[發明專利]鼓泡式紫外/Fenton氧化有機廢氣的處理系統及處理方法

有效

• 申請號: 201610045797.6
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN105688641B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 吳成強;陳效;許李
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B01D53/79
• 分類號: B01D53/79;B01D53/74;B01D53/72
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司33201
• 代理人: 王兵,黃美娟

技術領域

本發明涉及一種鼓泡式紫外/Fenton氧化有機廢氣的處理系統及處理方法，可去除二氧化硫、一氧化氮及揮發性有機物等多種污染物，適用于處理工業廢氣、垃圾和污水臭氣。

背景技術

與常規的有機廢氣處理技術(如吸收、燃燒、生物法等)相比，紫外/Fenton法因其氧化快速徹底、反應條件溫和、高效，不會造成污染等的特點，并且具有一般方法無法比擬的優點，逐漸成為在環境保護領域內一種有前途的新型高級氧化技術，尤其是對于有毒、成分復雜、濃度較高的有機廢氣的處理。目前應用該技術處理有機廢氣的研究較少，依然處于實驗階段，想要廣泛應用于實際應用中，還需要更多的理論支持，需更深入的研究其各自作用機理和相互協同機理以及相關技術參數。

傳統的Fenton試劑法是在含有Fe²⁺的酸性溶液中投加H₂O₂時，在Fe²⁺的催化劑作用下，H₂O₂能產生活潑性很強的羥基自由基(·OH)，進而引發和傳播一連串的自由基鏈反應，加快對有機物和還原性物質的氧化。Fenton試劑法處理有機廢氣的原理是有機廢氣先從氣相傳質到氣液界面，然后穿過相界面進入液相，氣體中有機物最后被液相中的羥基自由基氧化為二氧化碳和水等小分子無機物。

整個反應體系的機理十分復雜，H₂O₂在催化劑Fe²⁺存在下所產生的羥基自由基(·OH)具有以下重要性質：

(1)具有較高的氧化電極電位，羥基自由基(·OH)的氧化電位高達+2.8V，除F₂(+2.87V)以外，相比一些常用的強氧化劑，它具有更高的氧化電極電位，這也意味著·OH的氧化能力遠遠超過普通的化學氧化劑，不僅能夠氧化絕大多數有機物，而且還可以引發后面的鏈反應，使反應能夠順利進行。

(2)具有很高的電負性或親電性，羥基自由基(·OH)的電子親和能力為569.3kJ，容易進攻高電子云密度點，這就決定·OH的進攻具有一定的選擇性，這決定了Fenton試劑在處理含硝基基、磺酸基、氯基等電子密度高的有機物的氧化方面具有獨特優勢。

(3)反應速率快，羥基自由基非常活潑，對C-H、C-C鍵的大多數有機污染物反應的速率常數在10⁶～10¹⁰mol^-1·L·s^-1，基本接近擴散速率的控制極限為10¹⁰mol^-1·L·s^-1。此時氧化反應的速率主要由·OH的產生速率決定，而·OH的形成時間非常短，小于10-12s，且·OH對各種污染物的反應速率常數相差不大，可實現多種污染物的同步去除。

對于傳統的Fenton試劑，在反應過程中，產生的Fe³⁺還原到Fe²⁺的效率不高，在實際工程上對所產生的鐵泥的后續處理造成困難，而且限制了Fenton試劑反應的循環效率，表現出反應對H₂O₂的利用率不高，致使處理成本很高，且有機污染物的降解不徹底，另外對于疏水性的有機廢氣，常用的噴淋法還存在氣液傳質比較低的問題，從而降低了Fenton試劑的降解效率。

發明內容

為了克服現有Fenton試劑反應的循環效率低、Fe²⁺的用量大、大 量產生鐵泥、H₂O₂的利用率低、有機物降解不徹底、疏水性有機廢氣在氣液傳質中速率過低等的缺點，本發明提供一種能夠提高有機廢氣的凈化效果、降低運行成本的鼓泡式紫外/Fenton氧化有機廢氣的處理系統及處理方法。

本發明采用的技術方案是：