[發明專利]一種揮發性有機污染物吸附劑的再生方法

有效

• 申請號: 201810519310.2
• 申請日: 2018-05-28
• 公開（公告）號: CN108745328B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 張佳;殷瑞;黃文忠;花慧;張偉業;周吉峙;錢光人
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B01J20/34
• 分類號: B01J20/34;B01D53/04
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

一種揮發性有機污染物（VOCs）吸附劑的新型再生方法，屬于大氣污染物控制新技術領域。本發明以含有NOx，SOx和CO的工業廢氣為再生氣體，使吸附VOCs達到飽和的吸附劑在較低的溫度下完成再生。其反應機理在于VOCs吸附在吸附劑上，使吸附劑表面的官能團含量提升50%?200%，同時增加其還原效果，然后再通入再生氣體，進行反應使VOCs礦化為CO₂，從而達到吸附劑再生的目的，且該再生氣體可以循環使用于吸附劑的再生。通過該方法再生的吸附劑其比表面積損失量小于0.05；平均孔徑減小量小于0.3%；吸附劑質量損失量小于0.1%，并且排出的工業廢氣也達到了綠色排放標準，該工藝是一種新型、簡單、高效再生VOCs吸附劑的方法。

技術領域

本發明涉及一種揮發性有機污染物（VOCs）吸附劑的新型再生方法，屬于大氣污染物控制新技術領域。

背景技術

揮發性有機物（VOCs）是一類在標準大氣壓下，熔點低于室溫、沸點低于 50-260℃的有機化合物的總稱，主要包括烷類、烴類、酯類、醇類、苯系物等。它是光化學煙霧及PM2.5的重要前驅體之一。近年來霧霾事件頻發，使得VOCs監測及治理受到全國的重視。針對VOCs治理的巨大需求，各種技術不斷誕生，包括吸附法、冷凝法、生物法、等離子體法及燃燒法。但是，作為占人為VOCs排放源55.5%的工業源，具有VOCs在生產線上無組織揮發，經有組織收集排放后，形成大風量低濃度有機廢氣的特點。若直接采用以上方法處理，會導致設備體積過于龐大，燃料消耗量過高，經濟性差。因此，燃燒技術常與吸附濃縮技術聯合使巧，通過吸附劑吸附廢氣中的VOCs組分，再脫附形成小風量高濃度廢氣，進入燃燒系統礦化降解。根據國家政府于2013年5月出臺的《揮發性有機物（VOCs）污染防治技術政策》，對于低濃度VOCs廢氣，無回收價值時宜采用吸附濃縮-燃燒技術進行處理。

一方面，吸附濃縮-燃燒法中常用的燃燒技術有熱力焚燒、蓄熱式熱力燃燒（RTO）和催化燃燒（RCO）。其中RCO技術反應溫度（300-400°C）遠低于熱力燃燒（760°C以上），可極大減少輔助燃料的消耗。催化劑是RCO技術核心，主要起到降低反應活化能和富集反應物分子的作用，其性能的優劣對VOCs礦化效果和處理能耗有著極大影響。催化燃燒催化劑可分為貴金屬和非貴金屬兩類。貴金屬催化劑具有較高的低溫催化活性和優良的選擇性，以Pd、Pt為活性組分的負載型催化劑己經在工業中大量應用，其對于苯環類VOCs的起燃溫度在270°C左右，但其生產成本高，每立方米價格在10萬元人民幣以上，且抗中毒性能差。非貴金屬催化劑，例如Ce、Co、Cu、Mn等原料價格相對低廉，近年來吸引了眾多研究者的關注，但是其對于苯環類VOCs的起燃溫度往往高于300°C。綜上考慮，為了達標排放以及降低能耗等運行費用，工業上仍然傾向采用貴金屬催化劑RCO技術。

而在另外一個方面，吸附濃縮-燃燒技術中應用較多的吸附劑為活性炭。活性炭的原材料來源廣泛，而且具有比表面積大、孔隙發達、化學性質穩定、容易再生等優點，使其能有效的吸附VOCs。吸附濃縮-燃燒法的一大優點就是活性炭在使用之后可以采取一定的技術進行脫附獲得再生，從而循環使用而降低治理揮發性有機物的成本，并節約自然資源。活性炭的再生有熱再生、生物再生和濕式氧化再生等傳統方法，但是這些方法或多或少存有再生炭損失大，再生后的吸附效果隨著再生次數的增多而逐漸降低。工業上，活性炭吸附劑一般能夠吸附-脫附使用十二次，之后便會因為吸附容量的下降而報廢。廢活性炭和廢VOCs催化劑一樣，均屬于危險廢物，其處理加大了企業的生產成本。

因此，急需尋找一種新技術手段，以解決目前濃縮-燃燒法工藝中的多個矛盾，包括貴金屬起燃溫度低-價格貴矛盾、過渡金屬催化劑起燃溫度高-價格便宜矛盾、使用催化劑降低反應溫度-增加運行成本矛盾、活性炭吸附劑容易報廢-廢物處理成本高矛盾。

發明內容