[發明專利]處理復雜工業有機廢氣的一體化物理化學凈化方法及設備與應用

有效

• 申請號: 201210472546.8
• 申請日: 2012-11-20
• 公開（公告）號: CN102941005A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 安太成;陳江耀;黃勇;李桂英
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州地球化學研究所
• 主分類號: B01D53/75
• 分類號: B01D53/75;B01D53/02;B03C3/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蘇運貞;裘暉

技術領域

本發明涉及一種處理復雜工業有機廢氣的物理化學方法，更具體地說，本發明涉及一種處理復雜工業有機廢氣的一體化物理化學凈化方法及設備與應用。該方法集合高壓靜電除塵、光催化氧化和臭氧氧化吸附協同深度氧化等物理化學技術為一體化凈化處理有機廢氣。

背景技術

有機廢氣包含揮發性有機物，如三苯廢氣等，和半揮發性有機物，如多環芳烴、多溴聯苯醚等。有機廢氣中微量毒害有機污染物由于其濃度較低，難以在后續降解過程中和催化劑充分接觸和去除，因而使得一些控制技術花費較多且相對困難。氣-固相光催化氧化技術對去除微量有機污染物存在一定的潛在優勢。但是，在流量大的工業有機廢氣處理過程中，由于有機廢氣在光催化氧化裝置中停留時間不夠長，導致光催化劑不能有效地、一次性流過式完全氧化廢氣中的有機物。另外，隨著光催化劑處理有機廢氣的時間延長，光催化劑的催化效率會隨著處理負荷的增加而有所降低。更重要的是，復雜工業有機廢氣中含有的大量細顆粒物會隨著運行時間的延長嚴重影響和遮蔽光催化劑，從而導致光催化凈化的效率逐漸降低，從而大大減少光催化劑的壽命。因此，在實際復雜工業有機廢氣的處理過程中，利用單獨的光催化氧化技術難以達到理想的污染控制效果。另外，光催化氧化過程中，高能紫外線光束會與空氣反應，產生一定的臭氧，從而可能引起臭氧的二次污染問題。因此，將光催化氧化技術與其他物理化學技術相結合處理有機廢氣的技術進行集成化研究，解決短波長紫外光光催化技術產生臭氧的二次污染問題是光催化技術應用于復雜工業有機廢氣污染控制的必然選擇。

發明內容

本發明的首要目的在于克服現有技術的不足，提供一種處理復雜工業有機廢氣的一體化物理化學凈化方法。

本發明的另一目的在于提供實現上述處理復雜工業有機廢氣的一體化物理化學凈化方法的設備。

本發明的另一目的在于提供上述設備的應用。

本發明的目的通過下述技術方案實現：一種處理復雜工業有機廢氣的一體化物理化學凈化方法，包括以下步驟：

（1）靜電除塵：通過集氣罩收集有機廢氣，經靜電除塵器將有機廢氣中粒徑大于2.5μm的顆粒物去除，從而大大消除顆粒物對光催化劑的遮蔽作用，延長光催化劑的壽命；

（2）光催化氧化：除塵后的有機廢氣進入光催化反應裝置，在光催化劑的作用下，有機廢氣中的大部分揮發性有機物分解為小分子有機物或礦化為CO₂和H₂O；

（3）臭氧氧化吸附協同深度氧化：利用設置于光催化反應裝置后的臭氧發生器產生的臭氧將經過光催化氧化后的有機廢氣中殘留的有機物進一步進行氣相臭氧氧化，然后再將剩余的有機廢氣和臭氧通過吸附劑協同吸附濃縮進而原位發生氣固相臭氧氧化，即同時利用前一單元光催化技術產生的剩余臭氧和新產生的臭氧先在氣相氧化部分有機污染物，然后混合氣體（包括臭氧和有機廢氣）一起吸附到吸附劑上以后再利用臭氧氧化性將所吸附的有機廢氣進行進一步原位在線氧化降解，這樣既保證了有機廢氣的安全深度達標排放，又完全消除了光催化技術產生的剩余臭氧排放對大氣的二次污染問題；

所述的有機廢氣為各類工廠排放的復雜工業有機廢氣；

步驟（1）和（2）中所述的光催化劑為負載在泡沫鎳上的納米TiO₂光催化劑或者納米ZnO-SnO₂復合氧化物光催化劑；

步驟（1）和（2）中所述的光催化劑需被紫外光激發，才能分解有機廢氣中揮發性有機物質；

步驟（3）中所述的吸附劑為Au負載的活性炭和分子篩，通過以下方法制備：將HAuCl₄與水配成浸漬液，再將活性炭與分子篩混合物加入到浸漬液中，而后用0.1mol/L?NaOH溶液調節浸漬液的pH值到7，在40～100℃下反應5～120min后，過濾，洗滌，常溫下自然晾干，200～400℃煅燒1～12h，得到Au負載的活性炭和分子篩吸附劑；其中HAuCl₄和活性炭與分子篩混合物的質量比為0.002～0.02：1；

步驟（3）中所述的臭氧產生量范圍為1～15g/h；

實現所述處理復雜工業有機廢氣的一體化物理化學凈化方法的設備，包括依次連接的用于收集氣體的集氣罩、反應箱體和用于抽出氣體的風機；按照氣體的走向，反應箱體內依次設置有靜電除塵器、光催化反應裝置、臭氧發生器和吸附床層；在光催化反應裝置和吸附床層之間為臭氧發生區；吸附床層上設置有吸附劑；

所述的靜電除塵器優選為高壓靜電除塵器；