CN104801153A - 一种用于车间尾气处理的喷淋液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于车间尾气处理的喷淋液及其制备方法。所述喷淋液，按重量百分比计，包括如下组分：柠檬酸钠5%-8%，碳酸钠0-0.1%，硅酸钠0-0.05%，磷酸钠0-0.1%，聚乙二醇0.3%-0.5%，尼龙酸甲酯0.1%-0.5%或植物漆包线除味剂0.1%-0.5%，氯化钠0-0.05%，余量为水。本发明的喷淋液在导入喷淋装置进行车间尾气处理时能对尾气中的VOC有很好的吸收作用，可大大降低尾气中VOC成分的含量、治理效果好，且运行稳定、使用环保安全、制造成本低、操作简单，可广泛适用于家具行业涂装生产线尾气中挥发性有机气体（VOC）的治理，特别是尾气中含酯类较多时效果更佳。

Description

一种用于车间尾气处理的喷淋液及其制备方法

技术领域

本发明涉及车间尾气VOC处理使用技术领域,特别是一种用于家具行业涂装生产车间尾气处理的喷淋液及其制备方法。

背景技术

目前，大气污染尤其是由于细颗粒物PM2.5造成的大范围灰霾已经成为我国最突出的环境问题之一。挥发性有机气体（VOC）不仅对人体健康具有严重的直接危害，同时作为PM2.5的重要前体物和光化学烟雾的主要组成部分，对复合大气污染的形成往往起着至关重要的作用。据统计，城市中的VOC主要来源于固定污染源废气排放，约占整个人为排放源的55.5%。产生VOC的固定污染源主要包括石油化工、电子、喷涂、皮革、印刷等工业源，其特点是排放强度大、浓度高、污染物种类多、持续时间长，对区域环境影响大。

因此，控制固定污染源废气VOC的排放是降低PM2.5和O₃浓度、减少灰霾天气和光化学烟雾污染，改善区域城市大气环境质量的有效手段之一。

我国对于家具行业涂装车间尾气产生的VOC治理时间不长，使用不含有机溶剂或者有机溶剂含量低的涂料是减少VOC排放的有效途径，但是在实际应用中，考虑到成本等诸多因素仍很难实现。对排放的废气进行后期治理是常用的方法，目前较为成熟的治理技术有溶剂吸收法、吸附法等。随着环保技术的不断发展，近年来出现了生物法、光氧化分解法等治理新技术，但因种种原因并没有实现工业化.

喷淋吸收法是一种高效的车间尾气处理方法,其关键是喷淋液的选择.现常用的喷淋液为水。水是一种廉价易得的吸收剂，但是大部分 VOCs 极性较弱,水溶性差,所以治理效果不理想.而在水中加入表面活性剂,利用表面活性剂同时亲水亲油特性,可以提高 VOCs的去除率,但是采用单一表面活性剂水溶液为喷淋液处理 VOCs 气体时,表面活性剂用量大,成本高.并且目前很多用于VOC尾气处理的溶液研究都集中在对苯系物的治理上面，忽视了目前在家具行业中运用广泛的溶剂乙酸仲丁酯，该物质毒性小且价格便宜，因而应用越来越广泛。以美式木家具生产车间VOC尾气为例，其中乙酸仲丁酯含量非常高.所以现有的喷淋液很难满足广大生产厂家的要求.

因此如何研发出一种在家具生产车间尾气VOC治理时能在运行稳定、能耗低、操作简单、制造成本低、管理维护简易的同时，又治理效率高,已成为人们所讨论的课题和研发方向。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种能对尾气中的VOC有很好的吸收作用，可大大降低尾气中VOC成分的含量、治理效果好，且运行稳定、使用环保安全、制造成本低、操作简单的用于车间尾气处理的喷淋液及其制备方法，该喷淋液可应用于家具制造业涂装生产线尾气VOC治理。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明所述用于车间尾气处理的喷淋液，由以下重量百分比的组分组成：柠檬酸钠5%-8%，碳酸钠0-0.1%，硅酸钠0-0.05%，磷酸钠0-0.1%，聚乙二醇0.3%-0.5%，氯化钠0-0.05%，尼龙酸甲酯0.1%-0.5%或植物漆包线除味剂0.1%-0.5%，余量为水。

在本发明中，各组分的配比范围非常重要。申请人经过无数次的实验后得出：如果超过这些物质的最高取值比例后，尾气处理效果并没有显著的提升，但经济成本却增加了。如果低于最低值，尾气处理效率太低。所以结合治理效果和经济成本考虑，取这些临界值作为限值。对于酯类物质含量低的VOC气体，硅酸钠、磷酸钠、氯化钠三个物质可以取0。

本发明的优选配方是：柠檬酸钠5%-8%，碳酸钠0.03%-0.1%，硅酸钠0.01%-0.05%，磷酸钠0.05%-0.1%，聚乙二醇0.3%-0.5%，尼龙酸甲酯0.1%-0.5%，氯化钠0.02%-0.05%，余量为水；其中，采用植物漆包线除味剂0.1%-0.3%代替尼龙酸甲酯也可以得到良好的效果。

本发明中由于配方中的柠檬酸钠，是离子型表面活性，既有亲水基（易于与水结合）又有亲油基（易于与有机分子结合），所以其水溶液对尾气中的VOC有较好的吸收。而聚乙二醇对表面活性剂溶液的表面张力、乳化作用以及增溶都具有显著影响。所以本发明采用在柠檬酸钠吸收剂中加入聚乙二醇，能显著降低吸收剂的表面张力，增大了VOC去除率。其中，醇分子参与了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，溶液中醇的存在就使胶团容易形成，增大了吸收容量。

本发明中的尼龙酸甲酯为无毒、低味、使用安全，不属危害性物质，是一种可生物降解的环保型高沸点溶剂，具有极强的溶解力，能与大多数有机溶剂混合，以有效的消除油污和溶解漆膜，且可回收再生，绿色环保。

并且由于本发明还采用在配方中加入碳酸钠，来减少表面活性剂柠檬酸钠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，导致溶液的表面张力降低和增大吸收容量，从而进一步的提高了VOC去除率。由于配方中还加入具有提高表面活性剂柠檬酸钠活性作用的氯化钠，更进一步的提高了其VOC去除率。

本发明配方中硅酸钠，因水解而产生具有胶束结构的硅酸，此种溶剂化的胶束对污染物粒子具有分散和乳化能力，并具有缓冲和稳定泡沫的能力；与表面活性物质在一起时，有良好的助洗作用。

本发明专利中所述的磷酸钠，能促进污染物粒子的分散，使污染物溶解、胶化，有利于去除污染物。

本发明还涉及制备上述喷淋液的制备方法，该方法包括以下步骤：

（a）、在水中加入柠檬酸钠，搅拌至柠檬酸钠完全溶解；然后加入柠檬酸调节溶液pH值在7-8之间；

（b）、依次往步骤(a)的溶液中加入碳酸钠、硅酸钠、磷酸钠，搅拌至试剂完全溶解；

（c）、将聚乙二醇加入到步骤（b）的溶液中，搅拌均匀；

（d）、将尼龙酸甲酯或植物漆包线除味剂添加到步骤（c）的溶液中，搅拌均匀；

（e）、最后在步骤(d)的溶液中加入氯化钠，继续搅拌至氯化钠完全溶解，所得混合溶液为可导入喷淋装置进行车间尾气处理的喷淋液。

本发明在步骤(a)中, 为有助于提高喷淋液对VOC中酯类化合物的吸收效果, 用柠檬酸将pH值调制7-8的弱碱性环境。柠檬酸是一种弱酸，难电离，中性的分子会插入吸附层中，削弱了表面活性剂离子之间排斥力，从而使吸附层中的疏水基更为紧密，吸附量增加，表面张力下降，有助于提高治理效率。

本发明由于采用由柠檬酸钠、碳酸钠、硅酸钠、磷酸钠、聚乙二醇、氯化钠、尼龙酸甲酯或植物漆包线除味剂等组份按一定比例复配形成喷淋液的方法，使该喷淋液在导入喷淋装置进行车间尾气处理时，因聚乙二醇、碳酸钠、硅酸钠、氯化钠在与柠檬酸钠复配时产生了很好的、意想不到的协同增效作用，所以喷淋时不仅可大大降低尾气中VOC成分的含量，尾气治理的效果非常好，而且又有效减少了成本较高的表面活性剂的用量, 制造成本低，相应地降低了治理成本。再加上复配的磷酸钠能促进污染物粒子的分散，使污染物溶解、胶化，因此进一步的增强了其治理效果。同时本发明中的溶剂尼龙酸甲酯是一种无毒、低味、使用安全溶剂，且可回收再生，使用环保安全。且该喷淋液在喷淋时运行稳定、操作简单，可实现工业化。本发明在进行表面活性剂复配时,表面活性剂与各组份之间的比例对吸收效果影响很大,所以选择合适的复配比十分重要。

并且本喷淋液除了可有效治理苯系物等污染物，同时还注重乙酸仲丁酯等酯类化合物的治理效率。因此本发明适用于家具行业涂装生产线尾气中挥发性有机气体（VOC）的治理，特别是尾气中含酯类较多时效果更佳。

具体实施方式

本发明所述用于车间尾气处理的喷淋液，由以下重量百分比的组分组成：柠檬酸钠5%-8%，碳酸钠0-0.1%，硅酸钠0-0.05%，磷酸钠0-0.1%，聚乙二醇0.3%-0.5%，氯化钠0-0.05%，尼龙酸甲酯0.1%-0.5%或植物漆包线除味剂0.1%-0.5%，余量为水。

本发明的优选配方是：柠檬酸钠5%-8%，碳酸钠0.03%-0.1%，硅酸钠0.01%-0.05%，磷酸钠0.05%-0.1%，聚乙二醇0.3%-0.5%，尼龙酸甲酯0.1%-0.5%，氯化钠0.02%-0.05%，余量为水；其中，采用植物漆包线除味剂0.1%-0.3%代替尼龙酸甲酯也可以得到良好的效果。

本发明中柠檬酸钠、碳酸钠、硅酸钠、磷酸钠、聚乙二醇、尼龙酸甲酯、氯化钠均为工业级试剂，植物漆包线除味剂可采用深圳森然利华有限公司生产的，型号为：植物提取复合型。上述聚乙二醇相对分子量为200-400。

上述尼龙酸甲酯主要成份的重量百分比为：丁二酸二甲酯20%-25%、戊二酸二甲酯55%-65%、己二酸二甲酯10%-15%。

本发明由于采用由柠檬酸钠、碳酸钠、硅酸钠、磷酸钠、聚乙二醇、氯化钠、尼龙酸甲酯或植物漆包线除味剂等组份按一定比例复配形成喷淋液的方法，使喷淋液在导入喷淋装置进行车间尾气处理时，因聚乙二醇、碳酸钠、硅酸钠、氯化钠在与柠檬酸钠复配时产生了很好的、意想不到的协同增效作用，所以喷淋时不仅可大大降低尾气中VOC成分的含量，尾气治理的效果非常好，而且又有效减少了表面活性剂的用量,降低了治理成本。再加上复配的磷酸钠能促进污染物粒子的分散，使污染物溶解、胶化，因此进一步的增强了其治理效果。同时本发明中的溶剂尼龙酸甲酯是一种无毒、低味、使用安全溶剂，且可回收再生，使用环保安全。

本发明还涉及制备上述喷淋液的制备方法，该方法包括以下步骤：

（a）、在水中加入柠檬酸钠，以200转/s的速度搅拌至柠檬酸钠完全溶解；然后加入柠檬酸，继续搅拌，用PH试纸调节溶液pH值在7-8之间；

（b）、依次往步骤(a)的溶液中加入碳酸钠、硅酸钠、磷酸钠，以200转/s的速度搅拌至试剂完全溶解；

（c）、将聚乙二醇加入到步骤（b）的溶液中，以200转/s的速度搅拌10分钟，搅拌均匀；

（d）、将尼龙酸甲酯或植物漆包线除味剂添加到步骤（c）的溶液中，以60转/s的速度搅拌15分钟；

（e）、最后在步骤(d)的溶液中加入氯化钠，继续搅拌至氯化钠完全溶解，所得混合溶液为可导入喷淋装置进行车间尾气处理的喷淋液。

本发明步骤(a)中, 用柠檬酸将pH值调制7-8的弱碱性环境，其目的是为了提高喷淋液对VOC中酯类化合物的吸收效果。并且柠檬酸是一种弱酸，难电离，中性的分子会插入吸附层中，削弱了表面活性剂离子之间排斥力，从而使吸附层中的疏水基更为紧密，吸附量增加，表面张力下降，有助于提高治理效率。

实施案例

下面结合实施案例，对本发明做进一步描述。

案例1：一种用于车间尾气处理的喷淋液，按重量百分比计，包括如下组分：柠檬酸钠5%，碳酸钠0.03%，硅酸钠0.05%，磷酸钠0.08%，聚乙二醇0.3%，尼龙酸甲酯0.1%，氯化钠0.02%，水余量。使用该配方对家具车间尾气排放进行喷淋治理，效果显著，可将VOC含量降低76.32%。

喷淋前后尾气中VOC气体浓度对比如表所示：

物质名称	喷淋前浓度（mg/m3）	喷淋后浓度（mg/m3）	治理效率
				乙酸乙酯	0.51	0.14	73.07%
乙酸仲丁酯	325.44	77.66	76.14%
				甲苯	4.07	1.09	73.19%
乙酸正丁酯	0.65	0.20	69.33%
				PMA	0.92	0.00	100.00%
乙苯	3.78	0.86	77.20%
				对间二甲苯	13.29	2.98	77.57%
邻二甲苯	5.89	1.22	79.28%
				环己酮	0.37	0.30	18.77%
癸烷	1.36	0.38	72.29%
				正十一烷	0.56	0.17	69.64%
VOC甲苯	3.27	0.28	91.56%
				总TVOC	360.11	85.28	76.32%

案例二：一种用于车间尾气处理的喷淋液，按重量百分比计，包括如下组分：柠檬酸钠8%，碳酸钠0.08%，硅酸钠0.01%，磷酸钠0.1%，聚乙二醇0.4%，尼龙酸甲酯0.3%，氯化钠0.05%，水余量。使用该配方对家具车间尾气排放进行喷淋治理，效果显著，可将VOC含量降低79.63%。喷淋前后尾气中VOC气体浓度对比如表所示：

案例3：一种用于车间尾气处理的喷淋液，按重量百分比计，包括如下组分柠檬酸钠6%，碳酸钠0.1%，硅酸钠0.03%，磷酸钠0.05%，聚乙二醇0.5%，植物漆包线除味剂0.5%，氯化钠0.04%，水余量。使用该配方对家具车间尾气排放进行喷淋治理，效果显著，可将VOC含量降低77.47%。喷淋前后尾气中VOC气体浓度对比如表所示：

案例4：一种用于车间尾气处理的喷淋液，按重量百分比计，包括如下组分：柠檬酸钠5%，碳酸钠0%，硅酸钠0%，磷酸钠0%，聚乙二醇0.3%，尼龙酸甲酯0.1%，氯化钠0%，水余量。使用该配方对家具车间尾气排放进行喷淋治理，效果显著，可将VOC含量降低66.71%。喷淋前后尾气中VOC气体浓度对比如表所示：

案例5：一种用于车间尾气处理的喷淋液，按重量百分比计，包括如下组分：柠檬酸钠5%，碳酸钠0%，硅酸钠0%，磷酸钠0%，聚乙二醇0.3%，尼龙酸甲酯0.1%，氯化钠0%，水余量。使用该配方对家具车间尾气排放进行喷淋治理，效果显著，可将VOC含量降低75.48%。

喷淋前后尾气中VOC气体浓度对比如表所示：

实施案例4、5配方一致是想对比其中四个物质比例为0时，对不同浓度酯类的治理效果不同，对高浓度时效果较差，对浓度较低时依然是有效的。

尽管本发明是参照具体实施例来描述，但这种描述并不意味着对本发明构成限制。参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，对于本领域技术人员都是可以预料的，这种的变化应属于所属权利要求所限定的范围内。

Claims (5)

1.一种用于车间尾气处理的喷淋液，其特征在于其组分及重量百分比分别为：

柠檬酸钠5%-8%，碳酸钠0-0.1%，硅酸钠0-0.05%，磷酸钠0-0.1%，聚乙二醇0.3%-0.5%，氯化钠0-0.05%，尼龙酸甲酯0.1%-0.5%或植物漆包线除味剂0.1%-0.5%，余量为水。

2.根据权利要求1所述用于车间尾气处理的喷淋液，其特征在于其组分及重量百分比分别为：

柠檬酸钠5%-8%，碳酸钠0.03%-0.1%，硅酸钠0.01%-0.05%，磷酸钠0.05%-0.1%，聚乙二醇0.3%-0.5%，氯化钠0.02%-0.05%，尼龙酸甲酯0.1%-0.5%或植物漆包线除味剂0.1%-0.3%，余量为水。

3.根据权利要求1或2所述用于车间尾气处理的喷淋液，其特征在于上述聚乙二醇相对分子量为200-400。

4.根据权利要求1或2所述用于车间尾气处理的喷淋液，其特征在于上述尼龙酸甲酯主要成份的重量百分比为：丁二酸二甲酯20%-25%、戊二酸二甲酯55%-65%、己二酸二甲酯10%-15%。

5.一种如权利要求1或2所述用于车间尾气处理的喷淋液的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（a）、在水中加入柠檬酸钠，搅拌至柠檬酸钠完全溶解；然后加入柠檬酸调节溶液pH值在7-8之间；

（b）、依次往步骤(a)的溶液中加入碳酸钠、硅酸钠、磷酸钠，搅拌至试剂完全溶解；

（c）、将聚乙二醇加入到步骤（b）的溶液中，搅拌均匀；

（d）、将尼龙酸甲酯或植物漆包线除味剂添加到步骤（c）的溶液中，搅拌均匀；

（e）、最后在步骤(d)的溶液中加入氯化钠，继续搅拌至氯化钠完全溶解，所得混合溶液为可导入喷淋装置进行车间尾气处理的喷淋液。