CN107649003A - 一种臭氧微波激发可磁性分离催化剂脱除VOCs的方法及系统 - Google Patents

一种臭氧微波激发可磁性分离催化剂脱除VOCs的方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种臭氧微波激发可磁性分离催化剂脱除VOCs的方法及系统，来自排放源的含VOCs的烟气经除尘冷却后，采用臭氧在烟道中预先氧化一部分VOCs。微波协同可磁性分离催化剂在微波喷雾反应器中活化过氧化物产生羟基和硫酸根自由基，然后将余下的VOCs以及预氧化产生的中间体最终转化为包含可磁性分离催化剂﹑H2O﹑CO2和固体残渣的气固混合物。气固混合物被尾部的喷淋塔洗涤后形成气液固混合物。包含可磁性分离催化剂﹑H2O﹑CO2和固体残渣的气液固混合物进入催化剂磁力分离塔中进行磁力分离回收再生。该系统能够实现VOCs的100％脱除，且脱除过程无二次污染，具有广阔的市场应用前景。

Description

一种臭氧微波激发可磁性分离催化剂脱除VOCs的方法及系统
技术领域
本发明涉及烟气净化领域，具体涉及一种基于臭氧﹑羟基和硫酸根自由基高级氧化脱除VOCs的系统。
背景技术
VOCs是挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds)的英文缩写。VOCs通过呼吸道和皮肤进入人体后，能给人的呼吸、血液、肝脏等器官造成暂时性和永久性病变(例如会引发各种血液病和癌症)。垃圾焚烧和工业生产中会产生各种有机物废气，主要包括各种烃类、醇类、醛类、酸类、酮类和胺类等，这些有机废气会造成大气污染，危害人体健康。随着经济的快速发展和人们环保意识的提高，废气中VOCs脱除问题越来越受到人们的关注。同时国家也制定了相应的法律法规对VOCs的排量作了严格的限制。研究开发VOCs的高效脱除技术已成为世界各国关注的热点问题。
国内外研究人员对废气中VOCs脱除问题作了大量的研究并开发了多种VOCs脱除方法。按照脱除的基本原理，废气中VOCs的脱除方法主要包括催化燃烧法﹑吸附法﹑冷凝回收法﹑直接燃烧法﹑等离子体降解法和吸收法等。催化燃烧法是把废气加热经催化燃烧转化成无害无臭的二氧化碳和水，这种方法起燃温度低、节能、净化率高、操作方便、占地面积少、适用于高温或高浓度的有机废气，但催化剂容易中毒失活，稳定性差。活性炭吸附法脱除效率可达95％，设备简单、投资小，但活性炭更换频繁，增加了装卸、运输、更换等工作程序，导致运行费用增加。直接燃烧法是利用燃气或燃油等辅助燃料燃烧，将混合气体加热，使有害物质在高温作用下分解为无害物质。该方法工艺简单、投资小，适用于高浓度、小风量的废气，但对安全技术、操作要求较高。等离子体降解法具有工艺简单﹑运行方便﹑污染物降解彻底等优点，但是等离子体反应器的高能耗和关键装置的稳定可靠性还有待提高。冷凝回收法适用于有机废气浓度高、温度低、风量小的工况，需要附属冷冻设备，主要应用于制药、化工行业，而印刷企业较少采用，应用范围受到局限。吸收法常用的是物理吸收，即将废气引入吸收液净化，待吸收液饱和后经加热、解析、冷凝回收。这种方法适用于大气量、低温度、低浓度的废气，但需配备加热解析回收装置，设备体积大、投资较高。因此，到目前为止，尽管有多种VOCs脱除技术被开发和利用，但每一种技术几乎都有应用范围的限制和有诸多缺点。因此，继续开发更加经济有效的VOCs脱除技术具有重要的现实意义。
中国专利(ZL 201410247572.X)提出了一种利用吸附﹑冷凝和膜分离相结合的VOCs脱除方法及工艺，但该方法工艺复杂，应用成本高，尤其是尾部的膜分离技术不稳定，难以工业应用。
中国专利(ZL201210263021.3)提出了一种基于吸附﹑脱附﹑精馏和渗透汽化分离的VOCs脱除方法和工艺，但该方法同样具有工艺复杂和应用成本高等不足，难以实现工业应用。
中国专利(ZL201210431594.2)提出了一种利用电解工艺脱除VOCs的方法，但该方法系统和工艺复杂，电极材料容易被腐蚀导致失活，且电耗和运行成本很高。
中国专利(ZL201510190236.0)提出了一种臭氧联合光激发过氧化物的VOCs净化系统。该专利由发明人团队提出，与本发明最大的区别在于该专利均采用了紫外光作为激发源。但我们知道，紫外光在水中的穿透距离极短。有相关报道表明，即使是在纯净水中，254nm短波紫外光的有效传播距离也仅有几厘米，这会导致反应装置难以大型化。此外，实际燃煤烟气中存在颗粒物等杂质会严重阻碍紫外光的传递，进而影响光化学脱除系统的安全高效运行。因此，以上不足严重制约了光化学脱除系统的工业应用。
发明内容
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种臭氧微波激发可磁性分离催化剂脱除VOCs的方法及系统，能够实现VOCs的100％脱除，且脱除过程无二次污染，具有广阔的市场应用前景。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
为实现以上目的，本发明采用的实施方案如下：
一种臭氧微波激发可磁性分离催化剂脱除VOCs的系统，其特征在于：主要包括依次装在烟道上的除尘器﹑冷却器﹑臭氧供应系统﹑微波喷雾反应器﹑喷淋塔和风机，所述微波喷雾反应器内部由石英玻璃隔板分割成若干个微波磁控管安装区和溶液喷雾反应区，所述微波磁控管安装区内安装数个微波磁控管，所述溶液喷雾反应区内设置多个雾化喷嘴，所述雾化喷嘴与溶液/催化剂补充塔相连，所述雾化喷嘴与溶液/催化剂补充塔之间还设置有溶液泵；每个溶液喷雾反应区均带有烟气出口和烟气入口，所述烟气入口和烟气出口分别经由烟气总入口、烟气总出口与烟道连通；每个微波磁控管安装区均具有冷却空气入口﹑冷却空气出口，冷却空气入口﹑冷却空气出口分别与冷却空气总入口、冷却空气总出口连通；
所述喷淋塔还依次与催化剂磁力分离塔﹑汞分离塔﹑中和塔﹑蒸发结晶分离塔相连，所述除尘器与冷却器之间的烟道上设置烟气余热利用旁通管路引流部分烟气，利用烟气的余热为蒸发结晶分离塔提供热量；所述催化剂磁力分离塔还与溶液/催化剂补充塔相连。
进一步地，所述微波喷雾反应器的横向和纵向截面均为矩形，溶液喷雾反应区与微波磁控管安装区依次间隔布置，多个溶液喷雾反应区为并联关系。
进一步地，微波喷雾反应器的最佳总宽度W位于0.2m-9m之间；微波喷雾反应器的最佳总长度L位于0.2m-9m之间；微波喷雾反应器的最佳总高度H位于0.2m-10m之间。
进一步地，每个溶液喷雾反应区的最佳宽度b位于0.2m-1.2m之间；微波磁控管之间的最佳横向间距a在0.1m-1.5m之间；雾化喷嘴的最佳横向布置间距为2a，纵向布置最佳间距为1.5a。
进一步地，臭氧添加口与微波喷雾反应器之间的最佳距离J为0.5m-8m。
臭氧微波激发可磁性分离催化剂脱除VOCs的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：首先将来自排放源的含VOCs的烟气除尘冷却，采用臭氧将部分VOCs在烟道中预先氧化为有机中间体；
步骤2：烟道注入的过氧化物、催化剂，微波协同可磁性分离催化剂在微波喷雾反应器中活化过氧化物产生羟基和硫酸根自由基，同时，臭氧与双氧水也引发链式反应产生羟基自由基；
步骤3：具有强氧化性的硫酸根自由基和羟基自由基可将废气中余下的VOCs氧化为二氧化碳﹑水和固体残渣；
步骤4：反应产生的包含可磁性分离催化剂﹑H2O﹑CO2和固体残渣的气液固混合物进入进入催化剂磁力分离塔中进行磁力分离回收再生，H2O﹑CO2在固体残渣分离塔中经过离心分离后直接排放，而固体残渣进入干燥塔后利用烟气余热利用系统干燥后用于可资源化利用。
进一步地，臭氧的最佳投加浓度在40ppm-1200ppm之间；微波喷雾反应器内的温度控制在20-220℃，过氧化物溶液与烟气的有效液气比为0.2-10L/m3，过氧化物的有效浓度为0.01mol/L-3.0mol/L之间，溶液的pH位于0.2-10.5之间，雾化喷嘴喷出的雾化液滴粒径不大于80微米，微波喷雾反应器内的微波辐射功率密度为50W/m3-2500W/m3，微波辐射功率密度是指微波喷雾反应器内微波的输出功率与反应器空塔体积的比值，单位为瓦/立方米。
进一步地，可磁性分离催化剂的投加量按微波喷雾反应器体积的每立方米投加0.3-5kg，烟气中VOCs的含量不高于20000mg/m3。
进一步地，所述的可磁性分离催化剂包括三氧化二铁(Fe2O3)﹑四氧化三铁(Fe3O4)﹑以及铁与铜﹑钴﹑锰﹑锌构成的复合金属氧化物；所述的过氧化物是双氧水﹑过硫酸铵﹑过一硫酸氢钾复合盐﹑过硫酸钠和过硫酸钾中的一种或两种以上的混合。
进一步地，所述的VOCs包括垃圾焚烧和工业生产中产生的各种有机物废气，以及被划分为VOCs的烃类、醇类、醛类、酸类、酮类和胺类中的一种或多种的混合物。
来自排放源的含VOCs的烟气经除尘冷却后，采用臭氧在烟道中预先氧化一部分VOCs。微波协同可磁性分离催化剂在微波喷雾反应器中活化过氧化物产生羟基和硫酸根自由基，然后将余下的VOCs以及预氧化产生的中间体最终转化为包含可磁性分离催化剂﹑H2O﹑CO2和固体残渣的气固混合物。气固混合物被尾部的喷淋塔洗涤后形成气液固混合物。包含可磁性分离催化剂﹑H2O﹑CO2和固体残渣的气液固混合物进入催化剂磁力分离塔中进行磁力分离回收再生。混合溶液中的H2O和CO2在固体残渣分离塔中经过离心分离后直接排放，而固体残渣进入干燥塔后利用烟气余热利用系统干燥后用于可资源化利用，例如含碳固体残渣与秸秆/煤炭混合后作为燃料用于燃烧发电。该系统能够实现VOCs的100％脱除，且脱除过程无二次污染，具有广阔的市场应用前景。
本发明的优点及显著效果：
本发明采用臭氧微波激发可磁性分离催化剂脱除VOCs，与紫外光不同，微波能够有效穿透固体和液体，且微波在溶液中的穿透距离比紫外光长的多。此外，微波技术在工业和日常生活中已经获得大规模应用，具有很好的工程使用和实践经验。因此，微波活化自由基系统比紫外光活化系统具有高得多的工业化应用前景。本发明所述的系统能实现VOCs的100％脱除，具有工艺简单，脱除工艺稳定性高，设备成熟可靠，运行费用较低，且可对老旧机组进行简单的烟道改造即可实施应用等优势，具有广阔的市场开发和应用前景。
附图说明
图1为微波激发可磁性分离催化剂催化分解过氧化物系统中的自由基测定光谱图，(a)为过一硫酸氢钾复合盐，(b)为双氧水，(c)为过硫酸盐，图中光谱峰代表硫酸根自由基和羟基自由基。
图2是本发明系统的工艺流程图。
图3是微波喷雾反应器内雾化喷嘴和微波磁控管等关键装置的俯视图。
图4是微波喷雾反应器内雾化喷嘴和微波磁控管等关键装置的主视图。
图中：
1-除尘器，2-冷却器，3-烟气余热利用旁通管路，4-微波雾化反应器，5-喷淋塔，6-风机，7-催化剂磁力分离塔，8-汞分离塔，9-中和塔，10-蒸发结晶分离塔，11-溶液/催化剂补充塔，12-溶液泵，13-臭氧供应系统，14-雾化喷嘴，15-微波磁控管，16-石英玻璃隔板。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
本发明所述的臭氧微波激发可磁性分离催化剂脱除VOCs的方法，首先将来自排放源的含VOCs的烟气除尘冷却，采用臭氧将部分VOCs在烟道中按照反应式(1)预先氧化为有机中间体(Intermediates)，
a·O3+bVOCs→cIntermediates (1)
烟道注入的过氧化物，微波(简称MW)协同可磁性分离催化剂(简称Catalyst)在微波喷雾反应器4中活化过氧化物产生羟基和硫酸根自由基，同时，臭氧与双氧水也引发链式反应产生羟基自由基，如反应式(2)-(8)：
2O3+H2O2→2·OH+3O2 (7)
产生的强氧化性的硫酸根自由基和羟基自由基可将废气中余下的VOCs氧化为二氧化碳﹑水和固体残渣，如下反应(9)-(10)所示：
a·OH+bVOCs→cCO2+dH2O+eSolid residue (9)
反应产生的包含可磁性分离催化剂﹑H2O﹑CO2和固体残渣的气液固混合物进入进入催化剂磁力分离塔7中进行磁力分离回收再生，H2O﹑CO2在固体残渣分离塔中经过离心分离后直接排放，而固体残渣进入干燥塔后利用烟气余热利用系统干燥后用于可资源化利用。
本发明所述的臭氧微波激发可磁性分离催化剂脱除VOCs的系统，如图2所示，主要包括依次装在烟道上的除尘器1﹑冷却器2﹑臭氧供应系统13﹑微波喷雾反应器4﹑喷淋塔5和风机6。如图3、图4所示，所述微波喷雾反应器4内部由石英玻璃隔板16分割成若干个微波磁控管15安装区和溶液喷雾反应区，所述微波磁控管15安装区内安装数个微波磁控管15，所述溶液喷雾反应区内设置多个雾化喷嘴14，所述雾化喷嘴14与溶液/催化剂补充塔11相连，所述雾化喷嘴14与溶液/催化剂补充塔11之间还设置有溶液泵12；每个溶液喷雾反应区均带有烟气出口和烟气入口，所述烟气入口和烟气出口分别经由烟气总入口、烟气总出口与烟道连通；每个微波磁控管15安装区均具有冷却空气入口﹑冷却空气出口，冷却空气入口﹑冷却空气出口分别与冷却空气总入口、冷却空气总出口连通；所述微波喷雾反应器4的横向和纵向截面均为矩形，溶液喷雾反应区与微波磁控管15安装区依次间隔布置，多个溶液喷雾反应区为并联关系。微波喷雾反应器4的最佳总宽度W位于0.2m-9m之间；微波喷雾反应器4的最佳总长度L位于0.2m-9m之间；微波喷雾反应器4的最佳总高度H位于0.2m-10m之间。每个溶液喷雾反应区的最佳宽度b位于0.2m-1.2m之间；微波磁控管15之间的最佳横向间距a在0.1m-1.5m之间；雾化喷嘴14的最佳横向布置间距为2a，纵向布置最佳间距为1.5a。臭氧添加口与微波喷雾反应器4之间的最佳距离J为0.1m-5m。
所述喷淋塔5还依次与催化剂磁力分离塔7﹑汞分离塔8﹑中和塔9﹑蒸发结晶分离塔10相连，所述除尘器1与冷却器2之间的烟道上设置烟气余热利用旁通管路3引流部分烟气，利用烟气的余热为蒸发结晶分离塔10提供热量；所述催化剂磁力分离塔7还与溶液/催化剂补充塔11相连。
臭氧的最佳投加浓度在40ppm-1200ppm之间；微波喷雾反应器4内的最佳温度应控制在20-220℃，过氧化物溶液与烟气的最佳有效液气比为0.2-10L/m3，过氧化物的最佳有效浓度为0.01mol/L-3.0mol/L之间，溶液的最佳pH位于0.2-10.5之间，雾化喷嘴14喷出的雾化液滴粒径不大于80微米，微波喷雾反应器4内的最佳微波辐射功率密度为50W/m3-2500W/m3，所述微波辐射功率密度是指微波喷雾反应器4内微波的输出功率与反应器空塔体积的比值，单位为瓦/立方米。可磁性分离催化剂的投加量按微波喷雾反应器4体积的每立方米投加0.3-5kg，烟气中VOCs的含量不高于20000mg/m3。所述的可磁性分离催化剂包括三氧化二铁﹑四氧化三铁，以及铁与铜﹑钴﹑锰﹑锌构成的复合金属氧化物，例如CoFe2O4﹑CuFe2O4﹑MnFe2O4﹑ZnFe2O4以及由以上所述两种以上金属氧化物组合形成的多金属复合金催化剂。所述的过氧化物是双氧水﹑过硫酸铵﹑过一硫酸氢钾复合盐﹑过硫酸钠和过硫酸钾中的一种或两种以上的混合。
实施例1.
废气中甲苯含量为400mg/m3，臭氧浓度为200ppm，烟气温度为120℃，过一硫酸氢钾复合盐的摩尔浓度为0.2mol/L，溶液pH为3.8，催化剂CoFe2O4的投加量为每立方米0.2kg，微波辐射功率密度为300W/m3，液气比为3L/m3。小试结果为：烟气中甲苯的脱除效率为42.8％。
实施例2.
废气中甲苯含量为400mg/m3，臭氧浓度为300ppm，烟气温度为120℃，过一硫酸氢钾复合盐的摩尔浓度为0.3mol/L，溶液pH为3.8，催化剂CoFe2O4的投加量为每立方米0.3kg，微波辐射功率密度为600W/m3，液气比为3L/m3。小试结果为：烟气中甲苯的脱除效率为54.1％。
实施例3.
废气中甲苯含量为400mg/m3，臭氧浓度为300ppm，烟气温度为120℃，过一硫酸氢钾复合盐的摩尔浓度为0.6mol/L，溶液pH为3.8，催化剂CoFe2O4的投加量为每立方米0.4kg，微波辐射功率密度为900W/m3，液气比为5L/m3。小试结果为：烟气中甲苯的脱除效率为85.9％。
实施例4.
废气中甲苯含量为400mg/m3，臭氧浓度为300ppm，烟气温度为120℃，过一硫酸氢钾复合盐的摩尔浓度为0.9mol/L，溶液pH为3.8，催化剂CoFe2O4的投加量为每立方米0.5kg，微波辐射功率密度为1200W/m3，液气比为5L/m3。小试结果为：烟气中甲苯的脱除效率为100％。
实施例5.
废气中对二甲苯含量为400mg/m3，臭氧浓度为200ppm，烟气温度为120℃，过一硫酸氢钾复合盐的摩尔浓度为0.4mol/L，溶液pH为3.8，催化剂CoFe2O4的投加量为每立方米0.3kg，微波辐射功率密度为400W/m3，液气比为3L/m3。小试结果为：烟气中对二甲苯的脱除效率为46.3％。
实施例6.
废气中甲苯含量为400mg/m3，臭氧浓度为300ppm，烟气温度为120℃，过一硫酸氢钾复合盐的摩尔浓度为0.5mol/L，溶液pH为3.8，催化剂CoFe2O4的投加量为每立方米0.4kg，微波辐射功率密度为700W/m3，液气比为3L/m3。小试结果为：烟气中对二甲苯的脱除效率为62.9％。
实施例7.
废气中甲苯含量为400mg/m3，臭氧浓度为300ppm，烟气温度为120℃，过一硫酸氢钾复合盐的摩尔浓度为0.6mol/L，溶液pH为3.8，催化剂CoFe2O4的投加量为每立方米0.6kg，微波辐射功率密度为900W/m3，液气比为5L/m3。小试结果为：烟气中对二甲苯的脱除效率为93.3％。
实施例8.
废气中甲苯含量为400mg/m3，臭氧浓度为300ppm，烟气温度为120℃，过一硫酸氢钾复合盐的摩尔浓度为1.1mol/L，溶液pH为3.8，催化剂CoFe2O4的投加量为每立方米0.8kg，微波辐射功率密度为1200W/m3，液气比为5L/m3。小试结果为：烟气中对二甲苯的脱除效率为100％。
实施例9.
废气中甲苯含量为400mg/m3，臭氧浓度为200ppm，烟气温度为120℃，过硫酸钠的摩尔浓度为0.2mol/L，溶液pH为3.8，催化剂CuFe2O4的投加量为每立方米0.2kg，微波辐射功率密度为300W/m3，液气比为3L/m3。小试结果为：烟气中对二甲苯的脱除效率为42.8％。
实施例10.
废气中甲苯含量为400mg/m3，臭氧浓度为300ppm，烟气温度为120℃，过硫酸钠的摩尔浓度为0.3mol/L，溶液pH为3.8，催化剂CuFe2O4的投加量为每立方米0.3kg，微波辐射功率密度为600W/m3，液气比为3L/m3。小试结果为：烟气中对二甲苯的脱除效率为54.1％。
实施例11.
废气中甲苯含量为400mg/m3，臭氧浓度为300ppm，烟气温度为120℃，过硫酸钠的摩尔浓度为0.6mol/L，溶液pH为3.8，催化剂CuFe2O4的投加量为每立方米0.4kg，微波辐射功率密度为900W/m3，液气比为5L/m3。小试结果为：烟气中对二甲苯的脱除效率为85.9％。
实施例12.
废气中甲苯含量为400mg/m3，臭氧浓度为300ppm，烟气温度为120℃，过硫酸钠的摩尔浓度为0.9mol/L，溶液pH为3.8，催化剂CuFe2O4的投加量为每立方米0.5kg，微波辐射功率密度为1200W/m3，液气比为5L/m3。小试结果为：烟气中对二甲苯的脱除效率为100％。
经过以上实施例的综合对比可知，实施例4，8和12具有最佳的脱除效果，脱除效率均达到100％，可作为最佳实施例参照使用。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种臭氧微波激发可磁性分离催化剂脱除VOCs的系统，其特征在于：主要包括依次装在烟道上的除尘器(1)﹑冷却器(2)﹑臭氧供应系统(13)﹑微波喷雾反应器(4)﹑喷淋塔(5)和风机(6)，所述微波喷雾反应器(4)内部由石英玻璃隔板(16)分割成若干个微波磁控管(15)安装区和溶液喷雾反应区，所述微波磁控管(15)安装区内安装数个微波磁控管(15)，所述溶液喷雾反应区内设置多个雾化喷嘴(14)，所述雾化喷嘴(14)与溶液/催化剂补充塔(11)相连，所述雾化喷嘴(14)与溶液/催化剂补充塔(11)之间还设置有溶液泵(12)(12)；每个溶液喷雾反应区均带有烟气出口和烟气入口，所述烟气入口和烟气出口分别经由烟气总入口、烟气总出口与烟道连通；每个微波磁控管(15)安装区均具有冷却空气入口﹑冷却空气出口，冷却空气入口﹑冷却空气出口分别与冷却空气总入口、冷却空气总出口连通；
所述喷淋塔(5)还依次与催化剂磁力分离塔(7)﹑汞分离塔(8)﹑中和塔(9)﹑蒸发结晶分离塔(10)相连，所述除尘器(1)与冷却器(2)之间的烟道上设置烟气余热利用旁通管路(3)引流部分烟气，利用烟气的余热为蒸发结晶分离塔(10)提供热量；所述催化剂磁力分离塔(7)还与溶液/催化剂补充塔(11)相连。
2.根据权利要求1所述的臭氧微波激发可磁性分离催化剂脱除VOCs的系统，其特征在于：所述微波喷雾反应器(4)的横向和纵向截面均为矩形，溶液喷雾反应区与微波磁控管(15)安装区依次间隔布置，多个溶液喷雾反应区为并联关系。
3.根据权利要求1所述的臭臭氧微波激发可磁性分离催化剂脱除VOCs的系统，其特征在于：微波喷雾反应器(4)的最佳总宽度W位于0.2m-9m之间；微波喷雾反应器(4)的最佳总长度L位于0.2m-9m之间；微波喷雾反应器(4)的最佳总高度H位于0.2m-10m之间。
4.根据权利要求1所述的臭氧微波激发可磁性分离催化剂脱除VOCs的系统，其特征在于：每个溶液喷雾反应区的最佳宽度b位于0.2m-1.2m之间；微波磁控管(15)之间的最佳横向间距a在0.1m-1.5m之间；雾化喷嘴(14)的最佳横向布置间距为2a，纵向布置最佳间距为1.5a。
5.根据权利要求1所述的臭氧微波激发可磁性分离催化剂脱除VOCs的系统，其特征在于：臭氧添加口与微波喷雾反应器(4)之间的最佳距离J为0.5m-8m。
6.臭氧微波激发可磁性分离催化剂脱除VOCs的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：首先将来自排放源的含VOCs的烟气除尘冷却，采用臭氧将部分VOCs在烟道中预先氧化为有机中间体；
步骤2：烟道注入的过氧化物、催化剂，微波协同可磁性分离催化剂在微波喷雾反应器(4)中活化过氧化物产生羟基和硫酸根自由基，同时，臭氧与双氧水也引发链式反应产生羟基自由基；
步骤3：具有强氧化性的硫酸根自由基和羟基自由基可将废气中余下的VOCs氧化为二氧化碳﹑水和固体残渣；
步骤4：反应产生的包含可磁性分离催化剂﹑H2O﹑CO2和固体残渣的气液固混合物进入进入催化剂磁力分离塔(7)中进行磁力分离回收再生，H2O﹑CO2在固体残渣分离塔中经过离心分离后直接排放，而固体残渣进入干燥塔后利用烟气余热利用系统干燥后用于可资源化利用。
7.根据权利要求6所述的臭氧微波激发可磁性分离催化剂脱除VOCs的方法，其特征在于：臭氧的最佳投加浓度在40ppm-1200ppm之间；微波喷雾反应器(4)内的温度控制在20-220℃，过氧化物溶液与烟气的有效液气比为0.2-10L/m3，过氧化物的有效浓度为0.01mol/L-3.0mol/L之间，溶液的pH位于0.2-10.5之间，雾化喷嘴(14)喷出的雾化液滴粒径不大于80微米，微波喷雾反应器(4)内的微波辐射功率密度为50W/m3-2500W/m3，微波辐射功率密度是指微波喷雾反应器(4)内微波的输出功率与反应器空塔体积的比值，单位为瓦/立方米。
8.根据权利要求6所述的臭氧微波激发可磁性分离催化剂脱除VOCs的方法，其特征在于：可磁性分离催化剂的投加量按微波喷雾反应器(4)体积的每立方米投加0.3-5kg，烟气中VOCs的含量不高于20000mg/m3。
9.根据权利要求6所述的臭氧微波激发可磁性分离催化剂脱除VOCs的方法，其特征在于：所述的可磁性分离催化剂包括三氧化二铁(Fe2O3)﹑四氧化三铁(Fe3O4)﹑以及铁与铜﹑钴﹑锰﹑锌构成的复合金属氧化物；所述的过氧化物是双氧水﹑过硫酸铵﹑过一硫酸氢钾复合盐﹑过硫酸钠和过硫酸钾中的一种或两种以上的混合。
10.根据权利要求6所述的臭氧微波激发可磁性分离催化剂脱除VOCs的方法，其特征在于：所述的VOCs包括垃圾焚烧和工业生产中产生的各种有机物废气，以及被划分为VOCs的烃类、醇类、醛类、酸类、酮类和胺类中的一种或多种的混合物。
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