CN109999657B - 一种多级净化处理废气的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多级净化处理废气的方法，包括吸附过滤，喷淋，低温催化，注入含氧气体，高温催化，排出，本发明提供的方法，能够深度净化废气中的各种无机/有机污染物，节约能源，降低净化成本，排出的气体达到环保要求。

Description

一种多级净化处理废气的方法
技术领域
本发明涉及废气处理的技术领域，特别是涉及一种多级净化处理废气的方法。
背景技术
常见的废气处理方法包括热力燃烧法、催化燃烧法、水/药液吸收法、吸附法、生物滤池式/活性污泥脱臭法，但是，现有的处理方法均有不同的缺点，燃烧法设备易腐蚀，消耗燃料，处理成本高，易形成二次污染；水/药业吸收法净化效率低，对硫醇，脂肪酸等有机挥发物的处理效果差。吸附法的吸附剂费用昂贵，再生较困难，要求待处理的恶臭气体有较低的温度和含尘量。生物滤池式/活性污泥脱臭法占地面积大，填料需定期更换，脱臭过程不易控制，运行一段时间后容易出现问题，对疏水性和难生物降解物质的处理还存在较大难度。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种多级净化处理废气的方法，包括吸附过滤，喷淋，低温催化，注入含氧气体，高温催化，排出，本发明提供的方法，通过廉价的碳原料形成圆筒状的吸附碳，降低吸附剂的成本，同时，圆筒状的中空方向和气流方向一致，能够提高吸附气流的流通速度；通过喷淋塔，吸收废气中的小分子污染物，甲苯和丙酮；废气中含有胺类有机物，在现有的高温催化中，容易形成NOx造成二次污染，本发明采用两级高温催化，一级低温催化，将胺类物质催化分解为氮气，水和二氧化碳，避免生成NOx造成二次污染，高温催化进一步催化分解挥发性有机物，能够深度净化废气中的各种无机/有机污染物，节约能源，降低净化成本，排出的气体达到环保要求。
具体的方案如下：
一种多级净化处理废气的方法，包括以下步骤：
1)将废气导入吸附反应器，其中所述吸附反应器内部平行堆叠填充圆筒状的吸附碳，其中废气流动的方向和圆筒状的吸附碳的中空方向相同，通过圆筒状的吸附碳去除废气中部分污染物和微小固体颗粒；
2)将步骤1中吸附反应器排出的气体从吸收塔的底部进气口导入吸收塔，在吸收塔底部设置回收槽回收液体，吸收塔顶部设置排气口排出气体，塔内温度为80℃，在吸收塔中喷淋邻苯二甲酸二甲酯溶液，回收废气中的甲苯和丙酮；
3)低温催化：向步骤2中排出的气体导入第一反应床，调整反应床内温度为400℃，第一反应床中填充有第一催化剂，通过第一反应床催化分解胺类物质，得到氮气，水和二氧化碳；
4)高温催化，向步骤3中排出的气体注入氧气，调整混合气体中的氧含量为40体积％，将混合气体导入第二反应床，调整反应床内温度为600℃，所述第二反应床中填充有第二催化剂，通过第二反应床催化分解挥发性有机物。
进一步的，所述圆筒状的吸附碳通过以下方法制备得到，将中空的筒状棉花秆在质量百分比浓度60％的磷酸溶液中浸泡20小时后，取出烘干，在氮气中1100℃炭化2小时，再通入二氧化碳体积浓度为10％的二氧化碳-氮气混合气体，活化1小时，再降温至800℃，通入水蒸气体积浓度为6％的水蒸气-氮气混合气体，活化1小时，冷却后，分别用质量百分比浓度为5％的盐酸和纯水洗涤，烘干后，得到圆筒状的吸附碳。
进一步的，所述第一催化剂通过以下制备方法制备得到，将硝酸铈和硝酸锰溶解于去离子水中，得到澄清溶液，再加入一水合氧化铝，二氧化钛粉末和瓜尔胶，得到混合浆料，其中浆料的组分为，以水为基准100重量份，硝酸铈为25重量份，硝酸锰为90重量份，一水合氧化铝为200重量份，二氧化钛为30重量份，瓜尔胶为5重量份，120℃干燥，在600℃高温烧结6h，得到氧化铝担载的含有Mn、Ce、Ti的复合氧化物的第一催化剂。
进一步的，所述第二催化剂通过以下制备方法制备得到，将异丙醇铝、硝酸锶、硝酸锡，硝酸镍溶于水中，得到前驱体溶液，其中异丙醇铝为0.02mol/L，硝酸锶为0.01mol/L、硝酸锡为0.01mol/L，硝酸镍为0.02mol/L；所述前驱体溶液加入氮化硅，其中氮化硅的加入量与异丙醇铝摩尔数相同，再加入占溶液质量0.1％的分散剂聚丙烯酸钠，搅拌混合，形成悬浊液浆料；将所述悬浊液浆料涂覆在碳化硅蜂窝陶瓷载体上，干燥，形成1μm厚的涂层，得到干燥前驱体；将所述干燥前驱体置于氮气气氛中，在600℃下焙烧2h，然后升温在1200℃焙烧4h，得到预处理体；将所述预处理体浸入含有0.1mol/L的硝酸铂和0.1mol/L硝酸钯的混合溶液中，浸渍10min，干燥，500℃焙烧4h，得到第二催化剂。
进一步的，所述废气选自垃圾焚烧废气，生物发酵废气、食品或污水处理废气、皮革化工废气。
本发明具有如下有益效果：
1)、通过廉价的碳原料形成圆筒状的吸附碳，降低吸附剂的成本，同时，圆筒状的中空方向和气流方向一致，能够提高吸附气流的流通速度；并且本发明制备的吸附碳对于污染物例如二氯乙烷具有良好的吸附效果；
2)、通过喷淋塔，进一步吸收废气中的小分子污染物，甲苯和丙酮；
3)、废气中含有的胺类有机物，在现有的高温催化中，容易形成NOx造成二次污染，本发明采用两级催化，一级低温催化，将胺类物质催化分解为氮气，水和二氧化碳，避免生成NOx造成二次污染，并且调节氧含量后进行二级高温催化进一步催化分解挥发性有机物，形成水和二氧化碳；
4)、通过本发明的方法，能够深度净化废气中的各种无机/有机污染物，节约能源，降低净化成本，排出的气体达到环保要求。
具体实施方式
本发明下面将通过具体的实施例进行更详细的描述，但本发明的保护范围并不受限于这些实施例。
制备圆筒状的吸附碳
将中空的筒状棉花秆在质量百分比浓度60％的磷酸溶液中浸泡20小时后，取出烘干，在氮气中1100℃炭化2小时，再通入二氧化碳体积浓度为10％的二氧化碳-氮气混合气体，活化1小时，再降温至800℃，通入水蒸气体积浓度为6％的水蒸气-氮气混合气体，活化1小时，冷却后，分别用质量百分比浓度为5％的盐酸和蒸馏水洗涤，烘干后，得到圆筒状的吸附碳。
制备第一催化剂
将25重量份硝酸铈和90重量份硝酸锰溶解于100重量份去离子水中，得到澄清溶液，再加入200重量份一水合氧化铝，30重量份二氧化钛粉末和5重量份瓜尔胶，得到混合浆料，在120℃干燥后，在600℃高温烧结6h，得到氧化铝担载的含有Mn、Ce、Ti的复合氧化物的第一催化剂。
制备第二催化剂
将0.2mol异丙醇铝、0.1mol硝酸锶、0.1mol硝酸锡，0.2mol硝酸镍溶于10L水中，得到前驱体溶液；所述前驱体溶液加入0.2mol氮化硅，再加入占溶液质量10g的分散剂聚丙烯酸钠，搅拌混合，形成悬浊液浆料；将所述悬浊液浆料涂覆在碳化硅蜂窝陶瓷载体上，干燥，形成1μm厚的涂层，得到干燥前驱体；将所述干燥前驱体置于氮气气氛中，在600℃下焙烧2h，然后升温在1200℃焙烧4h，得到预处理体；将所述预处理体浸入含有0.1mol/L的硝酸铂和0.1mol/L硝酸钯的混合溶液中，浸渍10min，干燥，500℃焙烧4h，得到第二催化剂。
1)将废气导入吸附反应器，其中所述吸附反应器内部平行堆叠填充圆筒状的吸附碳，其中废气流动的方向和圆筒状的吸附碳的中空方向相同，通过圆筒状的吸附碳去除废气中部分污染物和微小固体颗粒；
2)将步骤1中吸附反应器排出的气体从吸收塔的底部进气口导入吸收塔，在吸收塔底部设置回收槽回收液体，吸收塔顶部设置排气口排出气体，塔内温度为80℃，在吸收塔中喷淋邻苯二甲酸二甲酯溶液，回收废气中的甲苯和丙酮；
3)低温催化：向步骤2中排出的气体导入第一反应床，调整反应床内温度为400℃，第一反应床中填充有第一催化剂，通过第一反应床催化分解胺类物质，得到氮气，水和二氧化碳；
4)高温催化，向步骤3中排出的气体注入氧气，调整混合气体中的氧含量为40体积％，将混合气体导入第二反应床，调整反应床内温度为600℃，所述第二反应床中填充有第二催化剂，通过第二反应床催化分解挥发性有机物。
实验与数据
以二氯乙烷，甲苯，丙酮，三甲胺为有机污染源，分别调节二氯乙烷，甲苯，丙酮和三甲胺所在气路的载气流量，使其浓度分别达到2000mg/m3，其中混合气流量为200ml/min。结果表明，本发明的方法可将上述污染源降至30mg/m3以下，基本上完全催化氧化为氮气，二氧化碳和水。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但是应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种多级净化处理废气的方法，包括以下步骤：
1)将废气导入吸附反应器，其中所述吸附反应器内部平行堆叠填充圆筒状的吸附碳，其中废气流动的方向和圆筒状的吸附碳的中空方向相同，通过圆筒状的吸附碳去除废气中部分污染物和微小固体颗粒，所述圆筒状的吸附碳通过以下方法制备得到，将中空的筒状棉花秆在质量百分比浓度60％的磷酸溶液中浸泡20小时后，取出烘干，在氮气中1100℃炭化2小时，再通入二氧化碳体积浓度为10％的二氧化碳-氮气混合气体，活化1小时，再降温至800℃，通入水蒸气体积浓度为6％的水蒸气-氮气混合气体，活化1小时，冷却后，分别用质量百分比浓度为5％的盐酸和纯水洗涤，烘干后，得到圆筒状的吸附碳；
2)将步骤1中吸附反应器排出的气体从吸收塔的底部进气口导入吸收塔，在吸收塔底部设置回收槽回收液体，吸收塔顶部设置排气口排出气体，塔内温度为80℃，在吸收塔中喷淋邻苯二甲酸二甲酯溶液，回收废气中的甲苯和丙酮；
3)低温催化：向步骤2中排出的气体导入第一反应床，调整反应床内温度为400℃，第一反应床中填充有第一催化剂，通过第一反应床催化分解胺类物质，得到氮气，水和二氧化碳；
4)高温催化，向步骤3中排出的气体注入氧气，调整混合气体中的氧含量为40体积％，将混合气体导入第二反应床，调整反应床内温度为600℃，所述第二反应床中填充有第二催化剂，通过第二反应床催化分解挥发性有机物。
2.如上述权利要求1所述的方法，所述第一催化剂通过以下制备方法制备得到，将硝酸铈和硝酸锰溶解于去离子水中，得到澄清溶液，再加入一水合氧化铝，二氧化钛粉末和瓜尔胶，得到混合浆料，其中浆料的组分为，以水为基准100重量份，硝酸铈为25重量份，硝酸锰为90重量份，一水合氧化铝为200重量份，二氧化钛为30重量份，瓜尔胶为5重量份，120℃干燥，在600℃高温烧结6h，得到氧化铝担载的含有Mn、Ce、Ti的复合氧化物的第一催化剂。
3.如上述权利要求1所述的方法，所述第二催化剂通过以下制备方法制备得到，将异丙醇铝、硝酸锶、硝酸锡，硝酸镍溶于水中，得到前驱体溶液，其中异丙醇铝为0.02mol/L，硝酸锶为0.01mol/L、硝酸锡为0.01mol/L，硝酸镍为0.02mol/L；所述前驱体溶液加入氮化硅，其中氮化硅的加入量与异丙醇铝摩尔数相同，再加入占溶液质量0.1％的分散剂聚丙烯酸钠，搅拌混合，形成悬浊液浆料；将所述悬浊液浆料涂覆在碳化硅蜂窝陶瓷载体上，干燥，形成1μm厚的涂层，得到干燥前驱体；将所述干燥前驱体置于氮气气氛中，在600℃下焙烧2h，然后升温在1200℃焙烧4h，得到预处理体；将所述预处理体浸入含有0.1mol/L的硝酸铂和0.1mol/L硝酸钯的混合溶液中，浸渍10min，干燥，500℃焙烧4h，得到第二催化剂。
4.如上述权利要求1所述的方法，所述废气选自垃圾焚烧废气，生物发酵废气、食品或污水处理废气、皮革化工废气。
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