CN101844025A - 有机废气微乳吸收剂及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机废气微乳吸收剂及其制备方法和应用。该吸收剂组成按以下按质量百分比计：水99.8～99.4％，表面活性剂0.01～2％，助剂0.05～2％，无机盐0.1％～2％。将表面活性剂用水溶解，得到表面活性剂溶液；将助剂和无机盐用水溶解，得到助剂溶液；将表面活性剂溶液和助剂溶液混合，同时不断地搅拌，得到有机废气微乳吸收剂。该有机废气微乳吸收剂适合治理有机废气，具有原料来源方便、成本低廉等优势，饱和蒸汽压低、无毒、化学性质稳定、对设备腐蚀小；对有机废气的去除效率高，不需对废气进行预处理，投资和运行成本低；饱和的吸收剂可以回收利用，实现资源的综合利用。

Description

有机废气微乳吸收剂及其制备方法和用途

技术领域

[0001] 本发明属于大气污染控制技术领域，特别涉及有机废气微乳吸收剂及其制备方法 和利用其净化含苯系物、酯类、多环芳烃、醛酮醇类、商代烃、有机硫化物和氯化物等工业有 机废气的方法。

背景技术

[0002] 大气污染是我国目前最突出的环境问题之一，挥发性有机废气（VOCs)是大气污 染物的重要来源，包括苯系物、酯类、多环芳烃、醛酮醇类、卤代烃、有机硫化物和氯化物等 挥发性有机物以及恶臭。有机废气产生量大面广，涉及家具、各种喷涂、制鞋、印刷、电子和 材料等行业。大多VOCs具有“三致”（致癌、致畸、致突变）效应和遗传毒性，直接危害人类 和其他生物等生命健康，如三苯（苯、甲苯、二甲苯）类对人体的神经及造血系统造成极大 的危害。不同成分的有机废气的治理方法也不同，迄今为止，控制挥发有机污染物的技术多 达十余种，传统方法主要有催化燃烧法、吸附法和生物法等。工业有机废气成分复杂，多数 含有无机物、尘粒等混合物，有些甚至具有粘性物质，上述方法在治理复杂工业有机废气时 在技术或经济上存在一定的局限性。吸收法在治理复杂工业有机废气具有独特的优势，可 同时脱除颗粒态和气态的有机污染物，克服结垢、堵塞、吸附剂再生、催化剂易中毒、运行费 用高等缺点。

[0003] 吸收法净化有机废气具有工艺简单、投资与运行费用低和适应范围广等优点。其 关键之一在于吸收剂的选择和配方。国内在20世纪70年代末已采用以柴油为主的吸收液 对有机废气进行净化试验，80年代初在工程上得到实际应用。中国专利公开号/专利号CN 86106882BXN 87100454A、ZL 96210998. 3、ZL200710027794. 0 公开了治理有机废气的吸收 齐U，包括环丁砜、N-甲基吡咯烷酮、二甲基砜、碳酸丙烯酯溶液或其混合物，液体石蜡，柴油 和水（主要为乳液），乙醇和水，水、柠檬酸钠或乙酸钠或柠檬酸钠+乙酸钠、助剂等。公开 号CN101259360A、CN101259361A公开一种含苯系物废气/有机废气的净化方法，用表面活 性剂、助表面活性剂和水构成的微乳液作为吸收剂吸收治理含有苯系物的废气。按表面活 性剂：助表面活性剂质量比为：1 ： 0.1〜9的比例称量混勻，加水配置成治理百分浓度为 10〜90%的微乳液。以上吸收剂或吸收液主要来自石油烃及其衍生物，在空气中饱和蒸汽 压大或药剂浓度高，易挥发造成二次污染。

发明内容

[0004] 为了解决上述现有技术中存在的不足之处，本发明的首要目的在于提供一种能同 时处理多种污染物的有机废气微乳吸收剂，该吸收剂对有机废气的去除效率高，且原料来 源广泛，投资和运行成本低，对于减少和减轻大气中挥发性有机物污染和光化学烟雾的危 害有着重要意义；本发明可降低工业废气中的挥发性有机物污染的危害。

[0005] 本发明的另一目的在于提供上述有机废气微乳吸收剂的制备方法。

[0006] 本发明的再一目的在于提供上述有机废气微乳吸收剂的应用。[0007] 本发明的目的通过下述技术方案来实现：有机废气微乳吸收剂，所述有机废气微 乳吸收剂由以下按质量百分比计的组分组成：

[0008]水 95. 8%〜99. 5%

[0009] 表面活性剂0. 01 %〜2 %

[0010]助剂 0.05%〜2% [0011]无机盐 0.1%〜2%。

[0012] 所述表面活性剂为2-己基-癸基硫酸钠、2-己基-癸基硫酸钾、琥珀酸单十八酰 胺磺酸钠、蓖麻油磺酸钠、硬脂酸甲酯磺酸钠或壬酚醚-2-磺酸钠等等。

[0013] 所述助剂为三乙醇胺、二乙醇胺、聚乙二醇和椰油酰胺单乙醇胺中的一种以上。

[0014] 所述无机盐为偏硅酸钠、硅酸钠、碳酸钠、氯化钠、氯化钾和氯化铵中的一种以上。

[0015] 上述有机废气微乳吸收剂的制备方法，包括如下步骤：将表面活性剂用水进行溶 解，得到表面活性剂溶液；将助剂和无机盐用水溶解，得到助剂溶液；将表面活性剂溶液和 助剂溶液混合，同时不断地搅拌均勻，直到澄清透明或半透明得到有机废气微乳吸收剂。

[0016] 上述有机废气微乳吸收剂在工业有机废气处理的应用，包括如下步骤：将有机废 气微乳吸收液从吸收塔上端送入吸收塔内；将有机废气经集气罩收集后，由风机增压后由 吸收塔底端进入吸收塔，气液两相在吸收塔内充分接触，完成吸收反应后，得到饱和的有机 废气微乳吸收液；然后将饱和的有机废气微乳吸收液经过蒸馏或者萃取，回收有机废气微 乳吸收液中的有用组分，将回收后的残余液作为吸收液循环使用，有机废气得到净化后排 向大气。

[0017] 所述有用组分为苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、丙酮、醋酸丁酯、醋酸乙酯、丁酮或甲乙 酮。

[0018] 本发明的原理是：本发明采用的表面活性剂能够在极低的浓度下达到很好的吸收 废气效果。助剂中的醇/醇胺分子本身的碳氢链周围有“冰山”结构（在水分子之间以氢 键形成“冰山结构”），所以醇分子参与表面活性剂胶团形成的过程是容易自发进行的自由 能降低过程，溶液中醇的存在就使胶团容易形成，CMC降低。本发明采用无机盐对离子型表 面活性剂的影响主要是反离子压缩了表面活性剂离子头的离子氛厚度，减少了表面活性剂 离子头之间的排斥作用，从而使表面活性剂更容易吸附于表面并形成胶团，导致溶液的的 表面张力与CMC降低。在有机废气微乳吸收剂吸收废气的过程中，助剂和无机盐起到了非 常好的增溶作用。

[0019] 本发明针对家具、各种喷涂、制鞋、印刷、电子和材料等行业风量大、浓度低以有机 物芳香烃为主要成分并含无机物、尘粒等难处理的复杂工业有毒有害的有机废气，采用表 面活性剂、助剂、无机盐组成的微乳液作为吸收剂进行吸收净化工业有机废气。微乳液是能 自发形成、各向同性、热力学稳定的溶液体系，和一般的乳液之间存在着本质的区别。微乳 液体系相比于传统的胶束体系，能产生超低油-水界面张力，对疏水有机物的增溶能力更 强。根据微乳液具有独特的增溶极性或非极性物质的能力，适合治理各种工业有机废气。

[0020] 本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：

[0021] (1)本发明有机废气微乳吸收剂是为以水为主的微乳液，是热力学稳定的溶液体 系，浓度低（0.01%〜2% )，吸收净化效率高，吸收剂成本低；

[0022] (2)本发明吸收剂较一般的阴离子或非离子表面活性剂具有更强的增溶能力，对苯系物、卤代烃、醇类、多环芳烃、有机硫化物和有机氯化物都有较大的溶解度；

[0023] (3) 一般表面活性剂胶束溶液被稀释至临界胶束浓度CMC以下增溶能力大大降 低，但是本发明吸收剂即使被稀释至很低浓度仍具有很强的增溶作用；

[0024] (4)能为吸收反应提供很大的相界面积，加速吸收反应，吸收工艺简单，操作简便， 吸收剂易解吸回收有用物质；

[0025] (5)本发明微乳吸收剂对有机物溶解度大，不会出现吸收塔结垢、堵塞现象，也不 会出现对环境的二次污染现象。

[0026] (6)本发明原料来源广，生产工艺简单，价格便宜，成本较低。 具体实施方式

[0027] 下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

[0028] 有机废气微乳吸收剂的制备步骤如下：

[0029] 将表面活性剂用水进行溶解，得到表面活性剂溶液；将助剂和无机盐用水溶解，得 到助剂溶液；将表面活性剂溶液和助剂溶液混合，同时不断地搅拌均勻，直到澄清透明或半 透明得到有机废气微乳吸收剂。其粒径在5〜50nm之间，热力学稳定，能产生超低油-水 界面张力，25°C温度下测得表面张力为25〜35Χ10_3Ν · πΓ1 (相同条件下水的表面张力 72. 3Χ 10, · m—1)。对污染物的增溶量可达到60%以上。

[0030] 利用有机废气微乳吸附剂处理有机废气的主要参数与工艺如下：

[0031] 吸收塔规格：塔高3. Om,内径0. 8m,填料层高度2. 0m。

[0032] 液气比1〜3L/m3，空塔气速1〜2m/s，每米填料阻力损失约500Pa。

[0033] 将有机废气微乳吸收液从吸收塔上端送入吸收塔内；将有机废气经集气罩收集 后，由风机增压后由吸收塔底端进入吸收塔，气液两相在吸收塔内充分接触，完成吸收反应 后，得到饱和的有机废气微乳吸收液；然后将饱和的有机废气微乳吸收液经过蒸馏或者萃 取，回收有机废气微乳吸收液中的有用组分（苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、丙酮、醋酸丁酯、醋 酸乙酯、丁酮或甲乙酮），将回收后的残余液作为吸收液循环使用，有机废气得到净化后排 向大气。

[0034] 对于不同类型的有机废气，有机废气微乳吸收剂组成以及净化效果见以下实施 例。

[0035] 实施例1

[0036] 某合成革生产有机废气，其主要有毒有害气体浓度为：甲苯150〜250mg/m3，丁酮 100 〜300mg/m3，丙酮 150 〜300mg/m3，风量为 3000 〜5000m3/h，温度：40 〜60°C。

[0037] 未处理的有机废气平均排放浓度为：甲苯243. 5mg/m3, 丁酮268. 3mg/m3丙酮 248. 3mg/m3。有机废气微乳吸收剂组成和处理后的有机废气净化效果见表1。

[0038] 表1实施例1中有机废气微乳吸收 剂组成和净化效果

[0039]

[0042] 未处理的有机废气平均排放浓度为：丙酮375. 6mg/m3,甲乙酮236. 5mg/m3,甲苯 271. 5mg/m3。有机废气微乳吸收剂组成和处理后的有机废气净化效果见表2。

[0043] 表2实施例2中有机废气微乳吸收剂组成和净化效果

[0044]

[0045] 实施例3

[0046] 某石化厂排放的有机废气，其主要有毒有害气体浓度为：苯100〜250mg/m3，甲苯 200 〜550mg/m3，二甲苯 200 〜300mg/m3，氯苯 100 〜250mg/m3，风量为 2000 〜3000m3/h， 温度：30〜70°C。

[0047] 未处理的有机废气平均排放浓度为：苯183. 2mg/m3,甲苯354. 5mg/m3，二甲苯 294. 4mg/m3,氯苯224. 3mg/m3。有机废气微乳吸收剂组成和处理后的有机废气净化效果见表3。

[0048] 表3实施例3中有机废气微乳吸收剂组成和净化效果

[0049]

[0050]

[0051] 实施例4

[0052] 某人造革生产排放的有机废气，其主要有毒有害气体浓度为：甲苯150〜350mg/ m3, 丁酮 300 〜550mg/m3，二甲苯 100 〜200mg/m3，风量为 2000 〜4000m3/h，温度：30 〜70°C。

[0053] 未处理的有机废气平均排放浓度为：甲苯248. 4mg/m3, 丁酮448. 5mg/m3, 二甲苯 187. 5mg/m3 ；。有机废气微乳吸收剂组成和处理后的有机废气净化效果见表4。

[0054] 表4实施例4中有机废气微乳吸收剂组成和净化效果

[0055]

[0061] 实施例6

[0062] 某线路板厂排放的三苯废气，其主要有毒有害气浓度为：苯20〜50mg/m3，甲苯 120 〜150mg/m3，二甲苯 100 〜250mg/m3，风量为 2000 〜3000m3/h，温度：50 〜80°C。

[0063] 未处理的有机废气平均排放浓度为：苯23. 6mg/m3，甲苯141. 2mg/m3，二甲苯 192. 5mg/m3。有机废气微乳吸收剂组成和处理后的有机废气净化效果见表6。[0064] 表6实施例6中有机废气微乳吸收剂组成和净化效果。[0065]

[0066]

[0067]实施例7

[0068]某喷涂车间排放的有机废气，其主要有毒有害气浓度为：正己烷100~350mg/m3，庚烷100~300mg/m3，甲苯100~180mg/m3，二甲苯50~150mg/m3，风量为2000~3000m3/h，温度：30 〜80°C。

[0069] 未处理的有机废气平均排放浓度为：正己烷378. 6mg/m3，庚烷223. 6mg/m3,甲苯 158. 7mg/m3，二甲苯102. 5mg/m3。有机废气微乳吸收剂组成和处理后的有机废气净化效果 见表7。

[0070] 表7实施例7中有机废气微乳吸收剂组成和净化效果

[0071]

温度：30〜80°C。

[0075] 未处理的有机废气平均排放浓度为：正己烷167. 2mg/m3,乙酯乙酯285. 6mg/m3,乙 酸丁酯182. 3mg/m3。有机废气微乳吸收剂组成和处理后的有机废气净化效果见表8 [0076] 表8实施例8中有机废气微乳吸收剂组成和净化效果

[0077]

[0078] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1. 一种有机废气微乳吸收剂，其特征在于：所述有机废气微乳吸收剂由以下按质量百分比计的组分组成：水                95.8％～99.5％表面活性剂        0.01％～2％助剂              0.05％～2％无机盐            0.1％～2％。
2. 2.根据权利要求1所述的一种有机废气微乳吸收剂，其特征在于：所述表面活性剂为 2-己基-癸基硫酸钠、2-己基-癸基硫酸钾、琥珀酸单十八酰胺磺酸钠、蓖麻油磺酸钠、硬 脂酸甲酯磺酸钠或壬酚醚-2-磺酸钠。
3. 3.根据权利要求1所述的一种有机废气微乳吸收剂，其特征在于：所述助剂为助剂为 三乙醇胺、二乙醇胺、聚乙二醇和椰油酰胺单乙醇胺中的一种以上。
4. 4.根据权利要求1所述的一种有机废气微乳吸收剂，其特征在于：所述无机盐为偏硅 酸钠、硅酸钠、碳酸钠、氯化钠、氯化钾和氯化铵中的一种以上。
5. 5.权利要求1所述的一种有机废气微乳吸收剂的制备方法，其特征在于包括如下步 骤：将表面活性剂用水进行溶解，得到表面活性剂溶液；将助剂和无机盐用水溶解，得到助 剂溶液；将表面活性剂溶液和助剂溶液混合，同时不断地搅拌均勻，直到澄清透明或半透明 得到有机废气微乳吸收剂。
6. 6.权利要求1所述的有机废气微乳吸收剂在工业有机废气处理的应用，其特征在于： 包括如下步骤：将有机废气微乳吸收液从吸收塔上端送入吸收塔内；将有机废气经集气罩 收集后，由风机增压后由吸收塔底端进入吸收塔，气液两相在吸收塔内充分接触，完成吸收 反应后，得到饱和的有机废气微乳吸收液；然后将饱和的有机废气微乳吸收液经过蒸馏或 者萃取，回收有机废气微乳吸收液中的有用组分，将回收后的残余液作为吸收液循环使用， 有机废气得到净化后排向大气。
7. 7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述有用组分为苯、甲苯、二甲苯、三甲 苯、丙酮、醋酸丁酯、醋酸乙酯、丁酮或甲乙酮。