CN108126445B - 用于吸收有机废气的植物液及联合法治理有机废气的机器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于吸收有机废气的植物液，包括以下重量份的原料：植物提取液0.1‑9份，甲醇9‑11份，乙醇9‑27份，吐温7‑22份，无机盐2‑3份，水35‑36份；其中，植物提取液包括如下重量份数的组分：薄荷油7‑9份、樟油5‑7份、肉桂油6‑8份、柠檬油5‑7份、松树油2‑4份、雪松油2‑4份、留兰香油1‑3份、桉树油1‑3份；同时公开一种采用该植物液联合法治理有机废气的机器，包括依次连接的活氧微纳泡喷淋催化反应器、无臭氧UV‑锐钛矿催化光解反应、天然植物液吸收降解反应器和氧化还原吸收清除废气反应器。本发明能够降解烷烃和苯环类芳烃化合物等，最终生成可溶性低分子物质和无毒无害的二氧化碳及水，杜绝产生二次污染的物质，实现有机废气的环保处理和形成有机废气治理的闭环。

Description

用于吸收有机废气的植物液及联合法治理有机废气的机器
技术领域
本发明涉及废气治理技术领域，特别涉及一种用于吸收有机废气的植物液，以及一种采用该植物液治理有机废气的机器。
背景技术
在我国高速发展过程中，日益严重的环保问题备受社会各方的关注，催生了很多治理VOCs的设备，如常用的有活性碳吸附、等离子体、紫外光等设备。但是，这些针对VOCs的净化设备存在一定局限性，如活性炭吸附设备：吸附容量低、吸附容易达到饱和、寿命短，再生成本高，最终形成危废；如果设备停止运行，由于失去负压，已经吸附的活性炭会脱附释放VOCs；其运行还受工作时的湿度、粉尘与温度影响，湿度越大，粉尘越多，吸附效果越差；温度越高(我国夏天气温长期偏高)，越不利于吸附。而低温等离子技术，受到废气的水汽、粉尘影响也会降低处理效率。此外，如果采用低能量的等离子体，现所谓的等离子体工艺多采用油烟机除油原理，基本不适用于治理含有苯环类VOCs，如果采用大功率等离子体技术也存在弊端，设备昂贵，如等离子体如激发产生电弧，不可避免地产生臭氧、氮氧化物与有机废气部分降解的中间副产物等二次污染物，更严重的是，由于有机废气绝大部分是易燃、易爆的化合物，有机废气处理工程在设计时稍有瑕疵，等离子体工作时的电弧极易造成爆炸事故，天津的爆炸事件已告知众人其安全隐患，这项技术被禁用的时日已不多了。而紫外光解技术的应用时会受粉尘的影响，使辐射能会不断减弱，而185nm波长的紫外线会产生大量臭氧，造成二次污染，而现行的处理办法基本无瞬间反应效果(以国内某著名紫外线灯管供应企业介绍，在光催化区有机废气如无充足的时间发生羟基自由基反应，其对有机废气降解率不足10％)，此外，现采用的二氧化钛材料，如不是锐钛矿型二氧化钛光触媒，基本没有催化光解功效。
采用每种治理设备及其组合方式如无对处理进行量化分析，不研究出针对性解决方案，无法有效治理有机废气污染。对于不同排放源的废气也是千差万别，有机废气治理的单一技术已经难以使有机废气的排放达到日益严格的环保要求，因此，要实现环保的新形势，需要寻求满足环保要求且性价比更高的组合工艺，推动有机废气治理技术的创新发展。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明旨在提供一种用于吸收有机废气的植物液，以及一种采用该植物液治理有机废气的机器。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明公开的一种用于吸收有机废气的植物液，由以下重量份的原料组成：
Figure BDA0001534734560000021
其中，所述植物提取液包括如下重量份数的组分：薄荷油7-9份、樟油5-7份、肉桂油6-8份、柠檬油5-7份、松树油2-4份、雪松油2-4份、留兰香油1-3份、桉树油1-3份。
优选的，所述植物提取液包括如下重量份数的组分：薄荷油8份、樟油6份、肉桂油7份、柠檬油6份、松树油3份、雪松油3份、留兰香油2份和桉树油2份。
本发明公开的采用上述植物液的联合法治理有机废气的机器，包括依次连接的活氧微纳泡喷淋催化反应器、无臭氧UV-锐钛矿催化光解反应、天然植物液吸收降解反应器和氧化还原吸收清除废气反应器；所述天然植物液吸收降解反应器采用植物液治理有机废气。
优选的，所述活氧微纳泡喷淋催化反应器包括第一喷淋塔，所述第一喷淋塔内腔的底部设置有水槽，所述水槽上方设置有第一多面空心球填料层；所述第一喷淋塔的外壁底部设置有第一循环泵，所述第一循环泵的进水口与所述水槽连接，所述第一循环泵的出水口通过第一管道伸入所述第一喷淋塔的顶部，所述第一管道伸入所述第一喷淋塔顶部内腔的部分设置有多个第一喷头；所述第一喷淋塔的外壁底部还设置有一气液混合泵，所述气液混合泵的气体进口通入臭氧，所述气液混合泵与所述水槽连接；所述第一喷淋塔的外壁底部还设置有一风机，所述风机的吸气口通入VOCs，所述风机的出气口通入到所述第一喷淋塔内腔中，所述第一喷淋塔的顶部设置除雾器，所述除雾器连接第一出气口；
所述无臭氧UV-锐钛矿催化光解反应内腔下部设置有一挡板，所述挡板下方设置有第一进气口，所述第一进气口通过第二管道与所述第一喷淋塔的所述第一出气口连接；所述挡板上方设置有支架，所述支架上连接有紫外线灯管和锐钛矿-镍网，所述无臭氧UV-锐钛矿催化光解反应的顶部设置有第二出气口；
所述天然植物液吸收降解反应器包括第二喷淋塔，所述第二喷淋塔内腔底部设置有植物液槽，所述植物液槽上方设置有第二多面空心球填料层；所述第二喷淋塔的外壁底部设置有第二循环泵，所述第二循环泵的进水口与所述植物液槽连接，所述第二循环泵的出水口通过第三管道伸入到所述第二喷淋塔的顶部，所述第三管道伸入到所述第二喷淋塔顶部内腔的部分设置有多个第二喷头；紧靠所述植物液槽的上方设置有第二进气口，所述第二进气口通过第四管道与所述天然植物液吸收降解反应器的所述第二出气口连接；所述第二喷淋塔的顶部设置有第三出气口；
所述氧化还原吸收清除废气反应器包括第三喷淋塔，所述第三喷淋塔内腔底部设置有氧化液槽，所述氧化液槽连接有pH调节器，所述氧化液槽上方设置有第三多面空心球填料层；所述第三喷淋塔的外壁底部设置有第三循环泵，所述第三循环泵的进水口与所述氧化液槽连接，所述第三循环泵的出水口通过第五管道伸入到所述第三喷淋塔的顶部，所述第五管道伸入到所述第三喷淋塔顶部内腔的部分设置有多个第三喷头；紧靠所述氧化液槽的上方设置有第三进气口，所述第三进气口通过第六管道与所述第三出气口连接；所述第三喷淋塔的顶部设置有第四出气口。
进一步的，所述第一多面空心球填料层、所述第二多面空心球填料层和所述第三多面空心球填料层为同种多面空心球填料层。
进一步的，所述多面空心球填料层为聚丙烯多面空心球填料层。
优选的，所述第一喷头为3分螺纹式喷头或4分螺纹式喷头。
优选的，所述挡板的弯角为120°。
进一步的，所述第二喷头为喷淋角度为120°的螺旋喷头。
进一步的，所述第三喷头为4分螺纹式喷头。
与现有技术相比，本发明提供的一种或多种技术方案具有如下技术效果或优点：
本发明公开的植物液是通过相似相溶原理进行吸收反应，其具有吸收大部分有机废气的功效，而植物液的活性物质如多酚类可以降解醛类废气。植物液经过高压循环喷淋系统和填料的联合作用增大了对VOCs的吸收率。
天然植物液中表面活性剂：在Tween20(21％)溶液中，甲苯的质量分数可以达到80.80％，即每1KgTween20(21％)-甲苯-水微乳液体系可以增容吸收808g(8.78mol)甲苯，吐温20使用量210g。
天然植物液中无机盐：碳酸钠的水溶液呈强碱性(pH＝11.6)，主要作用是吸收有机酸废气：-COOH+CO3 2-→-COO-+H2O+CO2,1mol碳酸钠可以吸收2mol有机酸。根据植物液的有效成份分析，碳酸钠除了吸收有机酸之外，与植物液可以共存，不会消耗植物液。随着有机酸的不断被吸收，溶液的pH下降，通过pH的变化指示碳酸钠的添加量。
由于本发明提供的采用该植物的联合法治理有机废气的机器是由活氧微纳泡喷淋催化反应器、无臭氧UV-锐钛矿催化光解反应、天然植物液吸收降解反应器、氧化还原吸收清除废气反应器4个反应设备组合而成的一体化的强氧化VOCs设备，当VOCs经过除尘+紫外光解+植物液降解+氧化降解之后，能够除去VOCs中污染物，最后排出洁净空气，不会造成二次污染，能够满足各行业的VOCs治理需求。
活氧微纳泡喷淋催化反应器的液面上方布置两层多面空心球填料以增大气液接触面积，填料均高为200～250mm(填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动)，在塔体液槽底部设置有气液混合泵连接的管道，气液泵可以分割臭氧与氧化性试剂形成微纳泡体系，加大臭氧在水中的溶解度与延长臭氧在水中的停留时间。
活氧微纳泡喷淋催化反应器采样气液混合泵，加大了3.3倍臭氧在水中的溶解度，延长了臭氧在水中的停留时间，使臭氧转化成强氧化性的羟基自由基(·OH)转化率提高。
在本系统的喷淋塔中，共有3层喷嘴，下面一层为2分喷头4×4＝16个，中间一层为3分喷头3×3＝9个，上面一层为4分喷头3×3＝9个，喷淋角度为120°，每个喷淋层的喷淋覆盖率达到200％以上。
在单独喷淋的条件下，主要去除粒径为10～100μm的粉尘，除尘效率一般为80％左右，但是该喷淋塔的三层喷嘴之间设置有2层填料，在增大了气液接触表面积的同时，也对废气中的小粒径(小于10μm)粉尘产生截留作用停留在填料表面，最终随喷淋液落下储液槽。喷淋塔的总除尘效率可达到95％以上。
除雾组件的波浪形板数量和流道设计满足流道内气体流速在2.5-6.8m/s范围。高效脱除粒径为30μm以上的液滴，液滴的去除效率大于99％。VOCs烟气通过除雾器的压降不大于400Pa，外排烟气雾滴含量小于10mg/m3，可以几乎完全消除白烟，提高了分离效率，减少了水消耗和环境污染。
UV253.7nm辐射强度(1m距离)≥275μw/cm3。但是，用紫外线测定仪测定在不同照射距离时照射野内的紫外线相对强度，发现以光源中心为中心的直径10cm范围内的照射相对强度是一致的。以照射距离为50cm时的紫外线相对强度为基数,以平方反比定律推导出的公式Ix＝502*I50/x计算出不同照射距离时紫外线的相对强度的理论值。上式中x为某一照射距离的cm数,Ix为x cm照射距离时的紫外线相对强度数,I50为50cm照射距离时的紫外线相对强度数。在大于10cm的情况下，随着x不断增大，光照强度I越小。所以设计灯管与钛镍网的间隔为10cm。
灯管的排布依据：根据分子有效碰撞理论，化学反应发生的先决条件是反应物分子必须发生碰撞；但不是任何两种反应物分子之间的碰撞都能发生反应，只有少数分子的碰撞能发生反应，这种能够发生化学反应的碰撞称为有效碰撞。3*4＝12条灯管，填满整个气体可以通过的光催化氧化区，根据风量、VOCs浓度可选择性开启，废气如果与前端的UV-TiO2接触不到，还有机会与下端的UV-TiO2接触而被光解掉。灯光排布是以增大光照面积为依据的，光照面积大，意味着可能被激发生成的负氧离子与羟基自由基的浓度增大，增加与VOCs的反应机率。二氧化钛催化剂的作用就是在化学反应中能改变其他物质的反应速率，而本身质量和化学性质在反应前后不变的物质。
由于工业排放的VOCs种类与浓度不同，可根据实际要求，可选择性地开关UV灯关，起到环保节能的效果。
紫外灯波长的选用：253.7nm紫外线和185nm紫外线是在汞原子被激发后同时放射的，常规无臭氧只有253.7nm波长的紫外线灯是在石英玻璃里面加了Ti(钛)，把185nm紫外线过滤掉了。而双波段有臭氧紫外线灯则直接使用常说的没加钛的透明石英管。即石英玻璃在炼制的时候，如果添加足够数量的钛元素，就能使透过它的紫外线在200nm以下发生截止，而对254nm紫外线透过基本无影响。适当控制钛元素的添加量，就可有效的控制185nm紫外线的逸出量。根据这一特点，可以制作低臭氧(无臭氧)、臭氧、高臭氧等三种紫外线杀菌灯管。
氧化还原区药剂：
a、亚硫酸钠易溶于水，无色，在33.4℃时溶解度最高约为28％，水溶液呈碱性，pH值约为9-9.5，亚硫酸钠是还原性物质，主要作用是吸收臭氧尾气：SO3 2-+O3→SO4 2-+O2，1mol亚硫酸钠吸收1mol臭氧，释放氧气。随着臭氧吸收量的增大，亚硫酸根不断生成强酸根，抑制亚硫酸根的水解，溶液的pH降低，最终呈中性，此过程可通过pH的变化监控亚硫酸钠与臭氧的量关系。
b、氢氧化钠(pH＝11)：碱液除了可以去除酸性VOCs，还可以将臭氧尾气完全消解，生成强氧化性的羟基自由基，继续与VOCs尾气发生反应，直到VOCs尾气被完全降解生成二氧化碳与水，节省碱液。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。
本发明公开的一种用于吸收有机废气的植物液，由以下重量份的原料组成：
Figure BDA0001534734560000081
其中，植物提取液包括如下重量份数的组分：薄荷油7-9份、樟油5-7份、肉桂油6-8份、柠檬油5-7份、松树油2-4份、雪松油2-4份、留兰香油1-3份、桉树油1-3份。
作为上述实施例的一种优选方式，植物提取液包括如下重量份数的组分：薄荷油8份、樟油6份、肉桂油7份、柠檬油6份、松树油3份、雪松油3份、留兰香油2份和桉树油2份。
以下公开具体的实施例一：
采用300L的药槽，计算药剂使用量：
天然植物吸收液，300Kg水使用0.9Kg。植物液的主要作用是通过相似相容原理吸收有机废气；
表面活性剂吐温20：300Kg水使用63Kg；
甲醇，300Kg水使用90Kg；
乙醇，300Kg水使用81Kg；
天然植物液中表面活性剂：在Tween20(21％)溶液中，甲苯的质量分数可以达到80.80％，即每1KgTween20(21％)-甲苯-水微乳液体系可以增容吸收808g(8.78mol)甲苯，吐温20使用量210g。
如图1所示，本发明实施例提供了一种采用上述植物液的联合法治理有机废气的机器，包括活氧微纳泡喷淋催化反应器、无臭氧UV-锐钛矿催化光解反应、天然植物液吸收降解反应器和氧化还原吸收清除废气反应器；
其中，所述活氧微纳泡喷淋催化反应器包括第一喷淋塔11，第一喷淋塔11内腔的底部为水槽12，水槽12上方设置有第一多面空心球填料层13；第一喷淋塔11的外壁底部设置有第一循环泵14，第一循环泵14的进水口与水槽12连接，第一循环泵14的出水口通过第一管道15伸入第一喷淋塔11的顶部，第一管道15伸入第一喷淋塔11顶部内腔的部分设置有多个第一喷头16；第一喷淋塔11的外壁底部还设置有一气液混合泵17，气液混合泵17的气体进口通入臭氧，气液混合泵17与水槽12连接；第一喷淋塔11的外壁底部还设置有一风机18，风机18的吸气口通入VOCs，风机18的出气口通入到第一喷淋塔11内腔中，第一喷淋塔11的顶部设置除雾器，除雾器连接第一出气口；
所述无臭氧UV-锐钛矿催化光解反应内腔下部设置有一挡板21，挡板21下方设置有第一进气口，所述第一进气口通过第二管道22与第一喷淋塔11的所述第一出气口连接；挡板21上方设置有支架23，支架23上设置有紫外线灯管24和锐钛矿-镍网25，所述无臭氧UV-锐钛矿催化光解反应的顶部设置有第二出气口；
所述天然植物液吸收降解反应器包括第二喷淋塔31，第二喷淋塔31内腔底部设置有植物液槽32，植物液槽32上方设置有第二多面空心球填料层33；第二喷淋塔31的外壁底部设置有第二循环泵34，第二循环泵34的进水口与植物液槽31连接，第二循环泵34的出水口通过第三管道35伸入到第二喷淋塔31的顶部，第三管道35伸入到第二喷淋塔31顶部内腔的部分设置有多个第二喷头36；紧靠植物液槽32的上方设置有第二进气口，所述第二进气口通过第四管道37与所述天然植物液吸收降解反应器的所述第二出气口连接；第二喷淋塔31的顶部设置有第三出气口；
所述氧化还原吸收清除废气反应器包括第三喷淋塔41，第三喷淋塔41内腔底部设置有氧化液槽42，氧化液槽42连接有pH调节器43，氧化液槽上42方设置有第三多面空心球填料层44；第三喷淋塔41的外壁底部设置有第三循环泵45，第三循环泵45的进水口与氧化液槽42连接，第三循环泵45的出水口通过第五管道46伸入到第三喷淋塔41的顶部，第五管道46伸入到第三喷淋塔41顶部内腔的部分设置有多个第三喷头47；紧靠氧化液槽42的上方设置有第三进气口，所述第三进气口通过第六管道48与所述第三出气口连接；第三喷淋塔41的顶部设置有第四出气口。
氧化还原区药剂：
亚硫酸钠：因为有第1反应区，臭氧最大生成量为1.2mg/L(时间：min，0.02574mol/m3)，所以对应无机盐亚硫酸钠理论的最大添加量为0.02574mol/(m3·min)，一方水最大添加量194.6g/h亚硫酸钠，300L药剂添加亚硫酸钠为58.38g/h。但是这个动态吸收降解臭氧，实际需要足量的无机盐，一天消耗量：467g/d；
氢氧化钠：如果该反应区还有3％的有机酸需要被吸收，那么氢氧化钠的量为：1.63*3％mol/h-48.9*3％mol/h＝0.0489mol/h-1.467mol/h，相当于15.648g/d-469.44g/d。
在具体的设计过程中，第一喷淋塔11、第二喷淋塔31、第三喷淋塔41和所述无臭氧UV-锐钛矿催化光解反应的大小可以根据实际需求设计，在此不做限制。
在具体的设计过程中，作为优选的，第一多面空心球填料层13、第二多面空心球填料层33和第三多面空心球填料层44为同种多面空心球填料层。进一步的，所述多面空心球填料层优选聚丙烯多面空心球填料层。所述聚丙烯多面空心球填料层具有阻力小、弹性大重量轻、强度高、自由空间、耐高温、耐腐蚀、表面亲水性能好、风阻小、电耗少、比表面积大等特点。
在具体的设计过程中，第一喷头16可以有多种，作为优选的，第一喷头16选择3分螺纹式喷头或4分螺纹式喷头。3分螺纹式喷头长220mm，喷流角度为120°，喷口口径为44.5mm；4分螺纹式喷头长264mm，喷流角度为120°，喷口口径为43.5mm。
在具体的设计过程中，作为优选的，所述无臭氧UV-锐钛矿催化光解反应内腔下部的挡板21的弯角为120°，使得挡板以下的内腔空间形成一个反应缓冲区，减缓进入所述无臭氧UV-锐钛矿催化光解反应的VOCs的流速，从而使VOCs能够更好地光解。
在具体的设计过程中，所述无臭氧UV-锐钛矿催化光解反应中的锐钛矿-镍网25具体是由掺入了二氧化钛的镍丝编制而成的网片。
在具体的设计过程中，作为优选的，第二喷头36具体为喷流角度为120°的螺旋喷头。可以仅为3分螺纹式喷头，也可以仅为4分螺纹式喷头，还可以是3分螺纹式喷头和4分螺纹式喷头混合使用。
在具体的设计过程中，作为优选的，第三喷头47具体选择4分螺纹式喷头。
所述强氧化降解有机废气的设备的工作过程如下：
VOCs先通过风机18进入活氧微纳泡喷淋催化反应器，由循环水喷淋去除液滴与大颗粒灰尘，使灰尘沉降到水槽12底下，VOCs再经过由气液混合泵17将臭氧和水槽12里的水混合形成的活氧微纳泡与第一多面空心球填料层13的作用，生成水溶性低分子物质或自由基，部分去除VOCs，进入到所述无臭氧UV-锐钛矿催化光解反应的光反应区。VOCs在光反应区，经过无臭氧UV-锐钛矿催化光解反应作用，进一步降解成小分子物质或二氧化碳和水，再部分去除VOCs；小分子VOCs继续进入到天然植物液吸收降解反应器，与植物液发生复杂的反应而大大被吸收，最后剩下很少量VOCs经过氧化还原吸收清除废气反应器中的酸性高锰酸钾溶液进一步氧化降解，几乎可以把VOCs去除，没有生成二次污染，最后排出的是洁净的空气。
由于本发明提供的一种采用上述植物液治理有机废气的机器是由活氧微纳泡喷淋催化反应器、无臭氧UV-锐钛矿催化光解反应、天然植物液吸收降解反应器、氧化还原吸收清除废气反应器4个反应设备组合而成的一体化的强氧化VOCs设备，当VOCs经过除尘+紫外光解+植物液降解+氧化降解之后，能够除去VOCs中污染物，最后排出洁净空气，不会造成二次污染，能够满足各行业的VOCs治理需求。
本发明公开的联合法治理有机废气的机器的工作原理如下：
活氧微纳泡喷淋催化反应器
1)除尘：在本系统的喷淋塔中，共有3层喷嘴，下面一层为2分喷头4×4＝16个，中间一层为3分喷头3×3＝9个，上面一层为4分喷头3×3＝9个，喷淋角度为120°，每个喷淋层的喷淋覆盖率达到200％以上。喷淋液滴粒径dp＝1.5-3.0mm，喷雾压力PL＝(0.7-1)×105Pa，液气比W>1L/m3(气)。在单独喷淋的条件下，主要去除粒径为10-100μm的粉尘，除尘效率一般为80％左右，但是该喷淋塔的三层喷嘴之间设置有2层填料，在增大了气液接触表面积的同时，也对废气中的小粒径(小于10μm)粉尘产生截留作用停留在填料表面，最终随喷淋液落下储液槽。喷淋塔的总除尘效率可达到95％以上，确保进入光解器的VOCs是纯净的，且沉降的粉尘通过金属螯合剂作用是良好建材的基质。
2)除雾(液滴)：当含有雾沫易形成液滴的气体以一定速度流经除雾组件时，由于气体的惯性撞击作用，雾沫与波浪形板相碰撞而被附着在板表面上。波浪形板表面上雾沫的扩散、雾沫的重力沉降使雾沫形成较大的液滴并随气流向前运动至波浪形板的折向结构处(即气流发生折流处)，由于转向离心力及其与波浪形板的摩擦作用、吸附作用，以及液体的表面张力使得液滴越来越大，直到集聚的液滴大到其自身产生的重力超过气体的上升力与液体表面张力的合力时，液滴就从波浪形板表面上被分离下来。波浪形板的多折向结构增加了雾沫被捕集的机会，未被除去的雾沫在下一个转弯处经过相同的作用而被捕集，这样反复作用，从而除去气体中所携带的液滴。并且进一步的，流道方向变化处的钩形板，还可起到强化碰撞分离的作用，提高对液滴的分离效率高。除雾组件的波浪形板数量和流道设计满足流道内气体流速在2.5-6.8m/s范围。高效脱除粒径为30μm以上的液滴，液滴的去除效率大于99％。VOCs烟气通过除雾器的压降不大于400Pa，外排烟气雾滴含量小于10mg/m3，可以几乎完全消除白烟，提高了分离效率，减少了水消耗和消解有机物。
3)活氧增溶：活氧微纳泡在水中上升速度慢、停留时间长、溶解效率高，并具备自增氧、带负电荷和富含强氧化性的自由基等特性，关键是大大延长活氧在水中的停留时间，比自然状况下的活氧在水中的溶解度增大了3.3倍。
4)均相催化原理：均相催化剂Cu2+的加入可以较大程度的提高有机物的降解率，这主要是Cu2+催化臭氧液相氧化有·HO的参与,从而促进了有机物的降解。
5)活氧微纳泡除VOCs：在气泡爆炸能的影响下，集聚的高浓度离子将积蓄的化学能一下子释放出来，此时可激发产生大量的羟基自由基。羟基自由基具有超高的氧化还原电位，其产生的超强氧化作用可降解水中正常条件下难以氧化分解的污染物：O3(g)→O3(l)，O3→O2+O*，O*+H2O→2·OH，直接降解部分有机废气，生成水溶性物质，并在高溶活氧微纳泡液中不断分解。螺纹式喷嘴水喷淋与多面空心球填料解决气液交换的问题，高压循环微纳泡通过填料增大近百倍的微纳泡爆炸产生无数的·OH与有机废气碰撞，更加增大了VOCs降解率。
6)反应机理：
a、直接反应(烯烃类)
VOCs+O3＝CO2+H2O+RCOOH，O3具有选择性，与针对物反应快。
b、间接反应
VOCs+·OH＝CO2+H2O+RCOOH，·OH氧化电位高，无选择性，速度快，反应能力强，瞬间可引发链反应使有机物降解。在一定pH值的条件下VOCs主要发生间接反应(·OH)，中间副产物会有醇、醛、羧酸等。部分中间产物可溶于水，继续与活氧液反应降解，部分剩余的中间产物随着气流进入光解(UV253.7nm-锐钛矿型催化)负氧反应区进一步反应。
如苯在特定情况下也可被臭氧氧化，产物是乙二醛。O3(g)→O3(l)，O3→O2+O*，O*+H2O→2·OH,臭氧降解苯，是靠·OH起着关键性的作用。
Figure BDA0001534734560000151
如甲苯的降解：
Figure BDA0001534734560000152
如二甲苯的降解：
Figure BDA0001534734560000153
总之，芳香族化合物在氢氧自由基(·OH)的作用下，苯环先发生羟基化反应，然后发生羟基的取代反应，包括对-H、-CH3、-NO2、-NH2等基团的取代，生成苯醌类的物质，但苯醌物质不稳定，被氧化之后生成有机酸。
Figure BDA0001534734560000161
因此在不同的操作条件下，会产生不同的中间产物。但是不管操作条件怎样，二甲苯被彻底氧化的产物是H2O和CO2。活氧微纳泡喷淋催化反应器，TVOCs反应效率大于50％，臭氧使用率接近70％，实际大概是50％，那么还有50％的VOCs进入光解器，此外，伴随的物质有水汽、臭氧、空气(氧气)等。
②(UV253.7nm-锐钛矿型催化)光解反应器
1)采用锐钛矿型的TiO2光触媒，光催化与氧化有机物的微观反应原理是：以O3、O2、水汽、VOCs降解的中间产物作为基质，当催化剂被一定光强的光照射时，根据半导体电子结构的特点，催化剂中会发生电子跃迁，即电子(e-)会从充满的价带跃迁到空的导带，从而留下氧化性极强的带正电的空穴(h+)，此时吸附在纳米颗粒表面的活氧俘获电子形成超氧负离子,而空穴将吸附在催化剂表面的水氧化成氢氧自由基，而超氧负离子和氢氧自由基具有很强的氧化性,能将绝大多数的有机物氧化至最终产物CO2和H2O,甚至对一些无机物也能彻底分解。
2)消解臭氧：选用无臭氧UV灯管辐射253.7nm波长的紫外光，该波长的紫外光无臭氧生成，而氧分子与臭氧亦在瞬间消耗生成强氧化性的负氧离子：
Figure BDA0001534734560000171
是臭氧的强大消解反应区；挡板缓冲反应区使有机废气与强活性的负氧离子与氢氧自由基的碰撞机率增加千百倍，促成在光解区迅速降解反应。此外，整个气体流入过程，臭氧是不断与VOCs、水汽反应生成自由基而被消解的。如芳香类、胺类、烯烃类等活性物质与O3反应过程中·OH生成情况：芳香类物质与O3反应的·OH产率在10％-30％；胺类物质与O3反应的·OH产率在15％-35％；烯烃类物质与O3反应迅速，但基本没有·OH产生；
由于光解(UV253.7nm-锐钛矿型催化)负氧反应器生成更多强氧化性的自由基，势必会增大VOCs的降解率，生成更多小分子物质，会产生良好的效果。虽然羟基自由基、负氧离子的寿命大约是10-6s，但是活性非常高，几乎可以降解所有VOCs，且经取样，甲苯在O3-UV-TiO2的长达6m的流道中，VOCs经过的时间大于1s，完全足够时间让臭氧、氧气、水汽反应生成羟基自由基、负氧离子并同时与VOCs反应(包括臭氧直接与部分VOCs反应)，这也大大消耗了臭氧。
3)相关反应机理：
Figure BDA0001534734560000172
甲苯降解
Figure BDA0001534734560000173
二甲苯降解
Figure BDA0001534734560000181
③天然植物液吸收降解反应器
天然植物液是通过相似相溶原理进行吸收反应，其具有吸收大部分有机废气的功效，而植物液的活性物质如多酚类可以降解醛类废气。植物液经过高压循环喷淋系统和填料的联合作用增大了对VOCs的吸收率。天然植物液对残余VOCs(光解器产生的副产物：苯甲醇、苯甲醛、烯烃、烯醇、烯醛、羧酸)，气液比为5，流速11m/s，具有极高的吸收率。可能的残余尾气主要成分是苯甲醇、苯甲醛、烯烃、烯醇、烯醛、羧酸等，随着气流继续进到下一个反应区而被降解。
碳酸钠的水溶液呈强碱性(pH＝11.6)，主要作用是吸收有机酸废气：-COOH+CO3 2-→-COO-+H2O+CO2,1mol碳酸钠可以吸收2mol有机酸。根据植物液的有效成份分析，碳酸钠除了吸收有机酸之外，与植物液可以共存，不会消耗植物液。随着有机酸的不断被吸收，溶液的pH下降，通过pH的变化指示碳酸钠的添加量。植物液饱和之后，添加絮凝剂形成良好建筑材料基质，没有废液排放。注：酚与碳酸钠不反应。
④氧化还原吸收清除废气反应器。
氧化还原吸收清除废气反应器，对VOCs尾气清除率接近100％(还有10％左右)，对臭氧尾气的吸收率接近100％(还有2％左右需要清除)。
高压循环药剂溶液喷淋系统和填料的联合作用增大了还原性药剂与有机尾气的接触面积，增大了有机尾气与臭氧尾气的降解效率，有机尾气与臭氧可以完全被清除。
1)碱液吸收：
由于VOCs，特别是芳香类VOCs经过以上两个强氧化器，会生成部分低分子羧酸或酚类物质，因为天然植物液没有对这些小分子物质吸收完全，所以此反应器采用化学吸收法进行吸收，可以确保VOCs尾气100％吸收。其中氢氧化钠溶液可以吸收酚类与羧酸类物质；亚硫酸钠可以消解臭氧尾气。根据VOCs尾气的特点与治理需要，两类药剂可以混合使用，没有互斥作用。
a、臭氧在水溶液中与OH-发生反应形成HO2-离子而显著加快分解反应为，其反应过程为(适用于弱碱性物质，如0.2mol/L的碳酸钠溶液pH＝11.78)：
O3+OH-→HO2 -+O2；
b、臭氧与氢氧化钠反应：臭氧化钠的稳定性很低，立刻分解为氧气和氢氧化钠：
反应机理：-COOH+OH-→-COO-+H2O或ph-OH+OH-→phO-+H2O；
c、亚硫酸钠易溶于水，无色，在33.4℃时溶解度最高约为28％，水溶液呈碱性，pH值约为9-9.5，亚硫酸钠是还原性物质，主要作用是吸收臭氧尾气：SO3 2-+O3→SO4 2-+O2，1mol亚硫酸钠吸收1mol臭氧，释放氧气。随着臭氧吸收量的增大，亚硫酸根不断生成强酸根，抑制亚硫酸根的水解，溶液的pH降低，最终呈中性，此过程可通过pH的变化监控亚硫酸钠与臭氧的量关系。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种采用植物液的联合法治理有机废气的机器，其特征在于：包括依次连接的活氧微纳泡喷淋催化反应器、无臭氧UV-锐钛矿催化光解反应、天然植物液吸收降解反应器和氧化还原吸收清除废气反应器；所述天然植物液吸收降解反应器采用植物液治理有机废气；所述植物液由以下重量份的原料组成：
Figure FDA0002629585110000011
其中，所述植物提取液包括如下重量份数的组分：薄荷油7-9份、樟油5-7份、肉桂油6-8份、柠檬油5-7份、松树油2-4份、雪松油2-4份、留兰香油1-3份、桉树油1-3份；
所述活氧微纳泡喷淋催化反应器包括第一喷淋塔，所述第一喷淋塔内腔的底部设置有水槽，所述水槽上方设置有第一多面空心球填料层；所述第一喷淋塔的外壁底部设置有第一循环泵，所述第一循环泵的进水口与所述水槽连接，所述第一循环泵的出水口通过第一管道伸入所述第一喷淋塔的顶部，所述第一管道伸入所述第一喷淋塔顶部内腔的部分设置有多个第一喷头；所述第一喷淋塔的外壁底部还设置有一气液混合泵，所述气液混合泵的气体进口通入臭氧，所述气液混合泵与所述水槽连接；所述第一喷淋塔的外壁底部还设置有一风机，所述风机的吸气口通入VOCs，所述风机的出气口通入到所述第一喷淋塔内腔中，所述第一喷淋塔的顶部设置除雾器，所述除雾器连接第一出气口。
2.根据权利要求1所述的机器，其特征在于：所述植物提取液包括如下重量份数的组分：薄荷油8份、樟油6份、肉桂油7份、柠檬油6份、松树油3份、雪松油3份、留兰香油2份和桉树油2份。
3.根据权利要求1所述的机器，其特征在于：所述无臭氧UV-锐钛矿催化光解反应内腔下部设置有一挡板，所述挡板下方设置有第一进气口，所述第一进气口通过第二管道与所述第一喷淋塔的所述第一出气口连接；所述挡板上方设置有支架，所述支架上连接有紫外线灯管和锐钛矿-镍网，所述无臭氧UV-锐钛矿催化光解反应的顶部设置有第二出气口；
所述天然植物液吸收降解反应器包括第二喷淋塔，所述第二喷淋塔内腔底部设置有植物液槽，所述植物液槽上方设置有第二多面空心球填料层；所述第二喷淋塔的外壁底部设置有第二循环泵，所述第二循环泵的进水口与所述植物液槽连接，所述第二循环泵的出水口通过第三管道伸入到所述第二喷淋塔的顶部，所述第三管道伸入到所述第二喷淋塔顶部内腔的部分设置有多个第二喷头；紧靠所述植物液槽的上方设置有第二进气口，所述第二进气口通过第四管道与所述天然植物液吸收降解反应器的所述第二出气口连接；所述第二喷淋塔的顶部设置有第三出气口；
所述氧化还原吸收清除废气反应器包括第三喷淋塔，所述第三喷淋塔内腔底部设置有氧化液槽，所述氧化液槽连接有pH调节器，所述氧化液槽上方设置有第三多面空心球填料层；所述第三喷淋塔的外壁底部设置有第三循环泵，所述第三循环泵的进水口与所述氧化液槽连接，所述第三循环泵的出水口通过第五管道伸入到所述第三喷淋塔的顶部，所述第五管道伸入到所述第三喷淋塔顶部内腔的部分设置有多个第三喷头；紧靠所述氧化液槽的上方设置有第三进气口，所述第三进气口通过第六管道与所述第三出气口连接；所述第三喷淋塔的顶部设置有第四出气口。
4.根据权利要求3所述的机器，其特征在于：所述第一多面空心球填料层、所述第二多面空心球填料层和所述第三多面空心球填料层为同种多面空心球填料层。
5.根据权利要求4所述的机器，其特征在于：所述多面空心球填料层为聚丙烯多面空心球填料层。
6.根据权利要求3所述的机器，其特征在于：所述第一喷头为3分螺纹式喷头或4分螺纹式喷头。
7.根据权利要求3所述的机器，其特征在于：所述挡板的弯角为120°。
8.根据权利要求3所述的机器，其特征在于：所述第二喷头为喷淋角度为120°的螺旋喷头。
9.根据权利要求3所述的机器，其特征在于：所述第三喷头为4分螺纹式喷头。
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