CN107596892A - 一种用于处理挥发性有机物的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于处理挥发性有机物的装置和方法，该装置包括液相光解室，所述的液相光解室的顶部设有紫外灯，底部设有与曝气盘，所述的液相光解室的上部开有进水口和出气口，下部开有出水口和进气口，所述的曝气盘与所述的进气口相连。本发明的处理挥发性有机物的装置可有效地在不添加化学催化剂和氧化剂的条件下有效地处理挥发性有机物。本发明同时公开了用于处理挥发性有机物的方法。
Description
技术领域
本发明属于挥发性有机物处理领域，具体涉及一种用于处理挥发性有机物的装置及利用其处理挥发性有机物的方法。
背景技术
大气污染是目前我国面临最突出和民众最为关注的环境问题。在公布的关于环境空气有毒气体排放物清单中，有机污染物的含量占到有毒气体总量的74.2％，是大气污染的主要来源。此外，挥发性有机物可与大气中的自由基经过复杂的光化学反应，形成二次有机气溶胶，成为我国大气关键污染物PM2.5形成的重要前体物；挥发性有机物还可以在一定条件下与氮氧化物发生光化学反应，引起地表臭氧浓度的增加，形成光化学烟雾污染，危害持久，难以消除。
近年来，我国大范围、长时间的雾霾天气持续出现，光化学污染现象时有发生，城市环境空气质量恶化速度明显加快，严重制约社会经济的可持续发展，威胁人民群众的身体健康。因此，挥发性有机物的消除将有利于降低大气中污染物浓度，有效减少大气污染事件的发生，其关乎环境保护、经济可持续发展、人民身体健康，具有重大的现实意义和科学价值。
传统的挥发性有机物处理方法主要包括吸附法以及燃烧法，其能在一定程度上消除挥发性有机物，但在实际使用中往往也存在一些问题。如吸附法往往不能从根本上消除污染物，且，吸附剂容量是有限的，饱和后需再生或处置，且再生和处置困难、成本高，再生过程中易泄露造成二次污染物。燃烧法则需要巨大的能源消耗，并且存在安全隐患问题，催化燃烧过程还往往面临贵金属催化剂成本高昂及催化剂易失活的问题。
近年来，一些新兴的方法开始用于挥发性有机物的消除中，包括气相处理的光催化技术以及液相处理的高级氧化技术(如Fenton技术、UV/O3和UV/H2O2等)。光催化技术能在常温常压下分解挥发性有机物为二氧化碳和水，具有效率高、反应温和等优势，但实际应用中催化剂的失活仍然是一大难题，且未降解完全的中间产物易排放至大气中造成二次污染。
高级氧化技术将挥发性有机物转移至液相进行消除，能将中间产物转移至液相中，有效避免中间产物的排放，但随着液相中氧化剂的消耗，挥发性有机物的降解效果会不断下降，而氧化剂的持续性投加则会增加该方法的操作难度及成本。因此，为了避免催化燃烧及光催化氧化过程中的催化剂失活以及高级氧化技术中大量氧化剂的使用，提高挥发性有机物的降解效率，减少中间产物的排放，亟待开发出一种无催化剂使用及氧化剂消耗的挥发性有机物处理的新方法。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种用于处理挥发性有机物的装置，其可有效地在不添加化学催化剂和氧化剂的条件下有效地处理挥发性有机物。
本发明的第二个目的在于提供一种利用上述的装置处理挥发性有机物的方法。
为达到上述第一个目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于处理挥发性有机物的装置，其特征在于：包括液相光解室，所述的液相光解室的顶部设有紫外灯，底部设有曝气盘，所述的液相光解室的上部开有进水口和出气口，下部开有出水口和进气口，所述的曝气盘与所述的进气口相连。
优选地，所述的紫外灯安装于位于所述液相光解室的顶部的紫外灯悬挂底座中。
优选地，所述的紫外灯为185nm的真空紫外灯。
优选地，所述的曝气盘为微孔曝气盘或纳米曝气盘。
优选地，所述进水口、出气口、出水口和进气口均有单独的阀门控制，可根据需要打开或者关闭。
为达到上述第二个目的，本发明采用的技术方案如下：
一种利用上述处理挥发性有机物的装置处理挥发性有机物的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)令液相介质由进水口进入所述的处理挥发性有机物的装置，使紫外灯浸没于所述的液相介质中；开启紫外灯；
(2)令挥发性有机物通过进气口和曝气盘鼓入所述的液相介质中，所述的挥发性有机物在被分解后产生的二氧化碳通过所述的出气口排出。
本发明的方法是利用紫外灯发出的紫外光，对溶于液体介质中的挥发性有机物进行处理。
紫光灯发出的紫外光，尤其是波长为185nm的紫外光可以直接在不添加任何催化剂的条件下实现挥发性有机物的降解，这些物质包括甲苯、甲醛和萘等。这是因为：紫外灯能产生高能光子，其能量相当于6.7eV，能直接打断挥发性有机物的某些化学键，产生可溶于水的中间产物。此外，紫外光还可分解水分子和氧气分子，以产生羟基自由基和高活性氧原子，其均能与挥发性有机物反应，实现挥发性有机物的降解和一定程度的矿化。
发明人发现，当挥发性有机物首先溶解于液体介质，再被紫外灯处理时，挥发性有机物主要是与液体介质中不断产生的羟基自由基反应，而非与氧气反应。这些反应有利于挥发性有机物的高效降解与矿化，且不会产生臭氧副产物。
优选地，所述的液相介质为水或水与H2O2的混合物。
发明人发现，若往水中添加一定量的H2O2，能提高挥发性有机物的去除率及矿化率。当所述的液相介质为水与H2O2的混合物时，两者的配比没有限制，可为任何配比。
优选地，所述的挥发性有机物与所述的液相介质接触的时间小于1s。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)不另外添加化学催化剂和氧化剂即可完成挥发性有机物的有效降解；
(2)不产生臭氧副产物，避免二次污染；
(3)由于挥发性有机物的降解发生于水中，产生的中间产物可立即溶于水中，大大减少了气相中中间产物的排放，中间产物的进一步降解还可提高挥发性有机物的矿化；
(4)挥发性有机物不断通过曝气装置与液体介质混合。对于易溶性的挥发性有机物，可快速实现挥发性有机物向气体的转移和高效降解，而对于难溶性的挥发性有机物，由于气液两相间的平衡，当难溶性挥发性有机物转移至液相中，液相中大量羟基的快速氧化作用使得液相中难溶性挥发性有机物浓度不断减少，从而气相中难溶性挥发性有机物不断向液相中转移，同样地可实现难溶性挥发性有机物的高效降解。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
图1为本发明的用于处理挥发性有机物的装置的结构示意图。
附图标记：1-曝气盘；2-进水口；3-出气口；4-出水口；5-进气口；6-紫外灯悬挂底座；7-真空紫外灯。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本实施例的一种用于处理挥发性有机物的装置包括液相光解室，液相光解室的顶部设有紫外灯悬挂底座，其上安装有5条波长为185nm的真空紫外灯7。液相光解室的底部设有与曝气盘1，该曝气盘为微孔曝气盘。液相光解室的左上部开有进水口2，右上部开有出气口3，左下部开有出水口4，右下部开有进气口2。曝气盘1与进气口2相连。进水口2、出气口3、出水口4和进气口5均有单独的阀门控制其开启和关闭。
利用本实施例的处理挥发性有机物的装置处理挥发性有机物的方法包括以下步骤：
(1)令水由进水口进入上述的处理挥发性有机物的装置，使紫外灯浸没于水中；开启紫外灯；
(2)将50ppm的甲苯通过进气口2和曝气盘1均匀鼓入水中。甲苯在水中经过时被羟基自由基降解和矿化，挥发性有机物最终被转化二氧化碳和水，其中二氧化碳通过出气口3排出。
经测定，甲苯的降解效果可达84％，矿化率可达80％。
实施例2
本实施例的用于处理挥发性有机物的装置的结构与实施例1相同。
利用本实施例的处理挥发性有机物的装置处理挥发性有机物的方法包括以下步骤：
(1)令水由进水口进入上述的处理挥发性有机物的装置，使紫外灯浸没于水中；开启紫外灯；
(2)将50ppm的甲醛通过进气口2和曝气盘1均匀鼓入水中。甲醛在水中经过时被羟基自由基降解和矿化，挥发性有机物最终被转化二氧化碳和水，其中二氧化碳通过出气口3排出。
经测定，甲醛的降解效果可达98％，矿化率可达90％。
本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于处理挥发性有机物的装置，其特征在于：包括液相光解室，所述的液相光解室的顶部设有紫外灯，底部设有曝气盘，所述的液相光解室的上部开有进水口和出气口，下部开有出水口和进气口，所述的曝气盘与所述的进气口相连。
2.根据权利要求1所述的用于处理挥发性有机物的装置，其特征在于：所述的紫外灯安装于位于所述液相光解室的顶部的紫外灯悬挂底座中。
3.根据权利要求1所述的用于处理挥发性有机物的装置，其特征在于：所述的紫外灯为185nm的真空紫外灯。
4.根据权利要求1所述的用于处理挥发性有机物的装置，其特征在于：所述的曝气盘为微孔曝气盘或纳米曝气盘。
5.根据权利要求1所述的用于处理挥发性有机物的装置，其特征在于：所述进水口、出气口、出水口和进气口均有单独的阀门控制。
6.一种利用权利要求1～5所述的用于处理挥发性有机物的装置处理挥发性有机物的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)令液相介质由进水口进入所述的处理挥发性有机物的装置，使紫外灯浸没于所述的液相介质中；开启紫外灯；
(2)令挥发性有机物通过进气口和曝气盘鼓入所述的液相介质中，所述的挥发性有机物在被分解后产生的二氧化碳通过所述的出气口排出。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180119 |