CN104548875A - 一种含挥发性有机毒害气体的净化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含挥发性有机毒害气体的净化方法，包括如下步骤：1)、一次吸收；2)、再吸收；3)、第一吸收塔和第二吸收塔底排出物的无害化处理，将两个吸收塔底排出的含有毒害成分的有机吸收剂合并，导入氧化反应罐；在氧化反应罐中设置有固体催化剂填料层，将所述的毒害成分氧化脱毒；经过氧化处理的流体用氯化钠溶液洗涤，分层后油相为回收的有机吸附剂，循环使用；所述的固体催化剂为氧化铝载体负载的氯化铁、高锰酸钾、氯酸钠、或次氯酸钠形成的催化剂。

Description

一种含挥发性有机毒害气体的净化方法

技术领域

本发明涉及一种含挥发性有机毒害气体的净化方法。

背景技术

目前，现代工业生产如汽车喷漆、铁印制罐、包装印刷、胶粘带生产、制鞋、集装箱生产等行业领域都会产生大量含甲苯、乙酸乙脂、丙酮、丁酮等低沸点的有机溶剂，如果这些有机溶剂直接排放到大气中将会对人体健康和环境卫生造成直接或间接的有害影响。

半导体制程废气中含有大量的挥发性有机物(volatile organiccompounds；VOCs)，如异丙醇(IPA)、丙酮(acetone)、甲乙酮(MEK)及部分高沸点物质(如dimethylacetamide、DMSO、NMP等)。

目前处理半导体含VOC废气的商业化技术主要为转轮浓缩焚化技术、活性碳吸附技术及湿式洗涤技术。转轮浓缩焚化技术须消耗大量燃料、活性碳吸附技术则须经常更换活性碳，两者操作成本都很高。且由目前半导体业者使用转轮浓缩焚化技术的经验发现，此技术对高沸点物质(如去光阻剂的主要成份)的去除效果差，且会破坏浓缩转轮所使用的吸附材料的吸附能力，导致对污染物的处理效率持续降低。

半导体业使用的高沸点的物质，几乎全溶于水，因此使用湿式洗涤技术可将气相中的高沸点物质转移至液相中再加以氧化去除。但湿式洗涤技术为维持较高的处理效率需要大量的清水及排放大量的废水，在此半导体业缺水及水污染问题未解决之际，实属不智之举。此外，传统添加氧化剂之氧化洗涤技术则因是将氧化剂和洗涤塔合并在一起，当氧化剂过多，会产生氧化剂残留在废气，操作不当时有再逸散问题而衍生二次污染；而当氧化剂与污染物反应速率慢时，处理效率降低；传统氧化洗涤可利用氧化剂种类有限，除O3之外，其氧化力低，处理效率亦较低。

O₃为目前已商业化氧化剂中氧化能力最佳和氧化剂，但因制造成本较高，大多应用在自来水处理和化学制程上，在空气污染处理上以学术研究居多，实际工程应用较少(O3在水及废水上和处理，可参照欧洲专利EP0859746、EP0791101、EP0495707、美国专利US53645377、US5851407、US5637231等)，O3在水及废水处理上主要用来消毒或去除部份有机物当作后续处理设备之前处理，因此其有机物处理效率不须很高，传统O3反应槽大多使用单一反应槽及单一曝气方式之设计方式，且对水质并无控制，如pH值和碳酸盐，其有机物去除效率及O3使用率低，产生O3废气，因此需在废气排放口装设O3破坏器。为增加气相O3传输至液相之效率，美国专利US5851407、US5637231、US5989439是使用高压或venturi injector使气相O3快速溶解，但对反应速率慢和有机物，会导致大量臭氧和浪费，且设备操作维护不容易。

因此，为了使有机废气的处理技术更臻于完善，实有必要针对上述问题进行改善。

由于投资有机废气处理装置需要一定数目的资金，加上有机废气处理设备运行也需要一定的运行费用，因此单纯以保护环境为目的的有机废气处理装置近期内还难以被广泛的推广利用。

现有技术中对于挥发性的有机毒害成分通常进行吸收脱除，但是对于进一步的无害化处理较少涉及，因此没有真正的做到无害化；现有技术中也报道使用过氧化氢或者臭氧作为氧化剂对吸收后的毒害成分进行处理，但是所用的氧化剂是液体或者气体，其反应效率收到传质的影响，效率不同，不能回收，会造成二次污染。

发明内容

本发明的目的在于提出一种含挥发性有机毒害气体的净化方法。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种含挥发性有机毒害气体的净化方法，包括如下步骤：

1)、一次吸收，将含挥发性有机毒害气体经过含有机吸收剂的第一吸附塔处理，从第一吸附塔顶排出夹带少量有机吸收剂的一次吸收气体，所述的一次吸收气体中还残留有部分的毒害气体；从第一吸收塔下部排出含有挥发性毒害成分的有机吸收剂；其中，所述有机吸收剂为柴油、环丁砜、二甲苯亚砜、二甲基甲酰胺(DMF)、或N-甲基吡咯烷酮(NMP)；

2)、再吸收，由第一吸附塔顶排出的一次吸收气体导入第二吸收塔下部，所述第二吸收塔上部设置有机吸收剂喷淋装置，向位于第二吸收塔中部的填料层喷洒有机吸收剂；含有毒害成分的气一次吸收体再次经过有机吸收剂吸收，达到排放标准，由第二吸收塔顶部排出，进入一个冷凝回收装置，冷凝回收其中夹带的有机吸收剂，气体排放入大气；所述填料为惰性填料，例如拉西环，氧化铝、活性炭等。

3)、第一吸收塔和第二吸收塔底排出物的无害化处理，将两个吸收塔底排出的含有毒害成分的有机吸收剂合并，导入氧化反应罐；在氧化反应罐中设置有固体催化剂填料层，将所述的毒害成分氧化脱毒；经过氧化处理的流体用氯化钠溶液洗涤，分层后油相为回收的有机吸附剂，循环使用；

所述的固体催化剂为氧化铝载体负载的氯化铁、高锰酸钾、氯酸钠、或次氯酸钠形成的催化剂。

本发明的有益效果：

1、本发明使用两次吸收，对挥发性的有机毒害成分进行彻底脱除，在开始有害成分浓度较高时使用溶液制剂吸收，大大降低了气体中毒害成分，但是这样不能达到彻底的效果；当气体中的毒害成分浓度很低时，使用传统的溶剂直接吸收法已经难以起作用，本发明采用了填料床吸收塔，在填料层中，气体与吸收剂的接触反应大，吸收效率高，能够彻底的脱除毒害成分；

2、本发明使用了氧化反应罐进行毒害物质的无害化处理；多数的有机挥发毒害成分需要强氧化剂处理，这些成分可以发生断裂、脱氢等反应成为溶于水的无毒性组分；本发明使用固定的氧化催化剂进行氧化处理，催化剂可以重复使用，而且可以通过用过氧化氢等氧化剂处理而再生。

具体实施方式

实施例1

半导体制程废气的处理过程

1)、一次吸收，将含挥发性有机毒害气体经过含有机吸收剂的第一吸附塔处理，从第一吸附塔顶排出夹带少量有机吸收剂的一次吸收气体，所述的一次吸收气体中还残留有部分的毒害气体；从第一吸收塔下部排出含有挥发性毒害成分的有机吸收剂；其中，所述有机吸收剂为柴油；

2)、再吸收，由第一吸附塔顶排出的一次吸收气体导入第二吸收塔下部，所述第二吸收塔上部设置有机吸收剂喷淋装置，向位于第二吸收塔中部的填料层喷洒有机吸收剂；含有毒害成分的气一次吸收体再次经过有机吸收剂吸收，达到排放标准，由第二吸收塔顶部排出，进入一个冷凝回收装置，冷凝回收其中夹带的有机吸收剂，气体排放入大气；所述填料为活性炭。

3)、第一吸收塔和第二吸收塔底排出物的无害化处理，将两个吸收塔底排出的含有毒害成分的有机吸收剂合并，导入氧化反应罐；在氧化反应罐中设置有固体催化剂填料层，将所述的毒害成分氧化脱毒；经过氧化处理的流体用氯化钠溶液洗涤，分层后油相为回收的有机吸附剂，循环使用；

所述的固体催化剂为氧化铝载体负载的氯化铁的催化剂，经过处理后的气体中检测不到异丙醇、丙酮和甲乙酮。

实施例2

汽车喷漆车间废气的处理：

1)、一次吸收，将含挥发性有机毒害气体经过含有机吸收剂的第一吸附塔处理，从第一吸附塔顶排出夹带少量有机吸收剂的一次吸收气体，所述的一次吸收气体中还残留有部分的毒害气体；从第一吸收塔下部排出含有挥发性毒害成分的有机吸收剂；其中，所述有机吸收剂二甲基甲酰胺(DMF)；

2)、再吸收，由第一吸附塔顶排出的一次吸收气体导入第二吸收塔下部，所述第二吸收塔上部设置有机吸收剂喷淋装置，向位于第二吸收塔中部的填料层喷洒有机吸收剂；含有毒害成分的气一次吸收体再次经过有机吸收剂吸收，达到排放标准，由第二吸收塔顶部排出，进入一个冷凝回收装置，冷凝回收其中夹带的有机吸收剂，气体排放入大气；所述填料为拉西环。

3)、第一吸收塔和第二吸收塔底排出物的无害化处理，将两个吸收塔底排出的含有毒害成分的有机吸收剂合并，导入氧化反应罐；在氧化反应罐中设置有固体催化剂填料层，将所述的毒害成分氧化脱毒；经过氧化处理的流体用氯化钠溶液洗涤，分层后油相为回收的有机吸附剂，循环使用；

所述的固体催化剂为氧化铝载体负载的次氯酸钠形成的催化剂。处理后的气体中检测不出甲苯，苯等有机物质。

实施例3

制鞋厂车间排出废气的处理：

1)、一次吸收，将含挥发性有机毒害气体经过含有机吸收剂的第一吸附塔处理，从第一吸附塔顶排出夹带少量有机吸收剂的一次吸收气体，所述的一次吸收气体中还残留有部分的毒害气体；从第一吸收塔下部排出含有挥发性毒害成分的有机吸收剂；其中，所述有机吸收剂为二甲苯亚砜；

2)、再吸收，由第一吸附塔顶排出的一次吸收气体导入第二吸收塔下部，所述第二吸收塔上部设置有机吸收剂喷淋装置，向位于第二吸收塔中部的填料层喷洒有机吸收剂；含有毒害成分的气一次吸收体再次经过有机吸收剂吸收，达到排放标准，由第二吸收塔顶部排出，进入一个冷凝回收装置，冷凝回收其中夹带的有机吸收剂，气体排放入大气；所述填料为氧化铝。

3)、第一吸收塔和第二吸收塔底排出物的无害化处理，将两个吸收塔底排出的含有毒害成分的有机吸收剂合并，导入氧化反应罐；在氧化反应罐中设置有固体催化剂填料层，将所述的毒害成分氧化脱毒；经过氧化处理的流体用氯化钠溶液洗涤，分层后油相为回收的有机吸附剂，循环使用；

所述的固体催化剂为氧化铝载体负载的氯化铁催化剂。处理后的气体中检测不到乙酸乙酯、丙酮、甲苯等物质。

Claims (1)

1.一种含挥发性有机毒害气体的净化方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)、一次吸收，将含挥发性有机毒害气体经过含有机吸收剂的第一吸附塔处理，从第一吸附塔顶排出夹带少量有机吸收剂的一次吸收气体，所述的一次吸收气体中还残留有部分的毒害气体；从第一吸收塔下部排出含有挥发性毒害成分的有机吸收剂；其中，所述有机吸收剂为柴油、环丁砜、二甲苯亚砜、二甲基甲酰胺(DMF)、或N-甲基吡咯烷酮(NMP)；

2)、再吸收，由第一吸附塔顶排出的一次吸收气体导入第二吸收塔下部，所述第二吸收塔上部设置有机吸收剂喷淋装置，向位于第二吸收塔中部的填料层喷洒有机吸收剂；含有毒害成分的气一次吸收体再次经过有机吸收剂吸收，达到排放标准，由第二吸收塔顶部排出，进入一个冷凝回收装置，冷凝回收其中夹带的有机吸收剂，气体排放入大气；所述填料为惰性填料，例如拉西环，氧化铝、活性炭等；

3)、第一吸收塔和第二吸收塔底排出物的无害化处理，将两个吸收塔底排出的含有毒害成分的有机吸收剂合并，导入氧化反应罐；在氧化反应罐中设置有固体催化剂填料层，将所述的毒害成分氧化脱毒；经过氧化处理的流体用氯化钠溶液洗涤，分层后油相为回收的有机吸附剂，循环使用；

所述的固体催化剂为氧化铝载体负载的氯化铁、高锰酸钾、氯酸钠、或次氯酸钠形成的催化剂。