一種光微波催化氧化處理有機廢氣的方法
2023-05-19 15:45:26 1
一種光微波催化氧化處理有機廢氣的方法
【專利摘要】本發明公開了光微波催化氧化處理有機廢氣的方法，將鹼液噴到波紋板上形成液膜，使液膜與有機廢氣充分接觸發生物理溶解和化學反應形成預處理，將已預處理的有機廢氣網濾後進行微波輻射，使有機廢氣中的分子鏈進行第一次破壞，用高能C波段紫外線對有機廢氣進行照射，使有機廢氣中的分子鏈進行第二次破壞，用羥基自由基對有機廢氣進行第一次氧化，用高臭氧HV紫外線光束產生的臭氧對有機廢氣進行第二次氧化，將已脫臭和滅菌的有機廢氣經過以二氧化鈦為蜂窩載體的稀土氧化物催化劑進行第三次催化氧化，可有效地將有機廢氣中高分子汙染物和高分子汙染物分子鏈全部分解、裂解後催化氧化成低分子無害物質，加快了催化氧化速度，縮短了處理時間，節約了電能。
【專利說明】一種光微波催化氧化處理有機廢氣的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及到一種有機廢氣處理方法，尤其是涉及一種利用光微波輻射和催化氧化處理工業有機廢氣的方法。
【背景技術】
[0002]對於在製藥、皮革、冶金、焦化等行業中產生的高濃度有機廢氣的處理尚還存在一些問題，比如不能很好地將其中有毒、惡臭和難降解的氣體除盡，進而經過處理的氣體仍然會汙染空氣危害人體健康；另外對於處理的有機廢氣不能有效轉化利用，某種程度造成資源的浪費。隨著科學技術發展，對工業有害有機廢氣的處理開始採用新的光微波處理技術，與傳統處理有機廢氣方法相比，無論各方面都取得了較好的技術效果，特別是處理效果明顯提高，但處理過程中所消耗的電能較多，節能效果還不夠好。
【發明內容】
[0003]針對上述現有技術中的有機廢氣在處理中所存在的問題，本發明提供了一種不僅處理效果好，處理過程穩定可靠和安全，而且適用性強，節能環保，運行成本低的光微波催化氧化處理有機廢氣的方法。
[0004]本發明要解決的技術問題所採取的技術方案:所述光微波催化氧化處理有機廢氣的方法是:
1、先將鹼液噴到波紋板上形成液膜，使液膜與有機廢氣充分接觸發生物理溶解和化學反應形成預處理，從而去除有機廢氣中的無機氣體、粉塵和粘附物，並降低有機廢氣的濃度和溫度，
2、將已預處理的有機廢氣網濾後進行微波輻射，將有機廢氣中的分子鏈進行第一次破壞，將有機廢氣中的高分子汙染物分解成低分子無害物質，再用高能C波段紫外線對有機廢氣進行照射，將有機廢氣中的分子鏈進行第二次破壞，使有機廢氣中的高分子汙染物分子鏈分解，並用微波輻射中產生的羥基自由基對有機廢氣進行第一次氧化，使有機廢氣中的有害物質氧化C02、H20或礦物鹽，
3、再用高臭氧HV紫外線光束產生的臭氧對有機廢氣進行第二次氧化，使有機廢氣進行脫臭和滅菌，
4、再將已脫臭和滅菌的有機廢氣經過以二氧化鈦為蜂窩載體的稀土氧化物催化劑進行第三次催化氧化並經網濾後外排，所述稀土氧化物為重量比為1: 2?1: 4的A02和BO組成,所述A為鑭、鋪或乾,所述B為銪、禮或鋪。
本發明一是提出了對有機廢氣進行兩重分解破壞和三重催化氧化的處理方法，即對有機廢氣依次進行微波輻射和高能C波段紫外線照射的兩重分子鏈破壞以及用羥基自由基、臭氧和二氧化鈦稀土氧化物催化劑進行三重催化氧化，可有效地將有機廢氣中高分子汙染物和高分子汙染物分子鏈全部分解、裂解後催化氧化成低分子無害物質，提高了有機廢氣處理效果；二是本發明採用由二氧化鈦為載體的稀土氧化物為催化劑進行催化氧化，加快了催化氧化速度，縮短了處理時間，節約了電能。
[0005]本發明所述方法具有以下特點:
1、節能:50多KW電可以處理10萬立方風量的有機廢氣，與現有微波處理相比，可省電50%,做到節能環保，
2、穩定性:整機所有配件均屬於持續性材料，適用於24小時不間斷運行，
3、安全性:本方法不需電路，可實現遠程智能操作，並無安全隱患，
4、適應性強:可適應高濃度,大氣量,不同惡臭氣體物質的脫臭淨化處理,可每天24小時連續工作，運行穩定可靠，
5、處理效率可達99%以上，運行成本低，
6、能夠分解掉有機廢氣中的所有分子鏈，做到有效處理而無第二次汙染。
【具體實施方式】
[0006]本發明所述光微波催化氧化處理有機廢氣的方法是；
1、先將有機廢氣進行預處理，採用雙級立式填料吸收塔，以鹼液做為噴淋液，以金屬或陶瓷波紋板填料作為脫水裝置，當液體噴灑到填料上時形成液膜，由於該液膜作用，使有機廢氣與噴淋液接觸面積增大，充分接觸，在此接觸過程中液相與氣相發生物理溶解和化學反應過程，從而去除有機廢氣中汙染成分。採用快速動態洗滌的設備，大大的加強了原有的霧化效果10倍以上，更有效的去除溶於水的無機氣體，稀釋有機廢氣濃度，降低安全隱患，酸鹼中和，降低有機廢氣溫度及去除其中的粉塵和粘附物；
2、將已預處理的有機廢氣經活性炭濾網緩衝吸附後進行微波輻射，微波輻射功率300-500W(頻率為300MHz-300GHz的電磁波)，輻射時間6_8鍾，使有機廢氣中的分子鏈進行第一次破壞，使有機物廢氣的分子鏈完全打斷，裂解、改變物質結構，從而將有機廢氣中的高分子汙染物降解成低分子無害物質；再用波長為250-270nm的高能C波段紫外線(僅次於切割不鏽鋼的雷射，強於氬弧焊光源的數十倍強度)對有機廢氣進行照射，將有機廢氣中的分子鏈進行第二次破壞，使有機廢氣中的高分子汙染物分子鏈分解，並裂解惡臭物質分子鏈，改變物質結構，將高分子汙染物質裂解、氧化成為低分子無害物質，如水和二氧化碳等。並將在分解過程中產生的大量羥基自由基對有機廢氣進行第一次催化氧化，羥基自由基(.0H)因其有極高的氧化電位(2.80EV)，其氧化能力極強，與大多數有機汙染物都可以發生快速的鏈式反應，無選擇性地把有害物質氧化成C02、H2O或礦物鹽，無二次汙染；
3、再用高臭氧HV紫外線光束(波長185nm)產生的臭氧對有機廢氣進行第二次氧化，對有機廢氣進行脫臭和滅菌，因高能高臭氧UV紫外線光束能分解空氣中的氧分子產生游離氧，即活性氧，因游離氧所攜正負電子不平衡所以需與氧分子結合，進而產生臭氧。UV+02 — 0-+0* (活性氧)0+02 — O3 (臭氧)，臭氧對有機物具有極強的氧化作用，對惡臭氣體及其它刺激性異味有極強的清除效果。O3也為強催化氧化劑進行有機廢氣催化氧化，裂解惡臭氣體中細菌的分子鍵，破壞細菌的核酸(DNA)，再用臭氧進行氧化反應，徹底達到脫臭及殺滅菌的目的；
4、再將已脫臭和滅菌的有機廢氣經過以二氧化鈦為蜂窩載體的稀土氧化物催化劑進行第三次催化氧化，本實施例中採用納米Ti02為蜂窩載體、重量比為1: 2的CeO2和EuO稀土氧化物混合為催化層的催化劑是目前反應效率最高的納米Ti02光催化劑。通過催化氧化處理，使細胞中極性物質隨高頻微波場的擺動受到幹擾和阻礙，引起微生物細胞的蛋白質，核酸等生物大分子受熱凝固或變性失活，從而導致其突變或死亡，同時對磁共振使之產生強磁輻射對廢氣分子進行切割、破壞、斷裂，如:氨、三甲胺、硫化氫、甲硫氫、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳和苯乙烯，硫化物H2s、VOC類，苯、甲苯、二甲苯的分子鍵，破壞細菌的核酸(DNA)，而後再經網濾後外排，其它實施例中，所述稀土氧化物A02和BO重量比為
1: 2~1: 4,所述A為鑭或乾,所述B為禮或鋪。
上述改性二氧化鈦催化劑的製備方法採用溶膠-凝膠法，即利用鈦的無機鹽或者鈦酸酯類(如鈦酸四丁酯)為原料，先將鈦酸四丁酯溶解在無水乙醇溶劑中，攪拌混合，中加入適量冰醋酸(螯合劑)，於鈦酸四 丁酯反應形成螯合物，控制鈦酸四丁酯在水解過程中均勻緩慢水解，可得到顆粒細小且均勻的膠體溶液，即配置好的Ti02溶膠，其中，鈦酸四丁酯、水、無水乙醇、冰醋酸的質量之比為1:3:20:1，反應溫度為25°C;然後將前述稀土元素的硝酸鹽溶液按比例以及少量去離子水滴入已配置好的Ti02溶膠，滴加鹽酸調節PH值，不斷攪拌，然後靜置，然後將溶膠塗於片狀載體上或者將顆粒、蜂窩狀等載體浸入溶膠內(可多層塗覆，層數為2-4層，優選2層)，使其在100°C或者自然狀態下凝固，然後在一定溫度下(400-650°C，優選500°C)燒結即成成品，其中，稀土氧化物佔催化劑的wt%為1%_1.8%。當然，也可使用現有技術中的沉澱法、噴霧熱解法、水熱法和氧化-還原法等製備。摻入稀土元素氧化物的改性二氧化鈦催化劑中的稀土元素能夠細化晶粒，使Tio2晶格產生較大的晶格崎變和應變力，有效抑制電子和空穴的複合，使氧化還原的機率增聞，進而提聞了催化劑的活性。
[0007]實驗一
用純二氧化鈦催化劑與改性二氧化鈦催化劑(其中CeO2和EuO重量比為1: 2)分別作模擬光催化實驗，實驗條件為羅明丹B濃度為1.25mg/L,體積500ml ;PH值為2.20 ;小型微波爐，功率500W，頻率2450MHz;紫外無極燈，功率15W，波長253.7nm ;有臭氧紫外線燈，功率15W,波長185nm ;反應室為石英管反應器,將羅明丹B移入石英管反應器中，使之與光源的距離為12cm左右，通過對羅明丹B溶液降解前後的吸光度來測定降解率，經5h反應後結果如下表一所不:
【權利要求】
1.一種光微波催化氧化處理有機廢氣的方法，其特徵在於: a、將鹼液噴到波紋板上形成液膜，使液膜與有機廢氣充分接觸發生物理溶解和化學反應形成預處理，從而去除有機廢氣中的無機氣體、粉塵和粘附物，並降低有機廢氣的濃度和溫度， b、將已預處理的有機廢氣網濾後進行微波輻射，將有機廢氣中的分子鏈進行第一次破壞，使有機廢氣中的高分子汙染物分解成低分子無害物質，再用高能C波段紫外線對有機廢氣進行照射，將有機廢氣中的分子鏈進行第二次破壞，使有機廢氣中的高分子汙染物分子鏈分解，並用微波輻射中產生的羥基自由基對有機廢氣進行第一次氧化，使有機廢氣中的有害物質氧化C02、H2O或礦物鹽， C、再用高臭氧HV紫外線光束產生的臭氧對有機廢氣進行第二次氧化，對有機廢氣進行脫臭和滅菌， d、再將已脫臭和滅菌的有機廢氣經過以二氧化鈦為蜂窩載體的稀土氧化物催化劑進行第三次催化氧化並經網濾後外排，所述稀土氧化物為重量比為1: 2?1: 4的AO2和BO組成,所述A為鑭、鋪或乾,所述B為銪、禮或鋪。
【文檔編號】B01D53/75GK103977678SQ201410198854
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月13日 優先權日:2014年5月13日
【發明者】賴永發, 賴祖明, 賴興 申請人:江西耐可化工設備填料有限公司