[發明專利]一種VOC廢氣的處理方法和處理裝置

在審

• 申請號: 202210935541.8
• 申請日: 2022-08-05
• 公開（公告）號: CN115318097A
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 吳玉鋒;劉曉敏
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;B01D53/44;B01D53/72;B01D53/02;B01J20/26;B01J20/30;B01J31/38;C01D15/04
• 代理公司: 北京惠森至誠知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11992
• 代理人: 王園園

1.一種VOC廢氣的處理方法，其特征在于，該方法包括：

1)在吸附-催化降解材料的存在下，使VOC廢氣進行光催化降解反應，得到含CO₂和水的降解產物；

2)在CO₂捕獲劑的存在下，對所述降解產物中的CO₂進行捕獲，使CO₂吸附在CO₂捕獲劑上，再進行脫附濃縮，得到富集CO₂；

3)將所述富集CO₂和高鎂鋰比鹽湖鹵水混合，使鹵水中的鎂進行CO₂礦化。

2.根據權利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述VOC廢氣中的VOC為苯、甲苯、乙苯、二甲苯、氯苯、苯乙烯、甲醛和乙醛中的至少一種，優選為苯、甲苯、乙苯和二甲苯中的至少一種；

所述VOC廢氣中的VOC濃度低于150mg·m^-3，優選低于120mg·m^-3。

3.根據權利要求1所述的處理方法，其特征在于，步驟1)中，所述吸附-催化降解材料包括催化劑載體和活性組份；所述催化劑載體為MOF吸附材料I，所述活性組分包含TiO₂和摻雜金屬，其中，所述MOF吸附材料I為MIL-101(Cr)、HKUST-1和UIO66中的至少一種，所述摻雜金屬選自銀、銅、鐵、鈷、鎳和鈰中的至少一種；

優選地，所述MOF吸附材料I為MIL-101(Cr)，所述摻雜金屬為銅和/或鈰；

優選地，以所述吸附-催化降解材料的總重量為基準，所述催化劑載體的含量為92-99重量％，所述活性組分的含量為1-8重量％；以所述活性組分的總重量為基準，所述摻雜金屬以其氧化物計的含量為1-6重量％。

4.根據權利要求3所述的處理方法，其特征在于，所述吸附-催化降解材料通過包括以下步驟的方法制得：

A)將鈦酸四丁酯、苯甲醇、乙醇和水按照質量比(3-5)∶(5-7)∶(48-51)∶1混合后在0-5℃下攪拌均勻，得到TiO₂溶膠；

B)向TiO₂溶膠中加入摻雜金屬的可溶性鹽，攪拌，獲得沉淀混合液；

C)將所述沉淀混合液離心分離、過濾，將過濾所得固體靜置風干；

D)將風干后所得樣品進行煅燒，得到所述活性組分；

E)將所述MOF吸附材料I、活性組分和異丙醇混合，進行超聲分散，得到分散液；

F)將所述分散液進行磁力攪拌、離心、過濾，過濾后所得固體用異丙醇洗滌、靜置風干；

G)將風干后樣品與水混合后轉移至高壓釜中于130-150℃保溫8-12h，之后降溫、過濾，得到所述吸附-催化降解材料。

5.根據權利要求1所述的處理方法，其特征在于，步驟1)中，所述光催化降解反應的反應條件包括：反應空速為150-200h^-1，由功率為20-30W的燈管提供可見光，且可見光的功率密度為0.05-0.1W/cm²，燈管照射時間為24-48h；

該步驟控制VOC廢氣的相對濕度為20-60％，優選為30-50％。

6.根據權利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述CO₂捕獲劑為MOF吸附材料II或有機胺改性的MOF吸附材料II；所述MOF吸附材料II選自Mg-MOF-74、ZIF-8和MIL-53(A1)中的至少一種；

優選地，所述有機胺選自乙二胺、二乙烯三胺和四乙烯五胺中的至少一種；

優選地，所述有機胺改性的MOF吸附材料II通過包括下步驟的方法制得：

步驟I：在惰性氣氛下，將MOF吸附材料II、有機胺和己烷按照質量比(98-101)∶1∶(9-11)混合均勻，再靜置3-6h，得到胺基化樣品；

步驟II：將所述胺基化樣品用已烷洗滌、干燥；

優選地，所述CO₂捕獲劑為有機胺改性的Mg-MOF-74。