作用下，氣體中的大分子有機(jī)物分解成小分子或二氧化碳和水，其中還有部分有機(jī)物未能與催化劑充分接觸，所以，步驟I得到的處理氣中仍含有部分有機(jī)物。這部分有機(jī)物通過微生物處理時(shí)需調(diào)節(jié)碳氮比例，需要額外添加碳源或氮源，針對(duì)具體的廢水，微生物需要經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間馴化，成為特種菌，但特種菌易死亡。而采用催化氧化法，將步驟I產(chǎn)生的小分子溶解到氧化劑中，與催化劑的接觸更充分，且催化氧化對(duì)有機(jī)物的選擇性弱，適用性廣、處理效果穩(wěn)定。
[0015]作為優(yōu)選，還包括預(yù)處理步驟，用水洗滌有機(jī)廢氣。
[0016]有機(jī)廢氣收集后進(jìn)行預(yù)處理步驟，通過用水洗滌的方法，除去有機(jī)廢氣中的顆粒物、酸霧、油滴等后，進(jìn)入光催化氧化反應(yīng)器中；紫外光照在催化劑上，廢氣在催化劑表面被直接裂解，同時(shí)產(chǎn)生了羥基自由基和臭氧，進(jìn)一步氧化有機(jī)廢氣;未被分解的廢氣進(jìn)入催化氧化洗滌塔，在催化劑和氧化劑的共同作用下被進(jìn)一步氧化分解。
[0017]作為優(yōu)選，步驟I中的光催化劑和步驟2中的催化劑均為負(fù)載型催化劑，以活性炭、活性炭纖維、氧化鋁、分子篩或陶瓷作為載體，以銅、銅的氧化物、鐵、鐵的氧化物、鈷、鈷的氧化物、鎳、鎳的氧化物、鈦、鈦的氧化物、鉬、鉬的氧化物中的至少一種作為活性組分;光催化劑中活性組分的負(fù)載量為0.05 %?10%。負(fù)載型催化劑中，活性組分均勻涂覆在載體表面。
[0018]為了保證光催化的效率，優(yōu)選地，所述負(fù)載型催化劑中，以二氧化鈦、五氧化二釩、銅、鐵中的至少一種作為活性組分。
[0019]作為優(yōu)選，負(fù)載型催化劑中，活性組分的負(fù)載量為0.1 %?10 %。進(jìn)一步優(yōu)選，負(fù)載型催化劑中，活性組分的負(fù)載量為0.5 %?5 %。
[0020]作為優(yōu)選，所述氧化劑為次氯酸鈉、H2O2、或組合使用O3和H2O2 C3H2O2可以單獨(dú)作為氧化劑使用，也可以和O3共同作為氧化劑使用。所述氧化劑以水溶液形式使用，作為優(yōu)選，氧化劑水溶液中氧化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5 %?15 %。進(jìn)一步優(yōu)選，氧化劑水溶液中氧化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%?10%。再優(yōu)選，氧化劑水溶液中氧化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%?5%。
[0021]本發(fā)明還提供了一種實(shí)現(xiàn)所述的降解方法的裝置，包括:通過管道依次連接的光催化氧化反應(yīng)器和催化氧化洗滌塔，其中，光催化氧化反應(yīng)器中設(shè)有紫外燈管，以及負(fù)載有光催化劑的網(wǎng)板，所述催化氧化洗滌塔內(nèi)設(shè)置填充有催化劑的催化氧化區(qū)，以及裝有填料的噴淋段。所述光催化氧化反應(yīng)器中排列有若干紫外燈管，所述負(fù)載有光催化劑的網(wǎng)板中光催化劑的涂覆密度為0.5kg/m2?5kg/m2，置于紫外燈管的間隙中，網(wǎng)板所處平面垂直于有機(jī)廢氣的流動(dòng)方向。
[0022]作為優(yōu)選，還包括帶有廢氣進(jìn)口和廢氣出口的預(yù)處理塔，預(yù)處理塔的廢氣出口與光催化氧化反應(yīng)器的入口相連通。
[0023]所述預(yù)處理塔的塔頂設(shè)有噴淋裝置，預(yù)處理塔的塔底連接有循環(huán)水箱，循環(huán)水箱與通過循環(huán)水栗與噴淋裝置連通，用以向噴淋裝置供水。
[0024]水由循環(huán)水栗增壓后，輸送至預(yù)處理塔的塔頂，并噴淋而下，水與有機(jī)廢氣充分接觸后，除去有機(jī)廢氣中的顆粒污染物和易溶于水的成分，有機(jī)廢氣經(jīng)由引風(fēng)機(jī)輸送至光催化氧化反應(yīng)器，水落至預(yù)處理塔的塔底，并流至循環(huán)水箱，經(jīng)過循環(huán)水箱中的過濾裝置過濾后，繼續(xù)向噴淋裝置供水。
[0025]作為優(yōu)選，還包括填充有活性炭的吸附裝置，吸附裝置與催化氧化洗滌塔的出口相連通。催化氧化洗滌塔排出的廢氣經(jīng)過吸附裝置進(jìn)一步處理后排放。
[0026]所述催化氧化洗滌塔內(nèi)由上至下依次設(shè)有所述噴淋段、催化氧化區(qū)和循環(huán)水池。廢氣經(jīng)過光催化氧化處理后，進(jìn)入催化氧化洗滌塔中，氧化劑在噴淋段噴下來，未被分解的氣體在噴淋段被填料上附著的氧化劑充分吸收，然后進(jìn)入催化氧化區(qū)；氣體在催化氧化區(qū)與催化劑和氧化劑接觸被分解掉。
[0027]本發(fā)明提供的有機(jī)廢氣的降解方法及裝置，適用于中高濃度的混合有機(jī)廢氣，能夠適應(yīng)廢氣濃度和流量的變化，靈活調(diào)整工藝參數(shù)，提高有機(jī)廢氣的降解效果。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明有機(jī)廢氣的降解裝置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)該理解為，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0030]本發(fā)明提供的降解裝置如圖1所示，包括通過管道依次連通的預(yù)處理塔1、引風(fēng)機(jī)、光催化氧化反應(yīng)器2、催化氧化洗滌塔3以及排氣管道。
[0031]預(yù)處理塔I的底部開設(shè)有廢氣進(jìn)口，廢氣通過吸風(fēng)罩收集進(jìn)入預(yù)處理塔I內(nèi)部，頂部開設(shè)有廢氣出口以及自來水入口，預(yù)處理塔I的廢氣出口通過引風(fēng)機(jī)與光催化氧化反應(yīng)器2的入口相連通。
[0032]預(yù)處理塔I的塔頂設(shè)有噴淋裝置，預(yù)處理塔I的塔底連接有循環(huán)水箱，循環(huán)水箱通過循環(huán)水栗與噴淋裝置連通，用以向噴淋裝置供水。
[0033]光催化氧化反應(yīng)器2的側(cè)壁設(shè)有進(jìn)氣口和出氣口，光催化氧化反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)有多根紫外燈管，以及多塊涂覆有光催化劑的網(wǎng)板，其中光催化劑涂覆密度0.5kg/m2?5kg/m2，涂覆有光催化劑的網(wǎng)板置于紫外燈管的間隙中，各網(wǎng)板平行排列，網(wǎng)板豎直布置，網(wǎng)板所處平面垂直于有機(jī)廢氣的流動(dòng)方向。
[0034]催化氧化洗滌塔3的底部設(shè)有進(jìn)氣口，頂部設(shè)有出氣口，催化氧化洗滌塔3內(nèi)由上至下依次設(shè)有噴淋段、催化氧化區(qū)和循環(huán)水池，催化氧化區(qū)內(nèi)填充有催化劑。
[0035]氧化劑以水溶液的形式由催化氧化洗滌塔3頂部噴淋下來，依次經(jīng)過噴淋段和催化氧化區(qū)，廢氣經(jīng)過光催化氧化處理后，進(jìn)入催化氧化洗滌塔3中，未被分解的氣體在噴淋段被填料上附著的氧化劑充分吸收，進(jìn)入催化氧化區(qū)，氣體在催化氧化區(qū)與催化劑和氧化劑接觸被徹底分解掉。
[0036]催化氧化洗滌塔出口與排氣管道相連通。
[0037]實(shí)施例1
[0038]某股含甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、醚類、酮類物質(zhì)的混合有機(jī)廢氣，非甲烷總烴進(jìn)氣口濃度為2000mg/m3，風(fēng)量約為24000m3/h。
[0039 ] (I)光催化:廢氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)進(jìn)入光催化氧化反應(yīng)器2中進(jìn)行，光催化氧化處理，光催化劑載體采用氧化鋁，活性組分采用二氧化鈦，光催化劑中二氧化鈦的負(fù)載量為5%，光催化劑在網(wǎng)板上的涂覆密度為0.5kg/m2。
[0040](2)催化氧化洗滌:步驟(I)處理后得到的氣體進(jìn)入催化氧化洗滌塔3，催化氧化洗滌塔3中的催化劑以活性炭為載體，以氧化鐵為活性組分，催化劑中氧化鐵的負(fù)載量為1%，洗滌采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I %的H2O2水溶液作為氧化劑，氧化劑的噴淋液氣比為15L/m3，出口檢測(cè)非甲烷總烴的濃度為30mg/m3，該工藝的處理效率高達(dá)98.5 %。
[0041]對(duì)比例I
[0042]實(shí)施例1所述的有機(jī)廢氣，同樣采用本發(fā)明的上述工藝，當(dāng)不放置光催化劑時(shí)，檢測(cè)出口處非甲烷總烴濃度為980mg/m3，該工藝僅催化氧化洗滌塔3裝置對(duì)廢氣的凈化效果較差。
[0043]實(shí)施例2
[0044]某股含二甲苯、乙酸丁酯、乙酸乙酯、甲基異丁基酮的混合有機(jī)廢氣，非甲烷總烴進(jìn)氣口濃度為4000mg/m3，風(fēng)量約為35000m3/h。
[0045](I)光催化:有機(jī)廢氣經(jīng)弓I風(fēng)機(jī)進(jìn)入光催化氧化反應(yīng)器2中，進(jìn)行光催化氧化處理，光催化劑載體采用氧化鋁，活性組分采用氧化鈷，光催化劑中氧化鈷的負(fù)載量為I %。
[0046](2)催化洗滌:步驟(I)處理后得到的氣體進(jìn)入催化氧化洗滌塔3，催化氧化洗滌塔3中催化劑以活性炭為載體，以氧化銅為活性組分，催化劑中氧化銅的負(fù)載量為1%，采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5 %的次氯酸鈉水溶液作為洗滌氧化劑，出氣口檢測(cè)到非甲烷總烴的濃度為10mg/m3，該工藝的總處理效率為99.8%。
[0047]對(duì)比例2
[0048]實(shí)施例2所述的有機(jī)廢氣，同樣采用本發(fā)明的上述工藝，如洗滌塔不放置催化劑，該工藝對(duì)廢氣的總凈化效率為85%。
[0049]實(shí)施例3
[0050]某股含丙烯腈、氯丙烯的有機(jī)廢氣，非甲烷總烴進(jìn)氣口濃度為1000mg/m3，風(fēng)量約為10000m3/h。
[0051](I)光催化:廢氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)進(jìn)入光催化氧化反應(yīng)器2中進(jìn)行，光催化氧化處理，光催化劑載體采用分子篩，活性組分采用二氧化鈦，光催化劑中二氧化鈦的負(fù)載量為1%，光催化劑在網(wǎng)板上的涂覆密度為I kg/m2。
[0052](2)催化氧化洗滌:步驟(I)處理后得到的氣體進(jìn)入催化氧化洗滌塔3，催化氧化洗滌塔3中的催化劑以活性炭為載體，以氧化鎳為活性組分，催化劑中氧化鎳的負(fù)載量為
0.5%,洗滌采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的H2O2水溶液作為氧化劑，氧化劑的噴淋液氣比為18L/m3，出口檢測(cè)非甲烷總烴的濃度為20mg/m3，該工藝的處理效率高達(dá)98.0 %。
[0053]對(duì)比例3
[0054]實(shí)施例3所述的廢氣處理方法中，去除步驟I，只進(jìn)行催化氧化洗滌，出口檢測(cè)非甲烷總烴的濃度為660mg/m3，該工藝的處理效率不到50 %。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種有機(jī)廢氣的降解方法，其特征在于，包括: 步驟1，在紫外光和光催化劑的作用下，有機(jī)廢氣進(jìn)行光催化反應(yīng)，得到處理氣； 步驟2，步驟I得到的處理氣在催化劑和氧化劑共同作用氧化分解，得到的尾氣高空排放。2.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)廢氣的降解方法，其特征在于，還包括預(yù)處理步驟，用水洗滌有機(jī)廢氣。3.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)廢氣的降解方法，其特征在于，步驟I中的光催化劑和步驟2中的催化劑均為負(fù)載型催化劑，以活性炭、活性炭纖維、氧化鋁、分子篩或陶瓷作為載體，以銅、銅的氧化物、鐵、鐵的氧化物、鈷、鈷的氧化物、鎳、鎳的氧化物、鈦、鈦的氧化物、鉬、鉬的氧化物中的至少一種作為活性組分;光催化劑中活性組分的負(fù)載量為0.05%?10%。4.如權(quán)利要求3所述的有機(jī)廢氣的降解方法，其特征在于，所述負(fù)載型催化劑中，以二氧化鈦、五氧化二 f凡、銅、鐵中的至少一種作為活性組分。5.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)廢氣的降解方法，其特征在于，步驟2所述氧化劑為次氯酸鈉、H2O2、或組合使用O3和H2O2。6.—種實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1?5任一所述的降解方法的裝置，其特征在于，包括:通過管道依次連接的光催化氧化反應(yīng)器和催化氧化洗滌塔，其中，光催化氧化反應(yīng)器中設(shè)有紫外燈，以及負(fù)載有光催化劑的網(wǎng)板，所述催化氧化洗滌塔內(nèi)設(shè)置填充有催化劑的催化氧化區(qū)，以及裝有填料的噴淋段。7.如權(quán)利要求6所述的實(shí)現(xiàn)降解方法的裝置，其特征在于，還包括帶有廢氣進(jìn)口和廢氣出口的預(yù)處理塔，預(yù)處理塔的廢氣出口與光催化氧化反應(yīng)器的入口相連通。8.如權(quán)利要求7所述的實(shí)現(xiàn)降解方法的裝置，其特征在于，還包括填充有活性炭的吸附裝置，吸附裝置與催化氧化洗滌塔的出口相連通。9.如權(quán)利要求8所述的實(shí)現(xiàn)降解方法的裝置，其特征在于，所述催化氧化洗滌塔內(nèi)由上至下依次設(shè)有所述噴淋段、催化氧化區(qū)和循環(huán)水池。
【文檔編號(hào)】B01D53/86GK105964136SQ201610409276
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年6月8日
【發(fā)明人】王培城, 王棟, 陶旭東, 毛兵, 呂楊, 樓銀川
【申請(qǐng)人】浙江奇彩環(huán)境科技股份有限公司