[發(fā)明專利]一種臭氧協(xié)同微波誘導自由基的VOCs降解方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN107694306B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發(fā)明（設計）人: 劉楊先;王燕;徐文;王智化;張軍
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學
• 主分類號: B01D53/75
• 分類號: B01D53/75;B01D53/44
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種臭氧協(xié)同微波誘導自由基的VOCs降解方法及系統(tǒng)；所述系統(tǒng)設有微波噴淋反應器，所述來自排放源的含VOCs廢氣經(jīng)除塵冷卻后，采用臭氧在煙道中預先氧化一部分VOCs為中間體；微波在微波噴淋反應器中活化過硫酸鹽產(chǎn)生羥基和硫酸根自由基將余下的VOCs以及預氧化產(chǎn)生的中間體氧化為H₂O﹑CO₂和固體殘渣混合溶液；混合溶液中的H₂O和CO₂在固體殘渣分離塔中經(jīng)過離心分離后直接排放，而固體殘渣進入干燥塔后利用煙氣余熱利用系統(tǒng)干燥后用于可資源化利用；該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)VOCs的100%脫除，且脫除過程無二次污染，具有廣闊的市場應用前景。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及廢氣凈化領域，具體涉及一種臭氧協(xié)同微波誘導自由基的VOCs降解方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

VOCs(揮發(fā)性有機化合物)通過呼吸道和皮膚進入人體后，能給人的呼吸道、血液、肝臟等器官造成暫時性或永久性病變(例如會引發(fā)各種血液病和癌癥)。垃圾焚燒和工業(yè)生產(chǎn)中會產(chǎn)生各種有機物廢氣，主要包括各種烴類、醇類、醛類、酸類、酮類和胺類等，這些有機廢氣會造成大氣污染，危害人體健康。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和人們環(huán)保意識的提高，廢氣中VOCs脫除問題越來越受到人們的關注。同時國家也制定了相應的法律法規(guī)對VOCs的排量作了嚴格的限制。研究開發(fā)VOCs的高效脫除技術(shù)已成為世界各國關注的熱點和前沿問題。

國內(nèi)外研究人員對廢氣中VOCs脫除問題作了大量的研究并開發(fā)了多種VOCs脫除方法。按照脫除的基本原理，廢氣中VOCs的脫除方法主要包括催化燃燒法﹑吸附法﹑冷凝回收法﹑直接燃燒法﹑等離子體降解法和吸收法等。其中，催化燃燒法是把廢氣加熱經(jīng)催化燃燒轉(zhuǎn)化成無害無臭的二氧化碳和水，這種方法起燃溫度低、節(jié)能、凈化率高、操作方便、占地面積少、適用于高溫或高濃度的有機廢氣，但催化劑容易中毒失活，穩(wěn)定性差；活性炭吸附法脫除效率可達95％，設備簡單、投資小，但活性炭更換頻繁，增加了裝卸、運輸、更換等工作程序，導致運行費用增加；直接燃燒法是利用燃氣或燃油等輔助燃料燃燒，將混合氣體加熱，使有害物質(zhì)在高溫作用下分解為無害物質(zhì)，該方法工藝簡單、投資小，適用于高濃度、小風量的廢氣，但對安全技術(shù)、操作要求較高；等離子體降解法具有工藝簡單﹑運行方便﹑污染物降解徹底等優(yōu)點，但是等離子體反應器的高能耗和關鍵裝置的穩(wěn)定可靠性還有待提高；冷凝回收法適用于有機廢氣濃度高、溫度低、風量小的工況，需要附屬冷凍設備，主要應用于制藥、化工行業(yè)，而印刷企業(yè)較少采用，應用范圍受到局限；吸收法常用的是物理吸收，即將廢氣引入吸收液凈化，待吸收液飽和后經(jīng)加熱、解析、冷凝回收，這種方法適用于大氣量、低溫度、低濃度的廢氣，但需配備加熱解析回收裝置，設備體積大、投資較高。因此，到目前為止，盡管有多種VOCs脫除技術(shù)被開發(fā)和利用，但每一種技術(shù)幾乎都有應用范圍的限制和有諸多缺點。因此，繼續(xù)開發(fā)更加經(jīng)濟有效的VOCs脫除技術(shù)具有重要的現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，提供一種臭氧協(xié)同微波誘導自由基的VOCs降解系統(tǒng)及降解方法；該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)VOCs的100％脫除，且脫除過程無二次污染，具有廣闊的市場應用前景。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的實施方案如下：

本發(fā)明首先提供一種臭氧協(xié)同微波誘導自由基的VOCs降解系統(tǒng)，所述系統(tǒng)依次包括裝在煙道上的除塵器、冷卻器、臭氧發(fā)生器、微波噴淋反應器、固體殘渣分離塔、風機和干燥塔；其中，來自排放源的含VOCs廢氣經(jīng)除塵冷卻后，經(jīng)臭氧發(fā)生器進入微波噴淋反應器處理，處理后的煙氣經(jīng)風機鼓動排出，產(chǎn)生的中間氧化氣體和固體殘渣混合溶液首先進入固體殘渣分離塔中經(jīng)過離心分離后直接排放，固體殘渣進入干燥塔經(jīng)過煙氣余熱利用系統(tǒng)處理后循環(huán)利用。

其中，所述的微波噴淋反應器包括溶液噴淋反應區(qū)﹑冷卻空氣入口﹑冷卻空氣出口﹑煙氣入口﹑煙氣出口﹑總煙氣入口﹑總煙氣出口﹑冷卻空氣總?cè)肟讴p微波磁控管安裝區(qū)﹑石英玻璃隔板、氧化劑補充塔、溶液泵；