CN110314496B - 一种用于橡胶密炼废气处理的吸收液、其制备方法及用途 - Google Patents

一种用于橡胶密炼废气处理的吸收液、其制备方法及用途 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于橡胶密炼废气处理的吸收液、其制备方法及用途。本发明的吸收液包含氧化剂和活化剂；所述氧化剂选自氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化锌、氢氧化铁等；所述活化剂为能够溶解于水中的可溶性盐，并能在水中生成CO3 2‑、HCO3 ‑、SO4 2‑、HSO4 ‑、SCN‑、PO4 3‑、HPO4 2‑、H2PO4 ‑、HSiO3 ‑或SiO3 2‑。在一个优选的实施方式中，本发明针对橡胶密炼废气中的炭黑等固体颗粒污染物，使纳米磁性粒子将固体颗粒污染物包裹，再基于磁性的原理相互结合、凝聚、降落，实现对固体颗粒污染物的有效去除。

Description

一种用于橡胶密炼废气处理的吸收液、其制备方法及用途
技术领域
本发明涉及化学工业领域，尤其涉及一种用于橡胶密炼废气处理的吸收液、其制备方法及用途。
背景技术
在橡胶轮胎生产过程中，会产生一定量的废气。这种废气的污染因子主要为工业粉尘（固体颗粒物等）、恶臭（气体污染物等）等污染物，虽然污染强度不大，但是废气排放量大、污染成分复杂多变，尤其是废气中的恶臭成分对周围环境、厂区环境造成一定的污染，扰民现象难以避免。密炼车间和硫化车间生产过程产生的烟气，其中含有H2S、NH3、有机硫化物、硫醇、胺类等微量有机组分气体，不但对操作工人的身体健康造成直接危害，同时也污染了周围的大气环境，废气处理迫在眉睫。
炼胶是橡胶制造过程中的重要工段。炼胶烟气主要来源于密炼机内部混合料在100-160℃左右的条件下捏炼及裂解而产生，炼胶烟气主要来自炼胶车间的混炼、塑炼，产生的部位主要是密炼机投卸料口。
炼胶烟气污染物主要是橡胶的热裂解产物，主要成分是烷烃、烯烃和芳烃等聚异戊二烯胶的裂解产物和一些含硫化合物，使得炼胶烟气虽然VOCs浓度远远低于标准限值，但仍然存在臭气污染问题。
现有的橡胶密炼废气治理技术主要有生物法、吸附法、等离子除臭法、催化燃烧法、光触媒法等，具体情况如下：
a)生物法：设备占地面积大，投资高，处理效果不够理想；
b)吸附法：二次污染、操作要求高、运行费用（主要是危废处置费用）高；
c)等离子除臭法：投资高、运行不稳定，同类工艺在某轮胎厂出现故障燃烧的危险现象；
d)催化燃烧法：投资高，运行费用高；
e)光触媒法：安全、净化效率高、操作维护简单，运行费用较高，紫外线光管存在二次污染。
CN109276987A公开了一种用于工业废气脱硫脱硝处理的吸收剂，主要用于工业废气净化过程中同时吸收二氧化硫等硫化物和氮氧化物，可有效降低工业废气中硫化物、氮氧化物含量。其公开了的用于工业废气脱硫脱硝处理的吸收剂由碱金属或碱土金属的过氧化物、具有氧化性的无机盐或有机过氧化物作为氧化剂，以可溶性碱或具有活化作用的能在水溶液中生成弱酸根离子的盐类作为吸收剂组成；吸收剂中氧化剂浓度为0.01～0.5mol/L，活化剂浓度为0.1～5mol/L。该吸收剂化学稳定性好，发泡性小，粘度高，原料来源丰富，易购买，价格便宜，应用性广。该吸收剂在吸收过程中不受烟气内氧气含量影响，脱硫脱硝效率可同时达到90％以上。
但是该现有吸收剂的处理对象仅为硫化物、氮氧化物，但橡胶密炼废气由于其特殊性，不仅包含硫化物、氮氧化物，还包含固体颗粒物（如炭黑）、胺类、氨气等恶臭物质，这些物质由于其化学性质，采用上述吸收剂并不能有效去除。
因此，如何针对橡胶密炼废气的特殊性开发一种能够对橡胶密炼废气进行有效处理的吸收液，使吸收液中的各成分在吸收过程中既不互相干扰、又能互相协同，最终实现对橡胶密炼废气的净化处理，成为亟待解决的技术问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种用于橡胶密炼废气处理的吸收液，所述吸收液中包含氧化剂和活化剂；其中，所述氧化剂选自氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化锌、氢氧化铁、氢氧化亚铁、氢氧化铜、氨水、甲基二乙醇胺、哌嗪、环丁砜、聚乙二醇甲醚、甲醇钠、乙醇钾、叔丁醇钾、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的任意一种或两种以上的任意组合；所述活化剂为能够溶解于水中的可溶性盐，并能在水中生成CO3 2-、HCO3 -、SO4 2-、HSO4 -、SCN-、PO4 3-、HPO4 2-、H2PO4 -、HSiO3 -或SiO3 2-。
进一步地，还包括pH值调节剂，用于调整所述吸收液溶液的pH值至7-11。
进一步地，所述活化剂选自碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸氢盐、硫氰酸盐、磷酸盐、磷酸一氢盐、磷酸二氢盐、硅酸氢盐或硅酸盐中的任意一种或两种以上的任意组合。
进一步地，所述吸收液中还含有磁性流体。
进一步地，所述磁性流体包含纳米磁性粒子、烃类、矿物油、C4及以上多元醇。
进一步地，所述纳米磁性粒子为钕铁硼纳米粒子、钴铁氧体纳米粒子、钡铁氧体纳米粒子和/或锶铁氧体纳米粒子。优选地，所述磁性粒子的粒径为10-30纳米。
进一步地，所述烃类为丙烷、丁烷、戊烷、己烷和/庚烷。
进一步地，所述C4及以上多元醇为正丁二醇、叔丁二醇、甲基丙三醇、二甲基丙三醇、三甲基丙三醇、戊二醇和/或异戊二醇。
进一步地，所述磁性流体的在30℃时的粘度为1000-25000cps。
进一步地，所述磁性流体中，纳米磁性粒子：烃类：矿物油：C4以上多元醇的重量份配比为3：2：4：（5-10）。
进一步地，所述pH值调节剂选自氢氧化钙和/或氢氧化钡中。
本发明还提供前述吸收液的制备方法，按重量配比，取所述氧化剂5-50份、所述活化剂5-50份；将所述氧化剂加入适量水溶解配制成氧化剂溶液，将所述活化剂加入适量水溶解配制成活化剂溶液，然后合并所述氧化剂溶液和所述活化剂溶液后继续加水配制得到吸收液溶液，其中加入的所有水占的重量配比为1000份。
进一步地，还加入所述pH值调节剂0.5-20份。
进一步地，还加入所述磁性流体300-500份。
本发明还提供前述吸收液用于橡胶密炼废气处理的用途，即用前述吸收液处理橡胶密炼废气。
本发明的有益效果：
1、本发明针对橡胶密炼废气成分的复杂性和特殊性，在现有工业废气处理吸收液的基础上进行了配方的调整，使其更加适合橡胶密炼废气的处理。
2、现有工业废气处理吸收液仅能够实现脱硫脱硝的作用，但对于橡胶密炼废气中的其他VOCs等气体臭味成分和炭黑等固体颗粒污染物成分并不能有效处理。而本发明的配方中，针对VOCs等气体臭味成分加入了具有活性和氧化性的吸收成分，使VOCs能够通过化学手段消除臭味。
3、在一个优选的实施方式中，本发明针对橡胶密炼废气中的炭黑等固体颗粒污染物，加入了磁性流体，并且选择了合适的磁性流体配方，配合特有的粘度范围能够在吸收的同时，使纳米磁性粒子将固体颗粒污染物包裹，再基于磁性的原理相互结合、凝聚、降落，实现对固体颗粒污染物的有效去除，尤其是普通除尘方式（如布袋除尘器）无法去除的粒径在0.5微米以下的细颗粒物，不需要增加特殊的处理设备和零件，即可实现对于细颗粒物的有效去除。
4、本发明为了兼顾对于固体颗粒污染物的去除和VOCs气体污染物的去除，选择了合适的磁性流体粘度范围，以及合适的磁性流体与其他成本的合适的配比，使得本发明的吸收液在进行橡胶密炼废气处理时，组分间相互协同，一次性同时去除VOCs气体污染物和固体颗粒污染物。
具体实施方式
以下结合实施例对发明做详细的说明，加入量均为重量份：
实施例一 样品1
吸收液配方：
氧化剂 氢氧化镁2份，聚乙二醇单甲醚7份；
活性剂 碳酸钠3份，硫氰酸钠7份；
制备方法：
配制氧化剂溶液：按配比将氧化剂溶解于适量水中，得到氧化剂溶液；
配制活性剂溶液：将配比将活性剂溶解于适量水中，得到活性剂溶液；
混合：将所述氧化剂溶液与所述活性剂溶液混合，搅拌均匀，然后继续补充水，直到水的加入总重量为1000份，继续搅拌混合均匀，得到吸收液样品1。
实施例二 样品2
吸收液配方：
氧化剂 氢氧化铝5份，环丁砜4份；
活性剂 磷酸钠5份，硅酸氢钠2份；
制备方法：
配制氧化剂溶液：按配比将氧化剂溶解于适量水中，得到氧化剂溶液；
配制活性剂溶液：将配比将活性剂溶解于适量水中，得到活性剂溶液；
混合：将所述氧化剂溶液与所述活性剂溶液混合，搅拌均匀，然后继续补充水，直到水的加入总重量为1000份，继续搅拌混合均匀，得到吸收液样品2。
实施例三 样品3
吸收液配方：
氧化剂 氢氧化铜4份，哌嗪1份，二甲基乙酰胺3份；
活性剂 碳酸氢钠4份；
pH值调节剂 柠檬酸 0.5份；
制备方法：
配制氧化剂溶液：按配比将氧化剂溶解于适量水中，得到氧化剂溶液；
配制活性剂溶液：将配比将活性剂溶解于适量水中，得到活性剂溶液；
配制pH值调节剂溶液：按配比将pH值调节剂溶解于适量水中，得到pH值调节剂溶液；
混合：将所述氧化剂溶液和所述活性剂溶液混合，搅拌均匀，然后继续补充水，直到水的加入总重量为1000份，继续搅拌混合均匀，最后加入所述pH值调节剂，得到吸收液样品3。
实施例四 样品4
吸收液配方：
氧化剂 氢氧化铜4份，哌嗪1份，二甲基乙酰胺3份；
活性剂 碳酸氢钠4份；
磁性流体 平均粒径为10纳米的钕铁硼磁性粒子60份、丙烷40份、矿物油80份、戊二醇120份；
制备方法：
配制氧化剂溶液：按配比将氧化剂溶解于适量水中，得到氧化剂溶液；
配制活性剂溶液：按配比将活性剂溶解于适量水中，得到活性剂溶液；
配制磁性流体：按配比将钕铁皮硼磁性粒子、丙烷、矿物油、异戊二醇混合在一起，搅拌均匀即得磁性流体，所述磁性流体在30℃时的粘度为1500cps；
混合：将所述氧化剂溶液和所述活性剂混合，搅拌均匀，然后继续补充水，直到水的加入总重量为1000份，继续搅拌混合均匀，最后加入所述磁性流体，得到吸收液样品4。
实施例五 样品5
吸收液配方：
氧化剂 氢氧化镁1份、叔丁醇钾4份，哌嗪1份，二甲基亚砜5份；
活性剂 碳酸氢钾1份、磷酸钠2份；
磁性流体 平均粒径为18纳米的钴铁氧体磁性粒子份30份、己烷20份、矿物油40份、异戊二醇100份、1,4-丁二醇50份、二甲基丙三醇60份；
制备方法：
配制氧化剂溶液：按配比将氧化剂溶解于适量水中，得到氧化剂溶液；
配制活性剂溶液：按配比将活性剂溶解于适量水中，得到活性剂溶液；
配制磁性流体：按配比将钴铁氧体磁性粒子、己烷、矿物油、异戊二醇、1，4-丁二醇、二甲基丙三醇混合在一起，搅拌均匀即得磁性流体，所述磁性流体在30℃时的粘度为7800cps；
混合：将所述氧化剂溶液和所述活性剂混合，搅拌均匀，然后继续补充水，直到水的加入总重量为1000份，继续搅拌混合均匀，最后加入所述磁性流体，得到吸收液样品5。
实施例六 样品6
吸收液配方：
氧化剂 氢氧化镁1份、叔丁醇钾4份，哌嗪1份，二甲基亚砜5份；
活性剂 碳酸氢钾1份、磷酸钠2份；
磁性流体 平均粒径为30纳米的钴铁氧体磁性粒子份30份、己烷20份、矿物油40份、异戊二醇100份、1,4-丁二醇150份、二甲基丙三醇60份；
制备方法：
配制氧化剂溶液：按配比将氧化剂溶解于适量水中，得到氧化剂溶液；
配制活性剂溶液：按配比将活性剂溶解于适量水中，得到活性剂溶液；
配制磁性流体：按配比将钴铁氧体磁性粒子、己烷、矿物油、异戊二醇、1，4-丁二醇、二甲基丙三醇混合在一起，搅拌均匀即得磁性流体，所述磁性流体在30℃时的粘度为12000cps；
混合：将所述氧化剂溶液和所述活性剂混合，搅拌均匀，然后继续补充水，直到水的加入总重量为1000份，继续搅拌混合均匀，最后加入所述磁性流体，得到吸收液样品6。
实施例七 样品7
吸收液配方：
氧化剂 氢氧化亚铁5份、甲醇钠4份，二甲基亚砜1份、二甲基甲酰胺10份；
活性剂 硫酸镁2份、磷酸锌4份；
磁性流体 平均粒径为25纳米的钡铁氧体磁性粒子90份、丙烷10份、庚烷20份、丁烷30份、矿物油120份、甲基丙三醇100份、戊二醇50份、异戊二醇50份、三甲基丙三醇30份；
制备方法：
配制氧化剂溶液：按配比将氧化剂溶解于适量水中，得到氧化剂溶液；
配制活性剂溶液：按配比将活性剂溶解于适量水中，得到活性剂溶液；
配制磁性流体：按配比将钡铁氧体磁性粒子、丙烷、庚烷、丁烷、矿物油、甲基丙三醇、戊二醇、异戊二醇、三甲基丙三醇混合在一起，搅拌均匀即得磁性流体，所述磁性流体在30℃时的粘度为20000cps；
混合：将所述氧化剂溶液和所述活性剂混合，搅拌均匀，然后继续补充水，直到水的加入总重量为1000份，继续搅拌混合均匀，最后加入所述磁性流体，得到吸收液样品7。
实施例八 样品8
吸收液配方：
氧化剂 氢氧化锌2份、二甲基乙醇胺4份，叔丁醇钾1.5份、哌嗪20份、环丁砜2份；
活性剂 硫酸钠4份、磷酸锌4份；
磁性流体 平均粒径为20纳米的锶铁氧体磁性粒子60份、丙烷10份、丁烷30份、矿物油80份、甲基丙三醇100份、戊二醇50份、异戊二醇70份、三甲基丙三醇30份；
pH值调节剂 乳酸 1份；
制备方法：
配制氧化剂溶液：按配比将氧化剂溶解于适量水中，得到氧化剂溶液；
配制活性剂溶液：按配比将活性剂溶解于适量水中，得到活性剂溶液；
配制磁性流体：按配比将钡铁氧体磁性粒子、丙烷、庚烷、丁烷、矿物油、甲基丙三醇、戊二醇、异戊二醇、三甲基丙三醇混合在一起，搅拌均匀即得磁性流体，所述磁性流体在30℃时的粘度为20000cps；
混合：将所述氧化剂溶液和所述活性剂混合，搅拌均匀，然后继续补充水，直到水的加入总重量为1000份，继续搅拌混合均匀，最后加入所述磁性流体和所述pH值调节剂，得到吸收液样品8。
实施例九 样品9
吸收液配方：
氧化剂 氨水5份、二甲基乙醇胺4份，叔丁醇钾1.5份、哌嗪20份、环丁砜2份；
活性剂 硫酸钠4份、磷酸锌4份；
磁性流体 平均粒径为16纳米的锶铁氧体磁性粒子60份、丙烷10份、丁烷30份、矿物油80份、甲基丙三醇100份、戊二醇50份、异戊二醇70份、三甲基丙三醇30份；
pH值调节剂 乳酸 1份；
制备方法：
配制氧化剂溶液：按配比将氧化剂溶解于适量水中，得到氧化剂溶液；
配制活性剂溶液：按配比将活性剂溶解于适量水中，得到活性剂溶液；
配制磁性流体：按配比将钡铁氧体磁性粒子、丙烷、庚烷、丁烷、矿物油、甲基丙三醇、戊二醇、异戊二醇、三甲基丙三醇混合在一起，搅拌均匀即得磁性流体，所述磁性流体在30℃时的粘度为20000cps；
混合：将所述氧化剂溶液和所述活性剂混合，搅拌均匀，然后继续补充水，直到水的加入总重量为1000份，继续搅拌混合均匀，最后加入所述磁性流体和所述pH值调节剂，得到吸收液样品9。
实施例十 样品10
吸收液配方：
氧化剂 聚乙二醇单甲醚3份、哌嗪12份、环丁砜5份、乙醇钾10份；
活性剂 硫酸钠1份、磷酸一氢钠1份、磷酸二氢钠2份；
磁性流体 平均粒径为29纳米的钕铁硼磁性粒子90份、丙烷15份、丁烷10份、己烷45份、矿物油120份、1,4-丁二醇50份、甲基丙三醇70份、甲基丙三醇10份、二甲基丙三醇50份、戊二醇40份、异戊二醇50份、三甲基丙三醇30份；
pH值调节剂 乳酸 10份；
制备方法：
配制氧化剂溶液：按配比将氧化剂溶解于适量水中，得到氧化剂溶液；
配制活性剂溶液：按配比将活性剂溶解于适量水中，得到活性剂溶液；
配制磁性流体：按配比将钕铁硼磁性粒子、丙烷、丁烷、己烷、矿物油、1,4-丁二醇、甲基丙三醇、甲基丙三醇、二甲基丙三醇、戊二醇、异戊二醇、三甲基丙三醇混合在一起，搅拌均匀即得磁性流体，所述磁性流体在30℃时的粘度为23000cps；
混合：将所述氧化剂溶液和所述活性剂混合，搅拌均匀，然后继续补充水，直到水的加入总重量为1000份，继续搅拌混合均匀，最后加入所述磁性流体和所述pH值调节剂，得到吸收液样品10。
本发明的吸收液，由于配方的独特性，尤其是包含磁性流体时，对于纳米磁性粒子粒径的选择、磁性流体粘度的选择，极具创新性，能够使本发明的吸收液在处理橡胶密炼废气时，在能够处理VOCs臭味组分的同时，能够使磁性流体中的磁性粒子通过粘度的作用对粒径小于50微米的固体颗粒物进行包裹，粘度过大会导致喷漆过程困难，粘度过小则不磁性粒子不能在固体颗粒表面形成包裹。包裹后，由于磁性作用使固体颗粒形成聚集、下沉，达到去除橡胶密炼废气中固体颗粒污染物的效果。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种用于橡胶密炼废气处理的吸收液，所述吸收液中包含氧化剂和活化剂；其中，所述氧化剂选自氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化锌、氢氧化铁、氢氧化亚铁、氢氧化铜、氨水、甲基二乙醇胺、哌嗪、环丁砜、聚乙二醇甲醚、甲醇钠、乙醇钾、叔丁醇钾、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的任意一种或两种以上的任意组合；所述活化剂为能够溶解于水中的可溶性盐，并能在水中生成CO3 2-、HCO3 -、SO4 2-、HSO4 -、SCN-、PO4 3-、HPO4 2-、H2PO4 -、HSiO3 -或SiO3 2-；
所述吸收液中还含有磁性流体，所述磁性流体包含纳米磁性粒子、烃类、矿物油、C4及以上多元醇，所述纳米磁性粒子为钕铁硼纳米粒子、钴铁氧体纳米粒子、钡铁氧体纳米粒子和/或锶铁氧体纳米粒子，所述磁性流体的在30℃时的粘度为1000-25000cps；
所述纳米磁性粒子：烃类：矿物油：C4以上多元醇的重量份配比为3：2：4：(5-10)；
所述烃类为丙烷、丁烷、戊烷、己烷和/庚烷；
所述C4及以上多元醇为正丁二醇、叔丁二醇、甲基丙三醇、二甲基丙三醇、三甲基丙三醇、戊二醇和/或异戊二醇；
其中，所述吸收液在处理橡胶密炼废气时，在能够处理VOCs臭味组分的同时，能够使磁性流体中的磁性粒子通过粘度的作用对粒径小于50微米的固体颗粒物进行包裹。
2.根据权利要求1所述的吸收液，其特征在于，还包括pH值调节剂，用于调整所述吸收液溶液的pH值至7-11。
3.根据权利要求1或2所述的吸收液，其特征在于，所述活化剂选自碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸氢盐、硫氰酸盐、磷酸盐、磷酸一氢盐、磷酸二氢盐、硅酸氢盐或硅酸盐中的任意一种或两种以上的任意组合。
4.根据权利要求2所述的吸收液，其特征在于，所述pH值调节剂选自氢氧化钙和/或氢氧化钡中。
5.一种权利要求1-4任一项所述吸收液的制备方法，其特征在于，按重量配比，取所述氧化剂5-50份、所述活化剂5-50份；将所述氧化剂加入适量水溶解配制成氧化剂溶液，将所述活化剂加入适量水溶解配制成活化剂溶液，然后合并所述氧化剂溶液和所述活化剂溶液后继续加水配制得到吸收液溶液，其中加入的所有水占的重量配比为1000份；
向所述吸收液中加入磁性流体300-500份；
向所述吸收液中加入pH值调节剂0.5-20份。
6.一种权利要求1-4任一项所述吸收液的用途，其特征在于，用于处理橡胶密炼废气。
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