CN108452635A - 优化VOCs吸附材料组合配方的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及优化VOCs吸附材料组合配方的方法。该方法针对具体的VOCs污染源选择不同性质的吸附材料，将吸附材料装入填充管后，将填充管按照不同排列组合进行串联，使VOCs污染源通过串联的填充管，检测VOCs污染源通过串联的填充管后VOCs的去除情况，选择去除效果最佳的组合作为优化配方。本发明提供的方法能够针对VOCs的成分进行吸附剂配方的组合调节，采用多种吸附剂进行组合，可以进一步大幅降低成本，延长净化设备的寿命。通过本发明方法得到的配方在实际工程应用中具有去除效率高、成本低、无二次污染等特点。

Description

优化VOCs吸附材料组合配方的方法
技术领域
本发明涉及污染物净化材料领域，特别涉及一种优化VOCs吸附材料组合配方的方法。
背景技术
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。按照新的国家环境空气质量标准，2013年全国74城市平均达标天数比例为60.5%，个别城市达标天数比例不足50%，PM2.5和O3浓度超标严重（环境保护部，2014）。由于VOCs（volatile organic compounds 挥发性有机物）是臭氧和PM2.5的重要前体物，VOCs排放的控制对于大气环境的改善至关重要。
VOCs排放来源多且复杂，例如溶剂使用、燃烧和油气泄漏等，其排放条件与排放环节的差异而导致VOCs排放的化学组成存在较大不同。往往在有机物排放中，还夹杂水蒸气、SO2、NOx等其它无机成分。
目前VOCs治理控制技术五花八门，涉及到10多种技术及组合技术。总的来说，包括吸附技术、吸收技术、冷凝技术、膜技术、燃烧技术、光解技术、生物降解技术和等离子体技术等。其中，以吸附技术应用最为广泛。根据广东省环保厅对631家VOCs重点监管企业的调查，使用活性炭吸附的有215家。
目前使用单一吸附剂成本高，需要及时更换否则去除率急剧降低且容易产生二次污染。
发明内容
本发明提供一种优化VOCs吸附材料组合配方的方法，解决了使用单一吸附剂成本高，需要及时更换否则去除率急剧降低且容易产生二次污染。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种优化VOCs吸附材料组合配方的方法，按照色谱原理，检测VOCs污染源通过串联的装入不同性质吸附材料的填充管后VOCs的去除情况，选择去除效果最佳的组合作为优化配方。
优化VOCs吸附材料组合配方的方法包括以下步骤：
S1：检测VOCs污染源的成分，并记录检测结果；
S2：选取多种不同性质的吸附材料，并将各个不同性质的吸附材料分别装入不同的填充管内，各个填充管内吸附材料的重量相等；
S3：将步骤S2中装入吸附材料的填充管进行组合，使每个组合中都含有多种不同性质的吸附材料填充的填充管；将每个组合中的填充管分别进行串联；
S4：使VOCs污染源通过串联的填充管， VOCs污染源经过串联的填充管后得到净化后，形成尾气并从串联的填充管出气端排出；
S5：检测尾气成分,并记录检测结果；
S6：对检测结果进行分析比较，选择去除效果最佳的组合作为优化配方。
进一步地，还包括在串联的填充管出气端连接气相色谱仪的步骤，通过气相色谱仪检测尾气的成分。
进一步地，根据公式1计算各个组合对VOCs污染源中VOCs的去除率，根据去除率确定最优组合配方；
公式1：
X=（C1-C2）/C1×100%
其中： C2为尾气中VOCs成分的浓度之和；
C1为VOCs污染源中VOCs成分的浓度之和；
X为VOCs污染源中VOCs成分的去除率。
进一步地，所述吸附材料为分子筛、块状活性炭、柱状活性炭中的两种或三种。
进一步地，所述分子筛为3A分子筛、 4A分子筛、5A分子筛中的一种或多种。
进一步地，所述块状活性炭为4-8目、6-12目、8-16目、18-30目的块状活性炭中的一种或多种。
进一步地，所述柱状活性炭为直径为0.9mm、1.5mm、2.0mm、3.0mm、4.0mm的柱状活性炭中的一种或多种。
进一步地，所述柱状活性炭的碘值为500-1000mg/g，比表面积为500-1050m2/g，四氯化碳值（CTC值）为50-80mg/g。
进一步地，所述块状活性炭的碘值为500-800mg/g。
由于活性炭或分子筛等吸附剂，对于不同种类的VOCs，其吸附容量不同。本发明提供的方法能够针对VOCs的成分进行吸附剂配方的组合调节，采用多种吸附剂进行组合，可以进一步大幅降低成本，延长净化设备的寿命。通过本发明方法得到的配方在实际工程应用中具有去除效率高、成本低、无二次污染等特点。
具体实施方式
本发明公开了一种优化VOCs吸附材料组合配方的方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
以下实施例中对所有原料的来源并没有特殊的限制，所用的原料均为市售。
实施例1
S1：选用含有大量二氧化硫、二氧化氮的VOCs气体作为VOCs污染源，并检测各个成分的浓度之和C1 。
S2：选用吸附材料
分子筛：选用3A分子筛、 4A分子筛、5A分子筛；
块状活性炭：目数为4-8目、6-12目、8-16目、18-30目，碘值范围500-800mg/g；
柱状活性炭：直径为0.9mm、1.5mm、2.0mm、3.0mm、4.0mm，碘值为500-1000mg/g，比表面积为500-1050m2/g，四氯化碳（CTC）值为50-80mg/g。
将各个吸附材料分别装入不同的填充管内，各个填充管内吸附材料的重量相等。
S3：将步骤S2中装入吸附材料的填充管进行组合，使得每个组合含有1支分子筛填充柱、1支活性炭块填充柱、1支柱状活性炭填充柱；按照先后顺序串联1支分子筛填充柱、1支活性炭块填充柱、1支柱状活性炭填充柱；
在上述柱状活性炭填充柱的出气端连接在线气象色谱仪。
S4：使VOCs污染源依次通过串联的分子筛填充柱、活性炭块填充柱和柱状活性炭填充柱，经过净化的VOCs污染源以尾气形式从柱状活性炭填充柱的出气端排出。
S5：排出的尾气进入气象色谱仪，通过气象色谱仪检测尾气中的VOCs成分的浓度之和C2，并记录检测结果。
S6：对各种组合的检测结果进行分析比较，选择去除效果最好的一组作为优化后的VOCs吸附材料的组合配方。
具体地，根据公式1计算各个组合对VOCs污染源中VOCs的去除率，根据去除率确定最优组合配方。
公式1：
X=（C1-C2）/C1×100%
其中：C2为尾气中VOCs成分的浓度之和；
C1为VOCs污染源中VOCs成分的浓度之和；
X为VOCs污染源中VOCs成分的去除率。
去除含有大量二氧化硫、二氧化氮的VOCs气体中二氧化硫、二氧化氮等VOCs成分的最优组合为：4A分子筛、6—12目（碘值为600mg/g）块状活性炭、直径为4.0mm的柱状活性炭（碘值为800mg/g、比表面积为750 m2/g、四氯化碳（CTC）值为58mg/g）。
实施例2
S1：选用含有大量苯、甲苯、二甲苯的VOCs气体作为VOCs污染源，检测VOCs成分的浓度之和C1。
S2：选用吸附材料
块状活性炭：4-8目、5-10目、8-16目、10-24目，碘值为500-800mg/g；
柱状活性炭：直径为0.9mm、1.5mm、2.0mm、3.0mm、4.0mm，碘值为500-1000mg/g，比表面积为500-1050m2/g，四氯化碳（CTC）值为50-80mg/g。
S3：将步骤S2中装入吸附材料的填充管进行组合，使得每个组合含有1支活性炭块填充柱、2支柱状活性炭填充柱；按照先后顺序串联1支活性炭块填充柱、2支柱状活性炭填充柱；
在上述柱状活性炭填充柱的出气端连接在线气象色谱仪。
S4：使VOCs污染源依次通过串联的分子筛填充柱、活性炭块填充柱和柱状活性炭填充柱，经过净化的VOCs污染源以尾气形式从柱状活性炭填充柱的出气端排出。
S5：排出的尾气进入气象色谱仪，通过气象色谱仪检测尾气中的VOCs成分的浓度之和C2，并记录检测结果。
S6：对各种组合的检测结果进行分析比较，选择去除效果最好的一组作为优化后的VOCs吸附材料的组合配方。
具体地，根据公式1计算各个组合对VOCs污染源中VOCs的去除率，根据去除率确定最优组合配方。
公式1：
X=（C1-C2）/C1×100%
其中：C2为尾气中VOCs成分的浓度之和；
C1为VOCs污染源中VOCs成分的浓度之和；
X为VOCs污染源中VOCs成分的去除率。
结果：
去除含有大量苯、甲苯、二甲苯的VOCs气体中二氧化硫、二氧化氮等VOCs成分的最优组合为：8—16目（碘值为600mg/g）块状活性炭、直径为3.0mm的柱状活性炭（碘值为800mg/g、比表面积为750m2/g、四氯化碳（CTC）值为 50mg/g）、直径为0.9mm的柱状活性炭（碘值为1000mg/g、比表面积为900m2/g、四氯化碳（CTC）值为 70mg/g）。
实施例3
S1：选用含有大量甲醛、乙酸、硫化氢的VOCs气体作为VOCs污染源，检测VOCs成分的浓度之和C1。
S2：选用吸附材料
块状活性炭：5-10目、10-24目、18-30目，碘值为500—800mg/g；
柱状活性炭：直径为0.9mm、1.5mm、2.0mm、3.0mm、4.0mm，碘值为500-1000mg/g，比表面积为500-1050m2/g，四氯化碳（CTC）值为50-80mg/g。
S3：将步骤S2中装入吸附材料的填充管进行组合，使得每个组合含有1支活性炭块填充柱、1支柱状活性炭填充柱；按照先后顺序串联1支活性炭块填充柱、1支柱状活性炭填充柱；
在上述柱状活性炭填充柱的出气端连接在线气象色谱仪。
S4：使VOCs污染源依次通过串联的分子筛填充柱、活性炭块填充柱和柱状活性炭填充柱，经过净化的VOCs污染源以尾气形式从柱状活性炭填充柱的出气端排出。
S5：排出的尾气进入气象色谱仪，通过气象色谱仪检测尾气中的VOCs成分的浓度之和C2，并记录检测结果。
S6：对各种组合的检测结果进行分析比较，选择去除效果最好的一组作为优化后的VOCs吸附材料的组合配方。
具体地，根据公式1计算各个组合对VOCs污染源中VOCs的去除率，根据去除率确定最优组合配方。
公式1：
X=（C1-C2）/C1×100%
其中：C2为尾气中VOCs成分的浓度之和；
C1为VOCs污染源中VOCs成分的浓度之和；
X为VOCs污染源中VOCs成分的去除率。
结果：
去除含有大量甲醛、乙酸、硫化氢的VOCs气体中二氧化硫、二氧化氮等VOCs成分的最优组合为： 8-16目（碘值为700mg/g）的块状活性炭、直径为2.0mm的柱状活性炭（碘值为1000mg/g、比表面积为1000m2/g、四氯化碳（CTC）值为 70mg/g）。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种优化VOCs吸附材料组合配方的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：检测VOCs污染源的成分，并记录检测结果；
S2：选取多种不同性质的吸附材料，并将各个不同性质的吸附材料分别装入不同的填充管内，各个填充管内吸附材料的重量相等；
S3：将步骤S2中装入吸附材料的填充管进行组合，使每个组合中都含有多种不同性质的吸附材料填充的填充管；将每个组合中的填充管分别进行串联；
S4：使VOCs污染源通过串联的填充管， VOCs污染源经过串联的填充管后得到净化后，形成尾气并从串联的填充管出气端排出；
S5：检测尾气成分,并记录检测结果；
S6：对检测结果进行分析比较，选择去除效果最佳的组合作为优化配方。
2.根据权利要求1所述的优化VOCs吸附材料组合配方的方法，其特征在于，还包括在串联的填充管出气端连接气相色谱仪的步骤，通过气相色谱仪检测尾气的成分。
3.根据权利要求1所述的优化VOCs吸附材料组合配方的方法，其特征在于，根据公式1计算各个组合对VOCs污染源中VOCs的去除率，根据去除率确定最优组合配方；
公式1：
X=（C1-C2）/C1×100%
其中： C2为尾气中VOCs成分的浓度之和；
C1为VOCs污染源中VOCs成分的浓度之和；
X为VOCs污染源中VOCs成分的去除率。
4.根据权利要求1所述的优化VOCs吸附材料组合配方的方法，其特征在于，所述吸附材料为分子筛、块状活性炭、柱状活性炭中的两种或三种。
5.根据权利要求4所述的优化VOCs吸附材料组合配方的方法，其特征在于，所述分子筛为3A分子筛、 4A分子筛、5A分子筛中的一种或多种。
6.根据权利要求4所述的优化VOCs吸附材料组合配方的方法，其特征在于，所述块状活性炭为4-8目、6-12目、8-16目、18-30目的块状活性炭中的一种或多种。
7.根据权利要求4所述的优化VOCs吸附材料组合配方的方法，其特征在于，所述柱状活性炭为直径为0.9mm、1.5mm、2.0mm、3.0mm、4.0mm的柱状活性炭中的一种或多种。
8.根据权利要求4所述的优化VOCs吸附材料组合配方的方法，其特征在于，所述柱状活性炭的碘值为500-1000mg/g，比表面积为500-1050m2/g，四氯化碳值（CTC值）为50-80mg/g。
9.根据权利要求4所述的优化VOCs吸附材料组合配方的方法，其特征在于，所述块状活性炭的碘值为500-800mg/g。
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