CN107583453A - 一种低成本处理VOCs废气的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低成本处理VOCs废气的方法，首先以可溶性锰盐和可溶性铜盐为原料，采用共沉淀的方法制备催化剂，然后将布袋除尘器对VOCs废气进行除尘处理；最后将除尘后的VOCs废气通入到装有吸附剂的反应器内，吸附饱和后进行加热、脱附；脱附后的气体进入到装有催化剂的反应器内并对反应器进行加热处理，气体进行催化燃烧，燃烧后的气体为净化气，排出。本发明公开的方法能有效除去废弃中的VOCs气体，对空气无二次污染，成本低。

Description

一种低成本处理VOCs废气的方法
技术领域：
本发明涉及VOCs废气的处理方法，具体的涉及一种低成本处理VOCs废气的方法。
背景技术：
目前的挥发性有机物(VOCs)的治理技术主要有以下几种方法：冷凝法回收技术、吸收法回收技术、膜法回收技术、吸附法回收技术、催化燃烧技术。然而在挥发性有机物(VOCs)气量大、浓度低、气量不稳定的情况下，以上几种技术都存在各种缺陷，很难满足GB31570《石油炼制工业污染物排放标准》、GB31571《石油化学工业污染物排放标准》关于非甲烷总烃去除效率≥97％的要求，特别要求苯排放指标≤4mg/m3。回收技术若要达到以上标准，则技术实现上非常困难，需结合多种方法结合来处理。
发明内容：
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种低成本处理VOCs废气的方法。该方法可以有效除去废气中的VOCs气体，净化效率高哦，无二次污染，能耗低。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种低成本处理VOCs废气的方法，包括以下步骤：
(1)将可溶性锰盐、可溶性铜盐和去离子水混合搅拌至固体溶解，制得混合液；
(2)将氢氧化钠和去离子水混合搅拌至固体溶解，制得氢氧化钠溶液；将混合液和氢氧化钠溶液同时加入到反应器中，搅拌沉淀，制得悬浮液；
(3)向上述制得的悬浮液中加入氧化剂，在10-60℃下搅拌氧化0.5-72h；反应结束后，离心处理，得到的固体采用去离子水洗涤后干燥制得固体粉末；
(4)将制得的固体粉末置于马弗炉中，在空气气氛下煅烧，冷却后制得催化剂；
(5)将布袋除尘器对VOCs废气进行除尘处理；
(6)将除尘后的VOCs废气通入到装有吸附剂的反应器内，吸附饱和后进行加热、脱附；脱附后的气体进入到装有催化剂的反应器内并对反应器进行加热处理，气体进行催化燃烧，燃烧后的气体为净化气，排出。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述可溶性锰盐为氯化锰、硝酸锰、乙酸锰中的一种。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述可溶性铜盐为硝酸铜。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述铜盐和锰盐的摩尔比为(0.1-0.3)：1。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述氢氧化钠溶液的质量浓度为33％。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述混合液的滴加速度为1-3mL/min，所述氢氧化钠溶液的滴加速度为1.2-2.2mL/min。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述氧化剂为高锰酸钾。
作为上述技术方案的优选，步骤(4)中，所述煅烧的温度为100-500℃，所述煅烧的时间为2-5h。
作为上述技术方案的优选，所述吸附剂为多孔氧化硅包覆的碳纳米管，其制备方法具体为：将碳纳米管、硅烷偶联剂和无水乙醇混合搅拌均匀，500W功率下超声分散30min，制得碳纳米管分散液；然后将正硅酸乙酯滴加到碳纳米管分散液，搅拌混合均匀后加入乙酸，然后置于反应釜中，150℃下反应20h，然后将反应液离心处理，得到的固体洗涤干燥后置于硝酸溶液中搅拌处理，然后离心干燥，得到吸附剂。
作为上述技术方案的优选，步骤(6)中，所述催化燃烧的反应温度为200-400℃。
本发明具有以下有益效果：
本发明采用可溶性锰盐、可溶性铜盐作为原料，然后采用共沉淀方法，并合理调节混合液和氢氧化钠溶液的滴加速度，从而制得晶格稳定、振实密度大、性能优异的催化剂；然后合理调节煅烧的条件，制得的催化剂稳定性好，催化活性高；然后本发明采用原位溶胶凝胶法制备吸附剂，其吸附容量大。
具体实施方式：
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种低成本处理VOCs废气的方法，包括以下步骤：
(1)将可溶性锰盐、可溶性铜盐和去离子水混合搅拌至固体溶解，制得混合液；其中，可溶性锰盐为氯化锰，可溶性铜盐为硝酸铜；铜盐和锰盐的摩尔比为0.1：1；
(2)将氢氧化钠和去离子水混合搅拌至固体溶解，制得氢氧化钠溶液；将混合液和氢氧化钠溶液同时加入到反应器中，搅拌沉淀，制得悬浮液；其中，混合液的滴加速度为1mL/min，所述氢氧化钠溶液的滴加速度为1.2mL/min；
(3)向上述制得的悬浮液中加入氧化剂，在10-60℃下搅拌氧化10h；反应结束后，离心处理，得到的固体采用去离子水洗涤后干燥制得固体粉末；
(4)将制得的固体粉末置于马弗炉中，在空气气氛下煅烧，冷却后制得催化剂；其中，所述煅烧的温度为100-500℃，所述煅烧的时间为5h；
(5)将碳纳米管、硅烷偶联剂和无水乙醇混合搅拌均匀，500W功率下超声分散30min，制得碳纳米管分散液；然后将正硅酸乙酯滴加到碳纳米管分散液，搅拌混合均匀后加入乙酸，然后置于反应釜中，150℃下反应20h，然后将反应液离心处理，得到的固体洗涤干燥后置于硝酸溶液中搅拌处理，然后离心干燥，得到吸附剂；
(6)将布袋除尘器对VOCs废气进行除尘处理；
(7)将除尘后的VOCs废气通入到装有吸附剂的反应器内，吸附饱和后进行加热、脱附；脱附后的气体进入到装有催化剂的反应器内并对反应器进行加热处理，气体进行催化燃烧，燃烧后的气体为净化气，排出。
实施例2
一种低成本处理VOCs废气的方法，包括以下步骤：
(1)将可溶性锰盐、可溶性铜盐和去离子水混合搅拌至固体溶解，制得混合液；其中，可溶性锰盐为乙酸锰，可溶性铜盐为硝酸铜；铜盐和锰盐的摩尔比为0.3：1；
(2)将氢氧化钠和去离子水混合搅拌至固体溶解，制得氢氧化钠溶液；将混合液和氢氧化钠溶液同时加入到反应器中，搅拌沉淀，制得悬浮液；其中，混合液的滴加速度为3mL/min，所述氢氧化钠溶液的滴加速度为2.2mL/min；
(3)向上述制得的悬浮液中加入氧化剂，在10-60℃下搅拌氧化60h；反应结束后，离心处理，得到的固体采用去离子水洗涤后干燥制得固体粉末；
(4)将制得的固体粉末置于马弗炉中，在空气气氛下煅烧，冷却后制得催化剂；其中，所述煅烧的温度为100-500℃，所述煅烧的时间为2h；
(5)将碳纳米管、硅烷偶联剂和无水乙醇混合搅拌均匀，500W功率下超声分散30min，制得碳纳米管分散液；然后将正硅酸乙酯滴加到碳纳米管分散液，搅拌混合均匀后加入乙酸，然后置于反应釜中，150℃下反应20h，然后将反应液离心处理，得到的固体洗涤干燥后置于硝酸溶液中搅拌处理，然后离心干燥，得到吸附剂；
(6)将布袋除尘器对VOCs废气进行除尘处理；
(7)将除尘后的VOCs废气通入到装有吸附剂的反应器内，吸附饱和后进行加热、脱附；脱附后的气体进入到装有催化剂的反应器内并对反应器进行加热处理，气体进行催化燃烧，燃烧后的气体为净化气，排出。
实施例3
一种低成本处理VOCs废气的方法，包括以下步骤：
(1)将可溶性锰盐、可溶性铜盐和去离子水混合搅拌至固体溶解，制得混合液；其中，可溶性锰盐为硝酸锰，可溶性铜盐为硝酸铜；铜盐和锰盐的摩尔比为0.15：1；
(2)将氢氧化钠和去离子水混合搅拌至固体溶解，制得氢氧化钠溶液；将混合液和氢氧化钠溶液同时加入到反应器中，搅拌沉淀，制得悬浮液；其中，混合液的滴加速度为1.5mL/min，所述氢氧化钠溶液的滴加速度为1.4mL/min；
(3)向上述制得的悬浮液中加入氧化剂，在10-60℃下搅拌氧化20h；反应结束后，离心处理，得到的固体采用去离子水洗涤后干燥制得固体粉末；
(4)将制得的固体粉末置于马弗炉中，在空气气氛下煅烧，冷却后制得催化剂；其中，所述煅烧的温度为100-500℃，所述煅烧的时间为3h；
(5)将碳纳米管、硅烷偶联剂和无水乙醇混合搅拌均匀，500W功率下超声分散30min，制得碳纳米管分散液；然后将正硅酸乙酯滴加到碳纳米管分散液，搅拌混合均匀后加入乙酸，然后置于反应釜中，150℃下反应20h，然后将反应液离心处理，得到的固体洗涤干燥后置于硝酸溶液中搅拌处理，然后离心干燥，得到吸附剂；
(6)将布袋除尘器对VOCs废气进行除尘处理；
(7)将除尘后的VOCs废气通入到装有吸附剂的反应器内，吸附饱和后进行加热、脱附；脱附后的气体进入到装有催化剂的反应器内并对反应器进行加热处理，气体进行催化燃烧，燃烧后的气体为净化气，排出。
实施例4
一种低成本处理VOCs废气的方法，包括以下步骤：
(1)将可溶性锰盐、可溶性铜盐和去离子水混合搅拌至固体溶解，制得混合液；其中，可溶性锰盐为乙酸锰，可溶性铜盐为硝酸铜；铜盐和锰盐的摩尔比为0.2：1；
(2)将氢氧化钠和去离子水混合搅拌至固体溶解，制得氢氧化钠溶液；将混合液和氢氧化钠溶液同时加入到反应器中，搅拌沉淀，制得悬浮液；其中，混合液的滴加速度为2mL/min，所述氢氧化钠溶液的滴加速度为1.6mL/min；
(3)向上述制得的悬浮液中加入氧化剂，在10-60℃下搅拌氧化30h；反应结束后，离心处理，得到的固体采用去离子水洗涤后干燥制得固体粉末；
(4)将制得的固体粉末置于马弗炉中，在空气气氛下煅烧，冷却后制得催化剂；其中，所述煅烧的温度为100-500℃，所述煅烧的时间为4h；
(5)将碳纳米管、硅烷偶联剂和无水乙醇混合搅拌均匀，500W功率下超声分散30min，制得碳纳米管分散液；然后将正硅酸乙酯滴加到碳纳米管分散液，搅拌混合均匀后加入乙酸，然后置于反应釜中，150℃下反应20h，然后将反应液离心处理，得到的固体洗涤干燥后置于硝酸溶液中搅拌处理，然后离心干燥，得到吸附剂；
(6)将布袋除尘器对VOCs废气进行除尘处理；
(7)将除尘后的VOCs废气通入到装有吸附剂的反应器内，吸附饱和后进行加热、脱附；脱附后的气体进入到装有催化剂的反应器内并对反应器进行加热处理，气体进行催化燃烧，燃烧后的气体为净化气，排出。
实施例5
一种低成本处理VOCs废气的方法，包括以下步骤：
(1)将可溶性锰盐、可溶性铜盐和去离子水混合搅拌至固体溶解，制得混合液；其中，可溶性锰盐为乙酸锰，可溶性铜盐为硝酸铜；铜盐和锰盐的摩尔比为0.25：1；
(2)将氢氧化钠和去离子水混合搅拌至固体溶解，制得氢氧化钠溶液；将混合液和氢氧化钠溶液同时加入到反应器中，搅拌沉淀，制得悬浮液；其中，混合液的滴加速度为2.5mL/min，所述氢氧化钠溶液的滴加速度为2.0mL/min；
(3)向上述制得的悬浮液中加入氧化剂，在10-60℃下搅拌氧化50h；反应结束后，离心处理，得到的固体采用去离子水洗涤后干燥制得固体粉末；
(4)将制得的固体粉末置于马弗炉中，在空气气氛下煅烧，冷却后制得催化剂；其中，所述煅烧的温度为100-500℃，所述煅烧的时间为4.5h；
(5)将碳纳米管、硅烷偶联剂和无水乙醇混合搅拌均匀，500W功率下超声分散30min，制得碳纳米管分散液；然后将正硅酸乙酯滴加到碳纳米管分散液，搅拌混合均匀后加入乙酸，然后置于反应釜中，150℃下反应20h，然后将反应液离心处理，得到的固体洗涤干燥后置于硝酸溶液中搅拌处理，然后离心干燥，得到吸附剂；
(6)将布袋除尘器对VOCs废气进行除尘处理；
(7)将除尘后的VOCs废气通入到装有吸附剂的反应器内，吸附饱和后进行加热、脱附；脱附后的气体进入到装有催化剂的反应器内并对反应器进行加热处理，气体进行催化燃烧，燃烧后的气体为净化气，排出。
本发明制得的催化剂起燃温度低、完全转化温度低，其催化活性高，使得甲苯的起燃温度为180℃，完全转化温度为220℃，而对于传统的处理方法，甲苯的起燃温度为245℃，完全转化温度为270℃。

Claims (10)

1.一种低成本处理VOCs废气的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将可溶性锰盐、可溶性铜盐和去离子水混合搅拌至固体溶解，制得混合液；
(2)将氢氧化钠和去离子水混合搅拌至固体溶解，制得氢氧化钠溶液；将混合液和氢氧化钠溶液同时加入到反应器中，搅拌沉淀，制得悬浮液；
(3)向上述制得的悬浮液中加入氧化剂，在10-60℃下搅拌氧化0.5-72h；反应结束后，离心处理，得到的固体采用去离子水洗涤后干燥制得固体粉末；
(4)将制得的固体粉末置于马弗炉中，在空气气氛下煅烧，冷却后制得催化剂；
(5)将布袋除尘器对VOCs废气进行除尘处理；
(6)将除尘后的VOCs废气通入到装有吸附剂的反应器内，吸附饱和后进行加热、脱附；脱附后的气体进入到装有催化剂的反应器内并对反应器进行加热处理，气体进行催化燃烧，燃烧后的气体为净化气，排出。
2.如权利要求1所述的一种低成本处理VOCs废气的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述可溶性锰盐为氯化锰、硝酸锰、乙酸锰中的一种。
3.如权利要求1所述的一种低成本处理VOCs废气的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述可溶性铜盐为硝酸铜。
4.如权利要求1所述的一种低成本处理VOCs废气的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述铜盐和锰盐的摩尔比为(0.1-0.3)：1。
5.如权利要求1所述的一种低成本处理VOCs废气的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述氢氧化钠溶液的质量浓度为33％。
6.如权利要求1所述的一种低成本处理VOCs废气的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述混合液的滴加速度为1-3mL/min，所述氢氧化钠溶液的滴加速度为1.2-2.2mL/min。
7.如权利要求1所述的一种低成本处理VOCs废气的方法，其特征在于：步骤(3)中，所述氧化剂为高锰酸钾。
8.如权利要求1所述的一种低成本处理VOCs废气的方法，其特征在于：步骤(4)中，所述煅烧的温度为100-500℃，所述煅烧的时间为2-5h。
9.如权利要求1所述的一种低成本处理VOCs废气的方法，其特征在于：所述吸附剂为多孔氧化硅包覆的碳纳米管，其制备方法具体为：将碳纳米管、硅烷偶联剂和无水乙醇混合搅拌均匀，500W功率下超声分散30min，制得碳纳米管分散液；然后将正硅酸乙酯滴加到碳纳米管分散液，搅拌混合均匀后加入乙酸，然后置于反应釜中，150℃下反应20h，然后将反应液离心处理，得到的固体洗涤干燥后置于硝酸溶液中搅拌处理，然后离心干燥，得到吸附剂。
10.如权利要求1所述的一种低成本处理VOCs废气的方法，其特征在于：步骤(6)中，所述催化燃烧的反应温度为200-400℃。
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