[發明專利]一種利用紫外激活氣相過硫酸鹽去除揮發性有機化合物的方法及裝置

有效

• 申請號: 201810702999.2
• 申請日: 2018-06-30
• 公開（公告）號: CN109126433B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 成卓韋;陳建孟;陳東之;張士漢;於建明;葉杰旭
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B01D53/81
• 分類號: B01D53/81;B01D53/44;B01D53/74
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;李世玉

本發明公開了一種利用紫外激活氣相過硫酸鹽去除揮發性有機化合物的方法。將pH2～4的過一硫酸鹽水溶液或pH10?12的過二硫酸鹽水溶液加入過硫酸鹽罐中，在空氣量1?10mL/min條件下反應產生過硫酸鹽氣體，通過管路進入紫外反應罐，同時將含有機廢氣的氣體通入紫外反應罐，反應5?60s，實現有機廢氣的去除。本發明利用了過硫酸鹽在紫外光的激活下生成多種活性粒子，參與VOCs的氧化反應，最終將VOCs氧化為CO₂、H₂O等，具有操作簡便、去除效果好等優點。對于濃度50?1000mg/m³的VOCs廢氣(如甲苯、氯苯等)，當停留時間5?60s時，去除效率達到85％以上。

技術領域

本發明涉及工業VOCs廢氣的凈化，特別涉及一種利用紫外激活氣相過硫酸鹽去除揮發性有機化合物的方法，通過紫外激活過硫酸鹽產生大量強氧化性活性粒子參與VOCs的氧化反應，獲得VOCs較好地去除效果。該技術屬于環境污染凈化領域。

背景技術

近年來，我國空氣污染嚴重，大部分城市大氣環境呈區域性灰霾、臭氧和酸雨三大復合型污染特點，而VOCs是其重要的誘因之一。VOCs主要來自于石油煉制、石油產品的儲存和運輸、溶劑使用等工業過程。

VOCs的控制方法主要有物理/化學法、物理化學法和生物法，如吸附、吸收、冷凝、焚燒、生物凈化等。吸附法是利用具有吸附能力的物質(活性炭、分子篩等)吸附有害物質從而達到去除的目的；吸收法是利用低揮發性或不揮發性液體作為吸收劑，有害成分能在吸收劑中溶解或發生化學反應，從而去除有害物質的目的；冷凝法是利用VOCs在不同溫度下具有不同飽和蒸汽壓這一物理性質，采用降低系統溫度或提高系統壓力的方法，使處于蒸汽狀態的VOCs冷凝并從廢氣中分離出來的過程；焚燒法是將含有VOCs的廢氣進行氧化然后或高溫分解，使之轉化為H₂O和CO₂的過程，等等。這些方法都有各自的適用性和技術弊端。如吸附和吸收法都會產生二次污染，冷凝法適合處理高濃度VOCs廢氣，焚燒法投資和運行費較大且存在安全風險，生物凈化難以高效處理難降解VOCs等。

高級氧化是最近興起的一種VOCs治理技術，具有反應速率快、反應條件溫和、凈化效率高等特點，備受關注。高級氧化(如紫外光解、低溫等離子體等)通過外界能量輸入，可有效破壞VOCs的化學鍵，同時這些能量也可作用于反應介質(如空氣、水汽等)，產生氧化性更強的活性物質或自由基(如臭氧O₃、羥基自由基OH·等)，從而提升對VOCs的破壞能力。

以過一硫酸鹽(peroxymonosulfate，PMS)、過二硫酸鹽(persulfate，PS)、為代表的過硫酸鹽作為一種新型氧化劑，在飲用水深度處理和難降解有機廢水處理領域受到了廣泛地關注，研究和應用十分活躍。過硫酸鹽在常溫常壓體系中能被多種物質或能量激活(如紫外、熱、金屬氧化物催化劑等)，不僅能產生OH·，還能產生氧化還原電位更高的SO₄-·(3.1ev)，具有的氧化能力往往高于臭氧、雙氧水體系。

過硫酸鹽作為一種新型氧化劑，在廢氣治理中的研究和應用相對較少。過硫酸鹽在水中的溶解度遠遠高于O₃、高鐵酸鉀等氧化劑，常采用過硫酸鹽溶液液相吸收氣相污染物后，利用紫外、熱等激活其強氧化性進而凈化已被溶液吸收的污染組分。但該方法存在一些弊端，限制了其工業應用，如液相吸收后反應液的處理、大多數工業VOCs的水溶性較差等等。

與液相紫外反應相比，氣相中的紫外反應具有反應速度快、光能利用率高、反應不受溶劑分子影響等特點。若能使過硫酸鹽直接參與氣相反應，不僅能縮短反應時間，同時污染組分無需經過液相吸收而被直接氧化，能有效提升水溶性較差組分的氧化效果。