CN106693938A - 一种voc芬顿降解活性炭氧化再生方法与设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种VOC芬顿降解活性炭氧化再生方法。该方法流程为：富含VOCs的饱和活性炭经管道输送至降解再生槽，与来自外管的H2O2芬顿试剂实现VOCs芬顿氧化降解，将所吸附的VOCs氧化降解为二氧化碳和水，与此同时恢复活性炭的吸附功能。再生后活性炭从降解再生槽底部流出，经浆料泵送至碳球加料罐，循环使用。降解生成的二氧化碳并入高空外排管线，水并入工业外排水线，少量残渣由降解再生槽底部送至外管。本发明还提供了一种VOC芬顿降解活性炭氧化再生设备。

Description

一种VOC芬顿降解活性炭氧化再生方法与设备
技术领域
本发明针对多种行业VOC降解过程，重点在于开发VOCs芬顿降解和活性炭氧化再生技术，形成全过程系统解决方案。具体地说，本发明提供了一种VOC芬顿降解活性炭氧化再生方法与设备。
背景技术
挥发性有机化合物简称VOC，当VOC在空气中达到一定浓度时，不仅造成大气污染，同时会对人类健康产生巨大危害，症状轻者出现头痛、恶心、呕吐、四肢乏力等现象，重者甚至造成抽搐昏迷。
现今VOCs降解技术主要以燃烧技术为主。燃烧技术是指在高温和充足空气条件下VOCs废气完全氧化降解为二氧化碳和水的废气处理方法，在处理石化、橡胶等生产方法产生的高浓度VOCs气体时具有较高效率，该技术在上世纪70年代被用于VOCs废气的净化，当时采用陶瓷材料作为蓄热体，热效率达80％～85％，到90年代中期，蓄热式热力燃烧技术(RTO)在欧美国家开始流行，经过几十年来的发展，技术相对成熟，降解效率可达95％以上，具有热效率高、有机物降解效率高等优点。国内RTO技术发展非常迅速，通过技术引进及自己研发，在蓄热体、阀门等关键组成发面有重大突破，国内不少企业也已采用RTO技术净化生产废气，如艾瑟尔新能源环保公司等，通过进口核心部件制作的RTO系统具有温控精确、温度恒定、设备密封性佳、安全性高等优点，广泛应用在汽车喷涂、印刷、炼钢等行业。但时现阶段国内RTO装置核心部件几乎都依赖进口，造成RTO成本居高不下，中小型企业难以承担。
相较于RTO方法，储蓄式催化燃烧技术RCO具有更大的经济效益，目前，有的国家已经开始使用RCO技术取代RTO进行VOCs废气的净化处理，很多RTO设备也已经开始向RCO转变。我国对RTO技术的研究始于上世纪70年代，经过四十多年的发展，我国RCO技术取得了一定成果，虽仍与发达国家有差距，但还是在工业VOCs废气处理中广泛应用。然而上述技术存在着设备复杂难以放大、操作不稳定、效率低、成本高等问题。
因此，本领域迫切需要开发一种能够低成本，操作稳定，同时不产生二次污染的VOC芬顿降解活性炭氧化再生方法与设备。
发明内容
为了克服上述现有方法的不足，本发明提供了一种VOC芬顿降解活性炭氧化再生方法与设备。
一种VOC芬顿降解活性炭氧化再生方法，其特征在于：
富含VOCs的饱和活性炭经管道输送至降解再生槽，与来自外管的H2O2芬顿试剂和Fe纳米例子实现活性炭颗粒内部的VOCs芬顿氧化降解，通过芬顿反应生成的羟基自由基将所吸附的VOCs氧化降解为二氧化碳和水，与此同时实现活性炭内部孔道结构的清理，恢复活性炭的吸附功能，使得活性炭的得到再生。再生后活性炭从降解再生槽底部流出，经浆料泵送至碳球加料罐，循环使用。降解生成的二氧化碳并入高空外排管线，水并入工业外排水线，少量残渣由降解再生槽底部送至外管。
优选的，所述的降解再生槽底部出液管装有调节阀，用于调控出口流量。
优选的，所述的活性炭吸附剂带有Fe纳米粒子，与H2O2在降解再生装置内发生自催化歧化反应，产生具有高氧化活性的羟基自由基。
优选的，所述的VOCs芬顿氧化降解过程温度控制在30°左右。
优选的，所述的芬顿氧化降解过程需调控一定的pH值至偏酸性。
另一方面，本发明提供了一种VOC芬顿降解活性炭氧化再生设备。
降解再生槽，用于提供反应场所，用于实现VOCs芬顿氧化降解及活性炭吸附颗粒再生；
与降解再生槽相连的碳球加料罐，用于储存再生活性炭；
与降解再生槽相连的浆料泵，用于提供动力运输；
管线上的流量调节阀，用于调节进料流量。
优选的，所述的降解再生槽内装有搅拌器，通过支架固定安装，该搅拌装置的转轴及扇叶伸入到反应池内部，用于将各组分搅拌混合均匀，提高传质，传热速率。
优选的，所述的炭球加料罐设有两个进料管和出料管，可实现一开一关。
优选的，所述的流量调节阀安装在进料管线上，用于调控芬顿试剂及H2O2流量。
优选的，其特征在于，所述的降解再生槽内再生活性炭颗粒回收率达99.9％以上。
本发明采用低温芬顿氧化技术，实现VOCs芬顿氧化降解和活性炭再生。可实现大气量气体中的低浓度VOCs深度、高效脱除，可在室温实现吸附剂的连续催化再生，不产生二次污染。适用于多种行业VOCs的控制技术。
本发明的装置特点如下：
采用的设备具有占地面积小，可实现VOCs连续化处理，降低操作和控制难度，最大限度地维持吸附剂和吸附能力，提高单位吸附剂的处理能力。
附图说明
图1是本发明的VOC芬顿降解活性炭氧化再生方法与设备示意图。
符号说明：
1碳球加料罐；2浆料泵；3降解再生槽；4流量调节阀。
具体实施方式
本发明的技术构思如下：
如图1所示，本发明所示的富含VOCs饱和改性活性炭经管道输送至降解再生槽3顶部，同时H2O2芬顿试剂自外管输送至降解再生槽3顶部，H2O2芬顿试剂在改性活性炭Fe纳米例子的催化作用下，产生具有高氧化活性的羟基自由基，羟基自由基与VOCs气体快速稳定反应，将VOCs最终降解为二氧化碳和水，与此同时实现活性炭内部孔道结构的清理，恢复活性炭的吸附功能，使得活性炭的得到再生。再生后活性炭从降解再生槽3底部流出，经浆料泵2的动力传输送至碳球加料罐1，在碳球加料罐1中缓冲储存，然后由管线送至后续装置，循环使用。在碳球加料罐1中降解生成的二氧化碳从溢流口流出并入高空外排管线，水从接管出口排出并入外排水线，少量反应生产的残渣由降解再生槽3底部经管线输送至外管，另外在进料管口设置流量调节阀4，用于控制物料流量。
在本发明的第一方面，提供了一种VOC芬顿降解活性炭氧化再生方法，该方法包括：
富含VOCs饱和活性炭经管道输送至降解再生槽，与来自外管的H2O2芬顿试剂和Fe纳米例子实现活性炭颗粒内部的VOCs芬顿氧化降解，通过芬顿反应生成的羟基自由基将所吸附的VOCs氧化降解为二氧化碳和水，与此同时实现活性炭内部孔道结构的清理，恢复活性炭的吸附功能，使得活性炭的得到再生。再生后活性炭从降解再生槽底部流出，经浆料泵送至碳球加料罐，循环使用。降解生成的二氧化碳并入高空外排管线，水并入工业外排水线，少量残渣由降解再生槽底部送至外管。
本发明中，降解再生槽底部出液管装有调节阀，用于调控出口流量。
本发明中，活性炭吸附剂带有Fe纳米粒子，与H2O2在降解再生装置内发生自催化歧化反应，产生具有高氧化活性的羟基自由基。
本发明中，VOCs芬顿氧化降解过程温度控制在30°左右。
本发明中，芬顿氧化降解过程需调控一定的pH值至偏酸性。
在本发明的第二方面，提供了一种VOC芬顿降解活性炭氧化再生设备，该设备包括：
提供反应的且带有搅拌设备的降解再生槽3，用于实现VOCs芬顿氧化降解及活性炭吸附颗粒再生；
与降解再生槽相连的碳球加料罐1，用于储存再生活性炭；
浆料泵2用于提供动力运输；
流量调节阀4用于调节进料流量。
本发明中，降解再生槽内装有搅拌器，通过支架固定安装，该搅拌装置的转轴及扇叶伸入到反应池内部，用于将各组分搅拌混合均匀，提高传质，传热速率。
本发明中，炭球加料罐设有两个进料管和出料管，可实现一开一关。
本发明中，流量调节阀安装在进料管线上，用于调控芬顿试剂及H2O2流量。
本发明中，降解再生槽内再生活性炭颗粒回收率达99.9％以上。
本发明方法和装置的优点在于：
利用高级芬顿氧化技术代替传统燃烧法，以降解再生槽作为反应主要场所，具有结构简单，操作稳定，简化方法系统与设备等有点，能迅速将VOCs降解为无害物质，恢复活性炭活性，实现无污染，提高VOCs的处理效率，减少装置占地面积，减少总投资。
以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。
下面结合实施例对本发明进一步说明，实施例并不限制本发明的范围。
实施案例一：某工厂处理VOCs废气，采用H2O2为芬顿试剂，反应物为活性炭中富含的VOCs。操作条件确定为：H2O2与活性炭中VOCs的质量浓度比为3:1，芬顿氧化降解槽的pH为6，进口活性炭的处理量为200m3/h，VOCs浓度为100～200ppm，主要成为为甲苯和二甲苯，经芬顿氧化降解后VOCs浓度为2～4ppm，降解效率可达98％。
实施案例二：某工厂处理VOCs废气，采用H2O2为芬顿试剂，反应物为活性炭中富含的VOCs。操作条件确定为：H2O2与活性炭中VOCs的质量浓度比为5:1，芬顿氧化降解槽的pH为6，进口活性炭的处理量为500m3/h，VOCs浓度为100～200ppm，主要成为为甲苯和二甲苯，经芬顿氧化降解后VOCs浓度为1.4～2.8ppm，降解效率可达98.6％。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种VOC芬顿降解活性炭氧化再生方法，包括以下步骤：
富含VOCs饱和活性炭经管道输送至降解再生槽，与来自外管的H2O2芬顿试剂和Fe纳米粒子实现活性炭颗粒内部的VOCs芬顿氧化降解，通过芬顿反应生成的羟基自由基将所吸附的VOCs氧化降解为二氧化碳和水，与此同时实现活性炭内部孔道结构的清理，恢复活性炭的吸附功能，使得活性炭的得到再生。再生后活性炭从降解再生槽底部流出，经浆料泵送至碳球加料罐，循环使用；降解生成的二氧化碳并入高空外排管线，水并入工业外排水线，少量残渣由降解再生槽底部送至外管。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的活性炭吸附剂带有Fe纳米粒子，与H2O2在降解再生装置内发生自催化歧化反应，产生具有高氧化活性的羟基自由基。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的VOCs芬顿氧化降解过程温度控制在30°。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的芬顿氧化降解过程需调控pH值至偏酸性pH小于7。
5.一种VOC芬顿降解活性炭氧化再生设备，该设备包括：
提供反应的且带有搅拌设备的降解再生槽，用于实现VOCs芬顿氧化降解及活性炭吸附颗粒再生；所述的降解再生槽底部出液管装有调节阀，用于调控出口流量；与降解再生槽相连的碳球加料罐，用于储存再生活性炭；浆料泵用于提供动力运输；流量调节阀用于调节进料流量；所述的流量调节阀安装在进料管线上，用于调控芬顿试剂及H2O2流量。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述的降解再生槽内装有搅拌器，通过支架固定安装，该搅拌装置的转轴及扇叶伸入到反应池内部。
7.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述的炭球加料罐设有两个进料管和出料管。
8.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述的降解再生槽内再生活性炭颗粒回收率达99.9％以上。
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