CN107694306B - 一种臭氧协同微波诱导自由基的VOCs降解方法及系统 - Google Patents

一种臭氧协同微波诱导自由基的VOCs降解方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN107694306B
CN107694306B CN201710914036.4A CN201710914036A CN107694306B CN 107694306 B CN107694306 B CN 107694306B CN 201710914036 A CN201710914036 A CN 201710914036A CN 107694306 B CN107694306 B CN 107694306B
Authority
CN
China
Prior art keywords
microwave
flue gas
vocs
solution
reactor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710914036.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107694306A (zh
Inventor
刘杨先
王燕
徐文
王智化
张军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu University
Original Assignee
Jiangsu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University filed Critical Jiangsu University
Priority to CN201710914036.4A priority Critical patent/CN107694306B/zh
Publication of CN107694306A publication Critical patent/CN107694306A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107694306B publication Critical patent/CN107694306B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/75—Multi-step processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/38—Removing components of undefined structure
    • B01D53/44—Organic components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/10—Oxidants
    • B01D2251/106—Peroxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/708—Volatile organic compounds V.O.C.'s
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/80—Employing electric, magnetic, electromagnetic or wave energy, or particle radiation
    • B01D2259/806—Microwaves
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

本发明涉及一种臭氧协同微波诱导自由基的VOCs降解方法及系统；所述系统设有微波喷淋反应器，所述来自排放源的含VOCs废气经除尘冷却后，采用臭氧在烟道中预先氧化一部分VOCs为中间体；微波在微波喷淋反应器中活化过硫酸盐产生羟基和硫酸根自由基将余下的VOCs以及预氧化产生的中间体氧化为H2O﹑CO2和固体残渣混合溶液；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；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

一种臭氧协同微波诱导自由基的VOCs降解方法及系统
技术领域
本发明涉及废气净化领域，具体涉及一种臭氧协同微波诱导自由基的VOCs降解方法及系统。
背景技术
VOCs(挥发性有机化合物)通过呼吸道和皮肤进入人体后，能给人的呼吸道、血液、肝脏等器官造成暂时性或永久性病变(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和前沿问题。
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。其中，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。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的技术缺陷，提供一种臭氧协同微波诱导自由基的VOCs降解系统及降解方法；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。
为实现以上目的，本发明采用的实施方案如下：
本发明首先提供一种臭氧协同微波诱导自由基的VOCs降解系统，所述系统依次包括装在烟道上的除尘器、冷却器、臭氧发生器、微波喷淋反应器、固体残渣分离塔、风机和干燥塔；其中，来自排放源的含VOCs废气经除尘冷却后，经臭氧发生器进入微波喷淋反应器处理，处理后的烟气经风机鼓动排出，产生的中间氧化气体和固体残渣混合溶液首先进入固体残渣分离塔中经过离心分离后直接排放，固体残渣进入干燥塔经过烟气余热利用系统处理后循环利用。
其中，所述的微波喷淋反应器包括溶液喷淋反应区﹑冷却空气入口﹑冷却空气出口﹑烟气入口﹑烟气出口﹑总烟气入口﹑总烟气出口﹑冷却空气总入口﹑微波磁控管安装区﹑石英玻璃隔板、氧化剂补充塔、溶液泵；
所述的微波喷淋反应器由多个溶液喷淋反应区并联构成，所述溶液喷淋反应区与微波磁控管安装区依次间隔布置，2个区域中间由石英玻璃隔板隔开；
所述烟气入口和烟气出口分别位于溶液喷淋反应区的两侧；所述溶液喷淋反应区中间并列设置有多个喷嘴；所述喷嘴通过溶液泵连接氧化剂补充塔，所述氧化剂为过硫酸盐溶液；所述总烟气入口连通各个烟气入口，总烟气出口连通各个烟气出口，总烟气入口和总烟气出口分别与烟道连通。
所述冷却空气入口和冷却空气出口分别位于每个微波磁控管安装区的两侧；所述微波磁控管安装区安装有多个微波磁控管；所述冷却空气入口分别连通冷却空气总入口和冷却空气出口。
所述微波喷淋反应器底部设置有产物出口和循环液出口；所述产物出口与固体残渣分离塔连接，循环液出口与氧化剂补充塔连接。
所述臭氧协同微波诱导自由基的VOCs降解系统还设置有干燥塔，所述固体残渣分离塔与干燥塔连接；所述除尘器与冷却器之间的烟道上设置烟气余热利用系统，引流部分烟气，利用烟气余热为干燥塔提供热量。
所述微波喷淋反应器的总宽度W位于0.2m-10m之间；微波喷淋反应器的总长度L位于0.2m-10m之间；微波喷淋反应器的总高度H位于0.2m-12m之间。
所述溶液喷淋反应区的宽度b位于0.1m-0.8m之间。
所述微波磁控管之间的横向间距a在0.1m-0.8m之间；所述喷嘴的横向布置间距为2a，纵向布置间距为1.5a。
所述喷嘴喷出的雾化液滴粒径不大于80微米，微波喷淋反应器内的微波辐射功率密度为20W/m3-2500W/m3。(微波辐射功率密度是指微波喷淋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)。
本发明还提供一种臭氧协同微波诱导自由基的VOCs降解方法，所述方法具体操作如下：
(1)来自排放源的含VOCs废气经除尘冷却后，通过臭氧发生器预先氧化一部分VOCs为中间体通过烟道进入微波喷淋反应器；
(2)氧化剂补充塔中的过硫酸盐经溶液泵进入微波喷淋反应器，经来自微波磁控管的微波活化过硫酸盐产生羟基和硫酸根自由基，将含VOCs废气中余下的VOCs以及预氧化产生的中间体氧化为H2O﹑CO2和固体残渣混合溶液；
(3)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，混合溶液中的固体残渣进入干燥塔干燥后可资源化利用。
所述干燥塔中所需热量由烟气余热利用系统提供。
其中，所述的臭氧最佳投加浓度在50ppm-2000ppm之间；
所述微波喷淋反应器内的温度应控制在25-160℃；
所述过硫酸盐溶液与烟气的有效液气比为2-25L/m3，过硫酸盐的有效浓度为0.05mol/L-2.5mol/L之间，溶液的pH位于0.1-9.9之间；所述废中VOCs的含量不高于10000mg/m3；
所述的过硫酸盐是过硫酸钾﹑过硫酸铵和过硫酸钠中的一种或两种以上的混合。
所述的排放源是燃煤锅炉﹑工业窑路﹑垃圾焚烧炉或者化工装置中的任何一种。
所述的VOCs(挥发性有机化合物)包括垃圾焚烧和工业生产中产生的各种有机物废气，包括各种被划分为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。
本发明系统的反应过程具体为：
(1)臭氧具有很强的氧化性，因此在烟道中投加臭氧后会发生如下(1)的氧化反应。通过该预氧化反应，烟气中的部分VOCs会被氧化为有机中间体(Intermediates)：
a·O3+bVOCs→cIntermediates (1)
式中，a,b,c，分别代表方程中反应物和产物的化学反应计量系数。
(2)微波(MW)可有效活化过硫酸盐(过硫酸铵﹑过硫酸钾和过硫酸钠)和臭氧产生高活性的硫酸根自由基和羟基自由基。具体反应过程可用如下方程(2)-(5)表示。如图1所示，采用电子自旋共振光普仪成功测定到了脱除的系统中产生的硫酸根自由基和羟基自由基，从而证实了以上所述的基本原理。
O3+MW——→·O+O2 (4)
·O+H2O→·OH+·OH (5)
(3)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的VOCs氧化为二氧化碳﹑水和固体残渣(主要是有机残炭)，如下反应(6)-(7)所示：
a·OH+bVOCs→cCO2+dH2O+eSolid residue (6)
式中，a,b,c,d，分别代表方程中反应物和产物的化学反应计量系数。
(4)反应产生的包含H2O﹑CO2和固体残渣的气液固混合物进入分离塔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：
(1)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，而本发明提出的工艺相对简单，设备成熟可靠，具有良好的市场开发和应用前景。
(2)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，而本发明提出的工艺相对更加简单可靠，具有更好的开发前景。
(3)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。本发明采用臭氧微波激发可磁性分离催化剂脱除VOCs系统具有系统简单，脱除工艺稳定性高，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。
(4)中国专利(ZL201510190236.0)提出了一种臭氧联合光激发过硫酸盐的VOCs净化系统。该专利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。但众所周知知道，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。本发明所述微波活化脱除系统能够有效克服以上所述的技术难题。与紫外光不同的是，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(与微波炉加热食物原理相似)。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，具有广阔的市场开发和应用前景。
附图说明
图1是臭氧协同微波诱导自由基的VOCs降解系统中的自由基测定结果图。
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布置图(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布置图(主视图)。
图中，1-排放源，2-烟道，3-除尘器，4-冷却器，5-微波喷淋反应器，6-固体残渣分离塔，7-溶液泵，8-氧化剂补充塔，9-风机，10-烟囱，11-臭氧发生器，12-干燥塔，13-烟气余热利用系统；
其中，501-总烟气入口，502-总烟气出口，503-喷嘴，504-微波磁控管，505倾斜槽，506-溶液，507-循环液出口，508-产物出口，509-冷却空气总入口，510-冷却空气入口，511-冷却空气出口,512-烟气入口，513-烟气出口，514-微波喷淋反应器壁面，515-溶液喷淋反应区，516-微波磁控管安装区，517-石英玻璃隔板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步描述，以便本领域技术更好的理解本发明的技术方案。
实施例1：
如图2、3、3所示，一种臭氧协同微波诱导自由基的VOCs降解系统，所述系统依次包括装在烟道上的除尘器、冷却器、臭氧发生器、微波喷淋反应器、固体残渣分离塔、风机和干燥塔；其中，来自排放源的含VOCs废气经除尘冷却后，经臭氧发生器11进入微波喷淋反应器5处理，处理后的烟气经风机9鼓动排出，产生的中间氧化气体和固体残渣混合溶液首先进入固体残渣分离塔6中经过离心分离后直接排放，固体残渣进入干燥塔12经过烟气余热利用系统13处理后循环利用。
其中，所述的微波喷淋反应器包括溶液喷淋反应区515﹑冷却空气入口510﹑冷却空气出口511﹑烟气入口512﹑烟气出口513﹑总烟气入口501﹑总烟气出口502﹑冷却空气总入口511﹑微波磁控管安装区516﹑石英玻璃隔板517、氧化剂补充塔8、溶液泵7；
所述的微波喷淋反应器5由多个溶液喷淋反应区515并联构成，所述溶液喷淋反应区515与微波磁控管安装区516依次间隔布置，2个区域中间由石英玻璃隔板517隔开；
所述烟气入口512和烟气出口513分别位于溶液喷淋反应区515的两侧；所述溶液喷淋反应区515中间并列设置有多个喷嘴503；所述喷嘴503通过溶液泵7连接氧化剂补充塔8，所述氧化剂为过硫酸铵溶液；
所述冷却空气入口510和冷却空气出口511分别位于微波磁控管安装区516的两侧；所述微波磁控管安装区516安装有多个微波磁控管504；所述冷却空气入口509分别连通冷却空气总入口509和冷却空气出口511。
所述总烟气入口501连通各个烟气入口512，总烟气出口502连通各个烟气出口513，总烟气入口501和总烟气出口502分别与烟道2连通。
所述系统还设置有干燥塔，所述固体残渣分离塔与干燥塔连接；所述除尘器3与冷却器4之间的烟道2上设置烟气余热利用系统13，引流部分烟气，利用烟气余热为干燥塔12提供热量。
所述微波喷淋反应器5底部设置有倾斜槽505，所述倾斜槽505底部设置有产物出口508和循环液出口507；所述产物出口508与固体残渣分离塔6连接，循环液出口507与氧化剂补充塔8连接。
所述微波喷淋反应器5的总宽度W位于0.2m-10m之间；微波喷淋反应器5的总长度L位于0.2m-10m之间；微波喷淋反应器5的总高度H位于0.2m-12m之间。
所述溶液喷淋反应区515的宽度b位于0.1m-0.8m之间。
所述微波磁控管504之间的横向间距a在0.1m-0.8m之间；所述喷嘴503的横向布置间距为2a，纵向布置间距为1.5a。
所述喷嘴503喷出的雾化液滴粒径不大于80微米，微波喷淋反应器5内的微波辐射功率密度为20W/m3-2500W/m3。(微波辐射功率密度是指微波喷淋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)。
基于上述系统，提供一种臭氧协同微波诱导自由基的VOCs降解方法，所述方法具体操作如下：
(1)来自排放源的含VOCs废气经除尘冷却后，通过臭氧发生器预先氧化一部分VOCs为中间体通过烟道进入微波喷淋反应器；
(2)氧化剂补充塔中的过硫酸盐经溶液泵进入微波喷淋反应器，经来自微波磁控管的微波活化过硫酸盐产生羟基和硫酸根自由基，将含VOCs废气中余下的VOCs以及预氧化产生的中间体氧化为H2O﹑CO2和固体残渣混合溶液；
(3)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，混合溶液中的固体残渣进入干燥塔干燥后可资源化利用。所述干燥塔中所需热量由烟气余热利用系统提供。
其中，所述的臭氧最佳投加浓度在50ppm-2000ppm之间；
所述微波喷淋反应器内的温度应控制在25-160℃；
所述过硫酸盐溶液与烟气的有效液气比为2-25L/m3，过硫酸盐的有效浓度为0.05mol/L-2.5mol/L之间，溶液的pH位于0.1-9.9之间；所述废中VOCs的含量不高于10000mg/m3；
所述的过硫酸盐是过硫酸钾﹑过硫酸铵和过硫酸钠中的一种或两种以上的混合。
所述的排放源是燃煤锅炉﹑工业窑路﹑垃圾焚烧炉或者化工装置中的任何一种。
所述的VOCs(挥发性有机化合物)包括垃圾焚烧和工业生产中产生的各种有机物废气，包括各种被划分为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。
实施例2：
废气中甲苯含量为400mg/m3，臭氧浓度为100ppm，烟气温度为40℃，过硫酸铵的摩尔浓度为0.1mol/L，溶液pH为3.8，微波辐射功率密度为300W/m3，液气比为2L/m3。小试结果为：脱除效率为30.1％。
实施例3：
废气中甲苯含量为400mg/m3，臭氧浓度为100ppm，烟气温度为40℃，过硫酸铵的摩尔浓度为0.2mol/L，溶液pH为3.8，微波辐射功率密度为300W/m3，液气比为2L/m3。小试结果为：脱除效率为50.9％。
实施例4：
废气中甲苯含量为400mg/m3，臭氧浓度为150ppm，烟气温度为40℃，过硫酸铵的摩尔浓度为0.2mol/L，溶液pH为3.8，微波辐射功率密度为300W/m3，液气比为2L/m3。小试结果为：脱除效率为69.8％。
实施例5：
废气中甲苯含量为400mg/m3，臭氧浓度为150ppm，烟气温度为40℃，过硫酸铵的摩尔浓度为0.3mol/L，溶液pH为3.8，微波辐射功率密度为500W/m3，液气比为2L/m3。小试结果为：脱除效率为88.7％。
实施例6：
废气中甲苯含量为400mg/m3，臭氧浓度为150ppm，烟气温度为40℃，过硫酸铵的摩尔浓度为0.3mol/L，溶液pH为3.8，微波辐射功率密度为500W/m3，液气比为4L/m3。小试结果为：脱除效率为100％。
实施例7：
废气中二甲苯含量为400mg/m3，臭氧浓度为150ppm，烟气温度为40℃，过硫酸铵的摩尔浓度为0.1mol/L，溶液pH为3.8，微波辐射功率密度为300W/m3，液气比为2.5L/m3。小试结果为：脱除效率为29.7％。
实施例8：
废气中二甲苯含量为600mg/m3，臭氧浓度为200ppm，烟气温度为40℃，过硫酸铵的摩尔浓度为0.1mol/L，溶液pH为3.8，微波辐射功率密度为300W/m3，液气比为2.5L/m3。小试结果为：脱除效率为45.1％。
实施例9：
废气中二甲苯含量为600mg/m3，臭氧浓度为200ppm，烟气温度为40℃，过硫酸铵的摩尔浓度为0.3mol/L，溶液pH为3.8，微波辐射功率密度为300W/m3，液气比为2.5L/m3。小试结果为：脱除效率为63.3％。
实施例10：
废气中二甲苯含量为600mg/m3，臭氧浓度为200ppm，烟气温度为40℃，过硫酸铵的摩尔浓度为0.5mol/L，溶液pH为3.8，微波辐射功率密度为500W/m3，液气比为2.5L/m3。小试结果为：脱除效率为81.1％。
实施例11：
废气中二甲苯含量为600mg/m3，臭氧浓度为200ppm，烟气温度为40℃，过硫酸铵的摩尔浓度为0.5mol/L，溶液pH为3.8，微波辐射功率密度为500W/m3，液气比为3.5L/m3。小试结果为：脱除效率为90.7％。
实施例12：
废气中二甲苯含量为600mg/m3，臭氧浓度为250ppm，烟气温度为40℃，过硫酸铵的摩尔浓度为0.5mol/L，溶液pH为3.8，微波辐射功率密度为500W/m3，液气比为3.5L/m3。小试结果为：脱除效率为98.2％。
实施例13：
废气中二甲苯含量为600mg/m3，臭氧浓度为250ppm，烟气温度为40℃，过硫酸铵的摩尔浓度为0.5mol/L，溶液pH为3.8，微波辐射功率密度为500W/m3，液气比为4.5L/m3。小试结果为：脱除效率为100％。
经过以上实施例的综合对比可知，实施例6和13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。

Claims (10)

1.一种臭氧协同微波诱导自由基的VOCs降解系统，其特征在于，所述系统依次包括装在烟道（2）上的除尘器（3）、冷却器（4）、臭氧发生器（11）、微波喷淋反应器（5）、固体残渣分离塔（6）、风机（9），所述的微波喷淋反应器（5）包括溶液喷淋反应区（515）﹑冷却空气入口（510）﹑冷却空气出口﹑烟气入口（512）﹑烟气出口（513）﹑总烟气入口（501）﹑总烟气出口（502）﹑冷却空气总入口（509）﹑微波磁控管安装区（516）﹑石英玻璃隔板（517）、氧化剂补充塔（8）、溶液泵（7）；
所述的微波喷淋反应器（5）由多个溶液喷淋反应区（515）并联构成，所述溶液喷淋反应区（515）与微波磁控管安装区（516）依次间隔布置，2个区域中间由石英玻璃隔板（517）隔开；
所述烟气入口（512）和烟气出口（513）分别位于溶液喷淋反应区（515）的两侧；所述溶液喷淋反应区（515）中间并列设置有多个喷嘴（503）；所述喷嘴（503）通过溶液泵（7）连接氧化剂补充塔（8），所述氧化剂为过硫酸铵溶液；所述总烟气入口（501）连通各个烟气入口（512），总烟气出口（502）连通各个烟气出口（513），总烟气入口（501）和总烟气出口（502）分别与烟道（2）连通；
所述冷却空气入口（510）和冷却空气出口（511）分别位于微波磁控管安装区（516）
的两侧；所述微波磁控管安装区（516）安装有多个微波磁控管（504）；所述冷却空气入口（510）分别连通冷却空气总入口（509）和冷却空气出口（511）；
微波喷淋反应器内的微波辐射功率密度为20 W/m3- 2500 W/m3；
氧化剂补充塔中的过硫酸盐经溶液泵进入微波喷淋反应器，经来自微波磁控管的微波活化过硫酸盐产生羟基和硫酸根自由基，将含VOCs废气中余下的VOCs以及预氧化产生的中间体氧化为H2O﹑CO2和固体残渣混合溶液。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微波喷淋反应器（5）底部设置有倾斜槽（505），所述倾斜槽（505）底部设置有产物出口（508）和循环液出口（507）；所述产物出口（508）与固体残渣分离塔（6）连接，循环液出口（507）与氧化剂补充塔（8）连接。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还设置有干燥塔（12），所述固体残渣分离塔（6）与干燥塔（12）连接；所述除尘器（3）与冷却器（4）之间的烟道（2）上设置烟气余热利用系统（13），引流部分烟气，利用烟气余热为干燥塔（12）提供热量。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微波喷淋反应器（5）的总宽度W位于0.2m-10m之间；微波喷淋反应器（5）的总长度L位于0.2m-10m之间；微波喷淋反应器（5）的总高度H位于0.2m-12m之间。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述溶液喷淋反应区（515）的宽度b位于0.1m-0.8m之间；所述微波磁控管（504）之间的横向间距a在0.1m-0.8m之间；所述喷嘴（503）的横向布置间距为2a，纵向布置间距为1.5a。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述喷嘴（503）喷出的雾化液滴粒径不大于80微米。
7.一种臭氧协同微波诱导自由基的VOCs降解方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1所述的系统，具体操作如下：
（1）来自排放源的含VOCs废气经除尘冷却后，通过臭氧发生器预先氧化一部分VOCs为中间体通过烟道进入微波喷淋反应器；
（2）氧化剂补充塔中的过硫酸盐经溶液泵进入微波喷淋反应器，经来自微波磁控管的微波活化过硫酸盐产生羟基和硫酸根自由基，将含VOCs废气中余下的VOCs以及预氧化产生的中间体氧化为H2O﹑CO2和固体残渣混合溶液；
（3）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，混合溶液中的固体残渣进入干燥塔后干燥经利用烟气余热利用系统处理后可资源化利用。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述臭氧投加浓度在50ppm-2000ppm之间；所述微波喷淋反应器内的温度应控制在25-160℃。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述过硫酸盐溶液与烟气的有效液气比为2-25 L/m3，过硫酸盐的有效浓度为0.05mol/L-2.5mol/L之间，溶液的pH位于0.1-9.9之间；所述废中VOCs的含量不高于10000mg/m3。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的过硫酸盐是过硫酸钾﹑过硫酸铵和过硫酸钠中的一种或两种以上的混合。
CN201710914036.4A 2017-09-30 2017-09-30 一种臭氧协同微波诱导自由基的VOCs降解方法及系统 Active CN107694306B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710914036.4A CN107694306B (zh) 2017-09-30 2017-09-30 一种臭氧协同微波诱导自由基的VOCs降解方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710914036.4A CN107694306B (zh) 2017-09-30 2017-09-30 一种臭氧协同微波诱导自由基的VOCs降解方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107694306A CN107694306A (zh) 2018-02-16
CN107694306B true CN107694306B (zh) 2019-12-31

Family

ID=61175784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710914036.4A Active CN107694306B (zh) 2017-09-30 2017-09-30 一种臭氧协同微波诱导自由基的VOCs降解方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107694306B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108854519A (zh) * 2018-06-25 2018-11-23 殷衡 一种等离子体结合过硫酸盐的VOCs气体处理方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN204637946U (zh) * 2015-04-21 2015-09-16 南京朗洁环保科技有限公司 一种臭氧预氧化联合光激发过氧化物的VOCs净化系统
CN107051142A (zh) * 2017-04-06 2017-08-18 浙江奇彩环境科技股份有限公司 一种废气处理装置及废气处理方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100946782B1 (ko) * 2008-01-17 2010-04-01 제이지 인바이론멘탈 테크놀로지 컴퍼니., 리미티드. 응축-흡착 공정 및 발전된 촉매 산화 공정을 통해 유기폐기 가스를 처리 및 정화하는 방법 및 그것을 위한 장치
CN204637949U (zh) * 2015-04-21 2015-09-16 南京朗洁环保科技有限公司 一种基于自由基高级氧化的VOCs脱除系统

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN204637946U (zh) * 2015-04-21 2015-09-16 南京朗洁环保科技有限公司 一种臭氧预氧化联合光激发过氧化物的VOCs净化系统
CN107051142A (zh) * 2017-04-06 2017-08-18 浙江奇彩环境科技股份有限公司 一种废气处理装置及废气处理方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107694306A (zh) 2018-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104785081B (zh) 一种臭氧结合光辐射过氧化物的脱硫脱硝脱汞方法
CN109268851B (zh) 一种微波驱动无极紫外联合催化燃烧处理VOCs气体的方法和设备
CN109876585B (zh) 一种中药膏药生产废气处理系统
CN104043325A (zh) 一种臭氧活化过硫酸盐的烟气净化方法和装置
CN104801178A (zh) 自由基预氧化结合湿法吸收的同时脱硫脱硝脱汞方法
CN110385038B (zh) 一种微波耦合紫外光催化氧化脱硫脱硝的方法
CN104815537B (zh) 一种臭氧结合光解过氧化物的VOCs脱除方法
CN104923060B (zh) 一种基于自由基高级氧化的VOCs脱除方法
CN107715666B (zh) 一种微波活化过硫酸盐喷淋诱导自由基的硫化氢脱除方法及系统
CN109569217A (zh) 藕合氧化no协同脱除复合污染物装置及脱除方法
CN105727724B (zh) 一种光辐射次氯酸酸钠同时脱硫脱硝脱汞脱碳的方法及装置
CN107497265B (zh) 臭氧协同微波激发飞灰诱导自由基的一体化烟气净化系统及方法
CN206444423U (zh) 一种uv光离子废气净化装置
CN107694306B (zh) 一种臭氧协同微波诱导自由基的VOCs降解方法及系统
CN104857852B (zh) 一种基于光催化自由基高级氧化的VOCs脱除方法
CN106000029B (zh) 一种光激发电解同时脱硫脱硝脱汞的方法及装置
CN105727725B (zh) 一种光电解诱导自由基脱VOCs的方法及装置
CN107649003B (zh) 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
CN105833674A (zh) 热电晕放电与高温裂解联合处理喷涂废气的装置与方法
CN107497266B (zh) 一种微波活化过氧化物喷淋诱导自由基的VOCs脱除方法及系统
CN104815534A (zh) 一种臭氧联合光激发过氧化物的VOCs净化系统及方法
Cui et al. Removal of multi-pollutants in flue gas via a new approach based on dielectric barrier discharge coupling MnCu/Ti oxidation
CN104923061B (zh) 一种基于光化学自由基的硫化氢脱除方法
CN104815538B (zh) 一种光解过氧化物的上下对喷雾化床脱硫脱硝方法
KR100681161B1 (ko) 페록시라디칼을 이용한 질소산화물 제거장치 및 방법

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant