[發(fā)明專利]一種新型電芬頓催化降解VOCs的技術(shù)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010023753.X
• 申請(qǐng)日: 2020-01-09
• 公開（公告）號(hào): CN111185089B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江波;牛慶赫;劉樹梁;孟憲哲;蘇晴;關(guān)雨欣;寧亞男;王婧茹;劉奕捷;羅思義
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D53/86
• 分類號(hào): B01D53/86;B01D53/78;B01D53/44
• 代理公司: 北京匯捷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11531
• 代理人: 馬金華

本發(fā)明涉及大氣處理領(lǐng)域，特別涉及一種新型電芬頓催化降解VOCs的技術(shù)。VOCs混合氣體經(jīng)過(guò)微孔曝氣，從反應(yīng)器底部進(jìn)入溶液。在該體系內(nèi)，陽(yáng)極氧化以及陰極催化產(chǎn)生H₂O₂所構(gòu)筑的芬頓反應(yīng)可產(chǎn)生大量強(qiáng)氧化性的羥基自由基，該活性物種可將曝氣進(jìn)入反應(yīng)體系的VOCs氧化為可溶性中間產(chǎn)物、二氧化碳、水、無(wú)機(jī)物等產(chǎn)物。此外，VOCs的曝氣過(guò)程可為陰極催化還原提供充足的氧氣，提升了H₂O₂的產(chǎn)量。利用提升泵將溶液提升至反應(yīng)裝置頂部，經(jīng)噴淋裝置形成噴霧，進(jìn)一步增加了VOCs與溶液的接觸時(shí)間和接觸面積，提升了處理效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于大氣處理技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種利用電芬頓催化降解VOCs的技術(shù)。

背景技術(shù)

揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs，volatile organic compounds)是指常溫下飽和蒸汽壓大于70.91Pa、標(biāo)準(zhǔn)大氣壓101.3kPa下沸點(diǎn)在50～260℃以下且初餾點(diǎn)等于250℃的有機(jī)化合物，或在常溫常壓下任何能揮發(fā)的有機(jī)固體或液體。主要包括脂肪烴類(環(huán)乙烷、丙烯等)、芳香烴類(笨、甲苯等)、鹵代烴類(二氯甲烷等)、醇類(甲醇、乙醇等)、醛類(甲醛、乙醛等)、酮類(丙酮等)等。VOCs在大氣污染中扮演著重要的角色，可生成顆粒物PM2.5和臭氧，是產(chǎn)生霧霾的主要原因之一。此外，大部分VOCs呈毒性會(huì)直接危害人體健康，會(huì)對(duì)人的眼睛和呼吸系統(tǒng)造成不良影響，損害內(nèi)臟及神經(jīng)系統(tǒng)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成急性中毒甚至致癌。因此，VOCs治理近些年來(lái)是研究熱點(diǎn)。

目前用于VOCs處理的技術(shù)有催化燃燒法、等離子體法、微生物凈化法。催化燃燒法是指排放的VOCs在特定催化劑的作用下在短時(shí)間、較低溫度下進(jìn)行燃燒，最終轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水。該技術(shù)不會(huì)產(chǎn)生明火、燃燒溫度較低，不會(huì)產(chǎn)生NO_X，但存在催化劑中毒、能耗高等弊端。等離子體法技術(shù)是利用高能電子射線激活、電離、裂解排放氣體中VOCs的各組分，從而發(fā)生氧化等一系列復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)VOCs降解，但是能耗高，危險(xiǎn)系數(shù)高限制了其大范圍應(yīng)用。微生物法是利用微生物的新陳代謝，將揮發(fā)性有機(jī)化合物轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物，但其只能處理較低的VOCs濃度，此外該技術(shù)對(duì)溶解度較低的有機(jī)氣體處理效率低。針對(duì)目前VOCs治理領(lǐng)域的技術(shù)缺陷，迫切需要一種低消耗安全性能高的解決VOCs的問(wèn)題的工藝方法。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種利用電芬頓催化降解VOCs的方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：VOCs混合氣體經(jīng)過(guò)微孔曝氣，從反應(yīng)器底部進(jìn)入溶液。在該體系內(nèi)，陽(yáng)極氧化以及陰極催化產(chǎn)生H₂O₂所構(gòu)筑的芬頓反應(yīng)可產(chǎn)生大量強(qiáng)氧化性的羥基自由基，該活性物種可將曝氣進(jìn)入反應(yīng)體系的VOCs氧化為可溶性中間產(chǎn)物、二氧化碳、水、無(wú)機(jī)物等產(chǎn)物。此外，VOCs的曝氣過(guò)程可為陰極催化還原提供充足的氧氣，提升了H₂O₂的產(chǎn)量。利用提升泵將電解液提升至反應(yīng)裝置頂部，經(jīng)噴淋裝置形成噴霧，進(jìn)一步增加了VOCs與溶液的接觸時(shí)間和接觸面積，提升了處理效率。

其中，優(yōu)選方案如下：

所述的陽(yáng)極，可以為BDD電極、DSA電極、錫銻電極、釕銥電極、銥鉭電極、PbO₂電極等。

所述的陰極，可以為石墨、碳黑/PTFE氣體擴(kuò)散電極、石墨氈、負(fù)載碳納米管的碳?xì)值取?/p>

所述的陽(yáng)極、陰極之間電極間距，可為1-10cm之間不等。

所述的電流密度，可以為1-50mA/cm²之間不等。

所述的電芬頓體系pH值，可以為2.0-6.0之間不等。

所述的鐵離子的濃度，可以為5-1000mg/L之間不等。

所述的微孔曝氣裝置，可以為膜片式微孔曝氣器、管式曝氣器、盤式曝氣器、微孔陶瓷曝氣器等。