[發明專利]一種用于處理有機混合廢氣的鐵碳催化填料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310721560.1
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN103706368A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 臧立華
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;B01D53/86;B01D53/44
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李健康

技術領域

本發明屬于鐵碳微電解有機廢氣催化分解技術領域，具體涉及一種處理有機混合廢氣鐵碳催化填料及其制備方法。

背景技術

工業生產過程中，大量使用高溫蒸發濃縮工藝，富含有機物的液體在高溫蒸發濃縮過程中，部分有機物裂解形成揮發性有機物（VOCs）與蒸發過程產生的水蒸汽和無機鹽類形成混合惡臭氣體，對環境造成極大的危害。現有報道的VOCs治理方法主要有：

（1）直接燃燒法：是利用高溫氧化將VOCs轉化為CO₂和H₂O的一種方法。VOCs氣體進入燃燒室后，在足夠高溫度、過量空氣、湍流的條件下完全燃燒的過程。

（2）催化氧化法：與直接燃燒法作用原理基本類同，只是在反應器內需要安裝蜂窩狀或片狀催化劑。由于使用了催化劑，它可以在較低的溫度下運行，從而降低了輔助燃料消耗和運行費用。

（3）生物法：是利用微生物在好氧條件下將有機物氧化為CO₂和H₂O，其反應過程和氧化法相似，但不是用熱而是用生物去破壞VOCs。

（4）吸收法：是利用液體吸收液從氣流中吸收氣態VOCs的一種方法，常用于處理高濕度VOCs氣流(>5O％)。

（5）吸附法：是利用吸附劑孔狀結構的巨大表面積對VOCs進行吸附的一種方法。它適宜處理成分單一氣流穩定、濃度為300-5000ppm的有機廢氣。

（6）濃縮法：是用冷卻或加壓法使VOCs氣流達到飽和的一種方式，常與其它處理方法一起使用。一般用于處理沸點較高，濃度超過5％的VOCs氣體。

（7）膜法：是根據膜對VOCs氣體分子的大小選擇性地阻擋的過程，可以部分或全部將VOCs截留。

然而在含有大量水蒸氣的有機廢氣中，由于水蒸氣的干擾和掩蔽作用，上述方法均無法實現VOCs的有效處理。

微電解技術是利用金屬腐蝕原理，形成原電池通過一系列作用對有機物進行電化學處理。在含有傳導性電解質的環境中，鐵屑和炭粒形成無數個微小的原電池，在其作用空間形成一個電場，新生態的[H]、Fe²⁺等與環境中的有機物發生氧化還原反應，破壞有機物中的某些基團，甚至斷鏈，達到對有機物分解的作用；生成的Fe²⁺進一步氧化為Fe³⁺，它們的水合物具有較強的吸附絮凝作用，實現對有機物的吸附。

而高溫蒸發濃縮形成的混合煙氣是由VOCs、水蒸汽和無機鹽構成，在填料表面形成了一個無機鹽的水環境，鐵原子和碳原子之間會產生一種微弱的分子內部電流，產生的[H]、Fe²⁺等與吸附于鐵碳顆粒表面的有機物發生氧化還原反應，實現對有機物的分解并且產生吸附絮凝效應，隨液滴脫離鐵碳顆粒表面。

發明內容

本發明的目的是以鐵屑、粉末活性炭、好氧活性污泥、稀土金屬粉末、粘土為原料，提供一種可用于高溫蒸發濃縮過程中，對有機混合廢氣治理的鐵碳微電解填料及其制備方法。該填料具有良好的氣體穿透網孔路徑、強度、比表面積和原電池反應效應，由于鐵原子間不直接接觸，有效地防止填料表面鈍化和填料的板結。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種用于處理有機混合廢氣的鐵碳催化填料，以鐵屑、粉末活性炭、好氧活性污泥、稀土金屬粉末、粘土為原料，制得的成品填料由以下質量百分比的組分組成：鐵屑80～85%，活性炭10～15%，稀土金屬0.1～0.3%，粘土1～5%；鐵碳微電解填料的直徑為3.0～6.0cm。

優選的，所述用于處理有機混合廢氣的鐵碳催化填料，其成品填料由以下質量百分比的組分組成：鐵屑80-85%，活性炭10～15%，稀土金屬0.15～0.2%，粘土2～4%。

優選的，所述活性炭為粉末活性炭，粒度80～120目。

優選的，所述稀土金屬包括Ce、La、Pr、Nd，所述稀土金屬為粉末狀，稀土金屬粉末粒徑為90～130目。

優選的，所述鐵屑的粒徑為50～100目。

所述好氧活性污泥，為生活污水處理廠的好氧活性污泥，含水率＜60%。

用于處理有機混合廢氣的鐵碳催化填料的制備方法，包括下列步驟：

1）以質量濃度為6～4%的鹽酸對鐵屑酸洗20～30min活化鐵屑，漂洗干凈后，