[發(fā)明專利]一種分離回收O2和O3的方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611103682.4
• 申請日: 2016-12-05
• 公開（公告）號: CN106731526A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韋恩.斯科特.小福特;郎建峰
• 申請（專利權(quán)）人: 山西北極熊環(huán)境科技有限公司
• 主分類號: B01D53/22
• 分類號: B01D53/22;C01B13/02;C01B13/10
• 代理公司: 太原華弈知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所14108
• 代理人: 李毅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氧氣回收技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種分離回收O₂和O₃ 的方法及裝置。

背景技術(shù)

氧在自然界中具有廣泛的分布，在眾多的工業(yè)領(lǐng)域，均需要用氧氣。

目前，臭氧已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于水處理、醫(yī)藥、食品工業(yè)等眾多領(lǐng)域。眾所周知，現(xiàn)有技術(shù)中典型的臭氧發(fā)生工藝使用O₂生產(chǎn)O₃，具有相對短的半衰期，因此臭氧總是通過臭氧發(fā)生器現(xiàn)場生產(chǎn)。臭氧發(fā)生器的主要原理是電暈式放電，在臭氧發(fā)生器中，電暈放電元件的存在提供了一個電容式負(fù)載，O₃由O₂在放電的直接作用下產(chǎn)生。這種電暈式放電使穩(wěn)定的氧分子破裂并形成兩個氧自由基，這些自由基可以與氧分子結(jié)合形成O₃。在多數(shù)情況下，只有10%的供應(yīng)O₂被轉(zhuǎn)化為O₃，未轉(zhuǎn)化的O₂與所需的O₃一起被導(dǎo)入應(yīng)用中并被浪費。分離和回收利用O₂將使O₂的總消耗量降低約80％。

人類活動產(chǎn)生的污染物氣體主要包括初級污染物和刺激污染物。其中初級污染物主要包括：硫氧化物（SOx），特別是二氧化硫，化學(xué)式為SO₂的化合物，煤和石油通常含有硫化合物，其燃燒后產(chǎn)生二氧化硫；氮氧化物（NOx），氮氧化物，特別是二氧化氮，在高溫燃燒下產(chǎn)生；一氧化碳（CO），CO無色，無味，有毒，但無刺激性，由燃料（如天然氣、煤或木材）不完全燃燒產(chǎn)生；揮發(fā)性有機化合物（VOC），VOC是一種眾所周知的室外空氣污染物，分為甲烷（CH4）和非甲烷（NMVOCs）兩類；顆粒物，又名顆粒物質(zhì)（PM），大氣顆粒物質(zhì)，或細(xì)微顆粒物，是懸浮在氣體中的固體或液體狀微小顆粒；氨（NH₃），產(chǎn)生于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程，氨指化學(xué)式為NH₃的化合物，通常以氣體形式存在，具有刺激性氣味。次級污染物包括：由氣態(tài)初級污染物和光化學(xué)煙霧中的化合物產(chǎn)生的顆粒物，煙霧是一種空氣污染，典型的煙霧由大量燃煤的區(qū)域中煙氣和二氧化硫的混合物造成，現(xiàn)代煙霧通常不來自煤，而是來自車輛和工業(yè)的廢氣排放，其在大氣中在太陽紫外線的作用下形成次級污染物，并與初級污染物結(jié)合形成光化學(xué)煙霧；地面臭氧由NOx和VOC形成，臭氧（O₃）是對流層的主要組份，也是特定區(qū)域的平流層（常稱為臭氧層）的重要組份，光化學(xué)和化學(xué)反應(yīng)中有許多涉及臭氧驅(qū)動的在大氣層中日夜發(fā)生的化學(xué)過程，然而在因人類活動（多為化石燃料的燃燒）造成的反常高臭氧濃度的情況下，臭氧也是一種污染物，同時是煙霧的組分之一；過氧乙酰硝酸酯（PAN）。

由于占地面積小，能源效率高，模塊化設(shè)計便捷的特點，膜技術(shù)對于現(xiàn)有工藝來講，是潛在的替代方案?？赡苡玫侥ぜ夹g(shù)的主要氣體分離包括：1）分離H₂/CO₂以制備燃料電池所用的氫氣；2）用于煙氣或石灰爐廢氣中的CO₂/N₂分離，以便隔離CO₂；3）用于天然氣處理或沼氣凈化中的CO₂/CH₄分離；4）分離O₂/N₂以制備富氧空氣或純氮氣。從加油站或油田空氣中通過膜回收有機蒸汽，可減少大氣中污染物的排放，同時提高工藝效率和經(jīng)濟收益。氣體和/或蒸汽的選擇性分離要求薄膜能夠根據(jù)分子性質(zhì)進行分離。這種薄膜可以是無機多孔膜，例如沸石或介孔硅石，根據(jù)分子尺寸或滲透種類的可冷凝性進行分離。膜的材質(zhì)也可以為金屬，多用于氫氣的分離，根據(jù)進行化學(xué)分裂和重化合反應(yīng)的可能性來實現(xiàn)。市售最常見且種類最多的薄膜是高分子膜，其分離依據(jù)俗稱為溶液擴散機制的原理。盡管存在一些內(nèi)在限制，使用高分子膜進行氣體分離研究的主要目標(biāo)之一便為材料研究，以求突破此類限制。現(xiàn)今使用分子設(shè)計和建模技術(shù)，一方面用于支持和解釋試驗結(jié)果，另一方面用于預(yù)測膜的性能。

因此，從大氣空氣及臭氧發(fā)生器中分離和回收氧氣，具有現(xiàn)實的意義和一定的經(jīng)濟價值，本發(fā)明的目的是提供一種利用高分子膜系統(tǒng)分離回收O₂和O₃ 的方法及裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種分離回收O₂和O₃ 的方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：