[發明專利]微納米氣泡催化氧化與吸附耦合處理VOCs的裝置和方法

在審

• 申請號: 202110586072.9
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN115400583A
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 姜標;李繼香;王雯娟;趙延琴
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海高等研究院
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;B01D53/44;B01D53/04;B01J20/34
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 盧炳瓊

本發明提供一種微納米氣泡催化氧化與吸附耦合處理VOCs的裝置和方法。裝置包括廢氣凈化塔、微納米氣泡生成模塊、加壓處理模塊、第一微納米氣泡水霧噴淋模塊、第二微納米氣泡水霧噴淋模塊及吸附模塊；吸附模塊位于廢氣凈化塔內，包括承載單元及位于承載單元上的吸附劑，吸附模塊將廢氣凈化塔間隔成上下兩部分，第一微納米氣泡水霧噴淋模塊和第二微納米氣泡水霧噴淋模塊分別位于廢氣凈化塔的上部和下部，且均與加壓處理模塊相連通；微納米氣泡生成模塊與廢氣凈化塔的底部及加壓處理模塊相連通；廢氣凈化塔的上部設置有凈氣出口，廢氣凈化器下部的側壁上設置有廢氣進口。本發明可在對VOCs的高效催化氧化降解的同時實現吸附劑的在線再生。

技術領域

本發明屬于廢氣處理領域，具體涉及一種處理VOCs的裝置和方法，更具體地說涉及一 種微納米氣泡催化氧化與吸附耦合處理VOCs的裝置和方法。

背景技術

揮發性有機物(VOCs)是造成霧霾、臭氧等重污染環境的重要前體物，其 來源廣泛、種類繁多、涉及的排放行業眾多、排放源分散，并且VOCs本身具有 刺激性、毒性、易燃、易爆等特點，給人們的生產生活帶來了直接的危害和潛在 的安全隱患。因此，控制VOCs對改善我國大氣環境質量和提高人們的生產生活 質量具有重要的環境價值、經濟效益和社會效益，VOCs的減排和與控制刻不容 緩。

VOCs治理主要包括前端預防和末端治理的方法。目前前端預防主要采用改進工藝、更 換設備及防治泄露等方法；末端治理主要包括對排放的VOCs進行資源化循環利用的冷凝法、 吸收法、吸附法、膜分離法等技術，以及將VOCs分解轉化成無毒無害物質的催化燃燒法、 生物降解法、光催化法、等離子體法等。但是以上方法均存在一定程度的不足，例如吸附法 使用的吸附劑再生成本較高；催化燃燒法的催化劑具有選擇性，存在二次污染風險，投入成 本也較高；膜分離法所需的元件造價高、使用壽命短；生物法使用的設備體積大、受溫度、 沖擊負荷影響較大等。大多數行業的VOCs以混合物形式排放，成分也復雜多變，采用單一 的治理技術通常難以達到理想的治理效果，費用也比較高。諸如，吸附法所需設備體積龐大、 工藝流程復雜；冷凝法操作難度大、冷凝水降溫費用高；吸收法存在吸收液后處理困難及泄 露風險；生物法對于高濃度、難降解的VOCs廢氣處理效果差；燃燒法處理成本較高；膜分 離法氣體預處理費用高、膜組件價格貴、使用壽命短。因此，根據VOCs廢氣的特性和排放 規模，采用多種VOCs治理技術有機組合使用，才能達到預期的治理效果。目前常用的VOCs 組合治理技術有沸石轉輪+熱力焚燒技術、沸石轉輪+蓄熱式燃燒、冷凝+吸附技術、吸附+蓄 熱催化燃燒技術、濾筒除塵+蓄熱催化燃燒、吸附+高級氧化等。采用組合治理技術，具有較 強的針對性和互補性，處理效果遠優于單一治理技術，既提高了污染物的去除率，實現污染 物達標排放，又節約成本，是未來治理VOCs的主要方向。

但是現有的VOCs廢氣組合治理技術均存在這樣那樣的不足。比如公開號為CN107511051A的專利申請中公開了了一種基于動態攔截和微納米氣泡技術的立式廢氣處理 系統，包括廢氣凈化裝置和微納米氣泡生成裝置。該發明是采用臭氧微納米氣泡對VOCs進 行降解處理。通過微納米發生裝置的一次旋流分散劑噴淋頭和二次旋流分散產生臭氧微納米 氣泡，與VOCs在高溫高壓下進行反應，其中廢氣凈化系統配置動態攔截單元，廢氣經廢氣 進口切向進入動態攔截單元，從而對VOCs廢氣進行降解處理，使得VOCs處理率達到97％ 以上。但是該專利是基于微納米氣泡氧化降解機理，而VOCs種類眾多，對難氧化降解的VOCs 處理效果差，將會使得該技術的應用受到限制。

公開號為專利CN105056726A專利申請中公開的一種VOCs的臭氧微納米氣泡處理系統， 包括廢氣處理裝置、噴淋液循環過濾裝置、臭氧發生裝置及微納米發生裝置。其中，噴淋液 循環過濾裝置系統噴淋液中加入弱酸性N-甲酰嗎啉水溶液，VOCs去除率可達到96％。但是 由于使用了N-甲酰嗎啉水溶液，故而該系統更加適用于含芳香烴的VOCs的去除，也使得其 應用范圍受到限制。

發明內容