CN103157362A

CN103157362A - 一种用于处理有机废气的微乳吸收液的制备方法

Info

Publication number: CN103157362A
Application number: CN2011104119444A
Authority: CN
Inventors: 肖潇; 晏波; 傅家谟; 肖贤明
Original assignee: Guangzhou Institute of Geochemistry of CAS
Current assignee: Guangzhou Institute of Geochemistry of CAS
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2013-06-19

Abstract

本发明涉及一种有机废气微乳吸收液的制备方法和利用其净化含苯、甲苯、二甲苯等工业有机废气的方法，属于大气污染治理技术领域。该吸收液成分按质量百分比配制如下：水80％～90％，表面活性剂0.5％～3％，耦合剂7％～19.5％，助剂0.02％～0.06％。首先将表面活性剂与水充分混合，得到表面活性剂溶液；再将助剂溶解于水中，得到助剂溶液；然后将前两种溶液混合并搅拌均匀；最后加入耦合剂并搅拌溶液，得到有机废气微乳吸收液。该有机废气微乳吸收液适合治理含苯系挥发物废气，具有原料来源方便、成本低廉、性质温和稳定、毒性低、对环境友好，不会出现吸收塔腐蚀、堵塞现象，也不会对人体健康产生严重影响；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；饱和的吸收液与被吸收的有机物都可以回收利用，实现变废为宝。

Description

一种用于处理有机废气的微乳吸收液的制备方法

技术领域

本发明涉及一种处理有机废气的微乳吸收液的制备方法，可应用于处理“三苯”(苯、甲苯、二甲苯)及其它工业有机废气，属于工业废气环境污染治理技术领域。

背景技术

在石油化工、涂料、喷涂、印刷、粘合剂生产、油墨、半导体及电子产品制造、人造板与木制家具制造、皮革、精细化工等行列的工业生产中会排放出大量的有机废气，如：苯系物、酚类、多环芳烃等挥发性有机物。工业有机废气中的成分十分复杂，但是含苯有机废气是最重要的一种。含苯有机废气主要成分是苯、甲苯、二甲苯，它们对环境、动植物以及人体的健康有极大的危害，是工业有机废气治理的重中之重。

根据文献报道与相关专利检索，工业有机废气处理的治理可分为消除法和回收法两种技术类型。消除法主要包括：热氧化、催化燃烧、生物净化、电晕法净化、等离子体法净化、光催化等。当有机废气中有机物含量较高时，消除法的成本会明显增加，而且难达标排放，同时也浪费了可回收利用的有价值的资源(有机溶剂)。回收法则是以资源回收为理念，通过回收有机废气中的有用成分，如：苯、甲苯、二甲苯等有机溶剂，达到环境治理和资源节约的目的。回收法又包括液体吸收法、冷凝法、膜分离法、变压吸附法等。与其它回收法一样，在现阶段液体吸收法在技术上还不够完善，实际应用也不多。但是液体吸收法具有设备简单、运行成本较低等优点，是最具有发展潜力的回收方法，是高浓度有机废气治理的重点发展方向。

应用液体吸收法治理有机废气的核心技术是高效吸收液，而这方面的专利技术并不多。中国专利公开号/专利号CN86106882B，CN 87100454A，ZL 96210998.3，CN101259360A，CN101259361A公开了治理有机废气的吸收剂，包括环丁矾、N-甲基毗咯烷酮、二甲基矾、碳酸丙烯溶液或其混合物，液体石蜡，柴油和水(主要为乳液)，乙醇和水，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。以上吸收剂或吸收液对有机废气中有机物吸收不高，吸收速度不快，对于高浓度有机废气难达标排放。而且这些吸收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。在这些公开的专利信息中，也没有说明对吸收液的处理。

一种理想的吸收液应当是：对有机废气中有机物的吸收速度快，吸收饱和度高；吸收液可循环使用，没有二次污染；吸收液制备简单，价格低廉。目前，尚未见具备上述特征的高效吸收液相的相关报道与实际工程应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可循环利用、处理工业有机废气的微乳吸收液的制备方法，解决现有有机废气治理技术成本高、废气难排放标准、资源难回收利用等实际问题。

本发明是通过下述技术方案来实现：所述有机废气微乳吸收液的成分包括：水，表面活性剂，耦合剂与助剂。按如下质量百分比配制：

水：80％～90％；

表面活性剂：0.5％～3％；

耦合剂：7％～19.5％；

助剂：0.04％～0.08％。

所述表面活性剂为月桂酰胺丙基二甲胺乙内酯、辛基苯基聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠，可是其中一种或者是它们的混合物。

所述耦合剂为1，2-丙二醇、二甲基乙酰胺中的一种或者是它们的混合物。

所述助剂为聚二甲基硅氧烷、羟基硅油。

所述的一种有机废气微乳吸收液的制备方法，包括如下步骤：首先将表面活性剂与水充分混合，得到表面活性剂溶液；再将助剂溶解于水中，得到助剂溶液；然后将前两种溶液混合并充分搅拌均匀；最后加入耦合剂，搅拌，直到溶液呈澄清透明或半透明，并制备出有机废气的微乳吸收液。

本发明的原理是，根据物质的相似相溶原理，利用表面活性剂能够在极低的浓度下使水体表面张力显著降低的特点，大大降低了有机物与水体之间的溶解阻力，并在极性水体表面引入了非极性物质成分，降低了水体的极性，从而有效提高有机废气中有机物在水体中的可溶性，显著增大了有机物在水体中的溶解度。所选耦合剂中的醇/胺分子由于本身具有既能与极性物质相溶、又能与非极性物质相溶的特性，因此在水体中具有很好的分散效果，并进一步在水体内部引入非极性成分，降低水体内部的极性，使非极性分子溶解入水体后受到的排斥力更小，分布更均匀，溶解量更大更稳定。助剂的作用主要是降低表面活性剂的发泡性，让表面活性剂更好地溶解在水体中，并进一步降低水体的表面张力。在有机废气微乳吸收液吸收废气的过程中，助剂和耦合剂起到了非常好的增溶作用。

所述的一种有机废气微乳吸收液，可按如下方法应用于工业有机废气处理：将一定量的有机废气微乳吸收液注入在吸收塔内，保持一定液面高度；有机废气从吸收塔底部导入，通过气体分散装置扩散或者吸收液进行循环喷淋，与吸收液在塔内进行充分吸收和反应；有机废气得到净化后排入大气，吸收液达到吸收饱和后，经过蒸馏或者破乳可回收有机溶剂；回收吸收液，通过简单的活化处理，供循环使用。也可将吸收液通过循环喷淋装置进行喷淋吸收，其它操作与前者相同。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1.本发明的有机废气微乳吸收液是以水为主的微乳液，制备简单，体系稳定，毒性低，环境友好，无二次污染，对设备无腐蚀性；吸收液饱和后经过简单蒸馏或者破乳处理可回收吸收的有机溶剂，使用过的吸收液经过简单活化处理可循环利用，

2.本发明的有机废气微乳吸收液能产生超低界面张力，对疏水有机物的增溶能力强、且稳定，微乳液独特的增溶极性或增溶非极性物质的能力使其适合治理各种工业有机废气；其对有机废气中有机物的吸收速度快、去除率高，对于一般浓度的有机废气，经本吸收液处理后尾气中有机物浓度一般小于40mg/m³，可达国家工业废气排放标准，一般不需要与其它处理单元技术联合使用。

3.本发明的有机废气微乳吸收液由于回收了有机溶剂，吸收液可循环利用，运行成本低，因此经济效益明显。

具体实施方式

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。

实施例1：

某电子线路板厂排放的有机废气属于高浓度“三苯”废气，主要有机物浓度范围为：苯100～150mg/m³，甲苯2000～3000mg/m³，二甲苯150～200mg/m³，废气量为6000m³/h；废气温度：30～40℃。

有机废气微乳吸收液的组成(按质量百分比计)如下：月桂酰胺丙基二甲胺乙内酯0.5％，辛基苯基聚氧乙烯醚1.0％，十二烷基苯磺酸钠0.6％，1，2-丙二醇10％，聚二甲基硅氧烷0.03％，羟基硅油0.03％，其余为水。制备方法如下：首先将表面活性剂月桂酰胺丙基二甲胺乙内酯、辛基苯基聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠与水充分混合，得到表面活性剂溶液；再将助剂聚二甲基硅氧烷、羟基硅油溶解于水中，得到助剂溶液；然后将前两种溶液混合并搅拌均匀；最后加入耦合剂1，2-丙二醇并搅拌溶液，直到溶液呈澄清透明或半透明，得到有机废气微乳吸收液。

实验所用吸收塔的主要参数为：塔高2.0m，内径0.6m，填料层高度1.2m；吸收液高度：1.6m；控制处理废气量：1000m³/h。

吸收处理过程如下：按上述方法制备的有机废气微乳吸收液静置在吸收塔内；有机废气由风机增压并由吸收塔底端进入吸收塔，气液两相在吸收塔内充分接触与吸收；净化后的废气直接排向大气；当净化后的废气中有机物浓度超过40mg/m³，认为吸收液达到吸收饱和，更换吸收液；使用过的吸收液进行有机物的蒸馏回收，获得“三苯”溶剂与残留吸收液；残留吸收液通过简单活化处理，再循环使用。

分析测试结果：未处理的有机废气平均排放浓度为苯139mg/m³，甲苯2618mg/m³，二甲苯192mg/m³；经过吸收液处理后的平均排放浓度为苯6mg/m³，甲苯19mg/m³，二甲苯8mg/m³；吸收液达到的饱和吸收量后“三苯”的浓度为6.7％；经过蒸馏处理后回收的有机溶剂中“三苯”纯度为99％；活化处理后的吸收液循环使用3次，吸收效果稳定，“三苯”饱和吸收量分别为6.7％、6.4％与6.6％。

实施例2：

某家具生产车间排放的有机废气，主要有机物浓度范围为：正己烷150～250mg/m³，乙酸乙酯200～450mg/m³，乙酸丁酯100～200mg/m³，甲醛300～500mg/m³，废气量为3000m³/h；废气温度：30～40℃。

有机废气微乳吸收液的组成(按质量百分比计)如下：月桂酰胺丙基二甲胺乙内酯0.5％，辛基苯基聚氧乙烯醚0.5％，十二烷基苯磺酸钠0.5％，二甲基乙酰胺7％，聚二甲基硅氧烷0.02％，羟基硅油0.03％，其余为水。制备方法如下：首先将表面活性剂月桂酰胺丙基二甲胺乙内酯、辛基苯基聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠与水充分混合，得到表面活性剂溶液；再将助剂聚二甲基硅氧烷、羟基硅油溶解于水中，得到助剂溶液；然后将前两种溶液混合并搅拌均匀；最后加入耦合剂二甲基乙酰胺并搅拌溶液，直到溶液呈澄清透明或半透明，得到有机废气微乳吸收液。

实验所用吸收塔的主要参数为：塔高1.5m，内径0.5m，填料层高度1.2m；吸收液高度：1.0m；控制处理废气量：1000m³/h。

吸收处理过程如下：按上述方法制备的有机废气微乳吸收液在吸收塔内进行循环喷淋；有机废气由风机从吸收塔底端进入吸收塔，气液两相在吸收塔内充分接触与吸收；净化后的废气直接排向大气；当净化后的废气中有机物浓度超过国家允许排放标准浓度时，认为吸收液达到吸收饱和，更换吸收液；使用过的吸收液进行有机物的蒸馏回收，获得有机溶剂与残留吸收液；残留吸收液通过简单活化处理，再循环使用。

分析测试结果：未处理的有机废气平均排放浓度为正己烷239mg/m³，乙酸乙酯318mg/m³，乙酸丁酯142mg/m³，甲醛485mg/m³；经过吸收液处理后的平均排放浓度为正己烷3mg/m³，乙酸乙酯11mg/m³，乙酸丁酯8mg/m³，甲醛13mg/m³；吸收液达到的饱和吸收量后的浓度为4.8％；经过蒸馏处理后回收的混合有机溶剂浓度为99％；活化处理后的吸收液循环使用3次，吸收效果稳定。

上述实施例为本发明部分实施方式，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作的改变、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

1.一种用于处理有机废气的微乳吸收液，其特征在于：所述有机废气吸收液成分按质量百分比配制如下：

80％～90％水，

0.5％～3％表面活性剂，

7％～19.5％耦合剂，

0.02％～0.06％助剂；

2.根据权利要求1所述的一种有机废气微乳吸收液，其特征在于：所述表面活性剂为月桂酰胺丙基二甲胺乙内酯、辛基苯基聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠。

3.根据权利要求1所述的一种有机废气微乳吸收液，其特征在于：所述耦合剂为1，2-丙二醇、二甲基乙酰胺。

4.根据权利要求1所述的一种有机废气微乳吸收液，其特征在于：所述助剂为聚二甲基硅氧烷、羟基硅油。

5.根据权利要求1所述的一种有机废气微乳吸收液的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：首先将表面活性剂与水充分混合，得到表面活性剂溶液；再将助剂溶解于水中，得到助剂溶液；然后将前两种溶液混合并搅拌均匀；最后加入耦合剂并搅拌溶液，直到溶液呈澄清透明或半透明，从而得到甲苯废气微乳吸收液。

6.根据权利要求1所述的一种有机废气微乳吸收液在工业有机废气处理的应用，其特征在于：将一定量的有机废气微乳吸收液静置在吸收塔内并保持一定液面高度，让工业有机废气从吸收塔底部的气体分散装置送入到吸收液的底部，工业有机废气通过浮力不断上升与有机废气吸收液在塔内进行充分吸收和反应；有机废气得到净化后排入大气；饱和后的有机废气吸收液经过蒸馏或者破乳，回收废气中的有机物；向回收后的吸收液中加入少许表面活性剂和助剂对吸收液进行活化，再循环使用。

7.根据权利要求6所述的一种有机废气微乳吸收液在工业有机废气处理的应用，其特征在于：所述回收的有机物包括苯、甲苯、二甲苯等挥发性苯系物。