CN112007482A - 一种新型电解VOCs的技术及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及大气处理领域，特别涉及一种新型电解VOCs的技术。该技术包括三个工艺过程：首先，VOCs吸收过程：连续导入VOCs气体，VOCs进入聚集箱被吸收液吸收；其次，VOCs电解过程：气体再通过管道，进入电解塔的电解池内，在一定的催化剂作用下，通过阳极以及阴极的电解反应，可产生大量强氧化性的羟基自由基，该羟基自由基可将溶液中的VOCs氧化为可溶性中间物质、二氧化碳、水等小分子产物。此外阴阳极之间有大量纳米泡沫，减缓溶液中的VOCs流动速度，加强气体被电解的效率。最后，吸收液循环过程：电解完成的吸收液，经过电解塔过滤板以及过滤网，再通过单项循环泵的作用下，重新回到VOCs聚集箱，循环使用，降低了溶液多次更换的成本。
Description
技术领域
本发明属于大气处理技术的应用领域，具体涉及一种新型电解VOCs的技术及系统。
背景技术
挥发性有机物(VOCs，volatile organic compounds)定义繁多，根据世界卫生组织(WHO)的定义，VOCs是在常温下，沸点50℃至260℃的各种有机化合物。通常分为非甲烷碳氢化合物、含氧有机化合物、卤代烃、含氮有机化合物以及含硫有机化合物等。VOCs在大气污染中扮演着重要的角色，大部分VOCs呈毒性会直接危害人体健康，会对人的身体造成不良影响，损害内脏及神经系统，严重时还会造成急性中毒甚至致癌。因此，国家有关废气的监管强度增大，排放标准也日趋严格，因此，如何更有效的降低VOCs的浓度，成为众多环保企业研究的难题。
目前用于VOCs处理的技术主要有活性炭吸附、催化燃烧法、UV光解、等离子体法、微生物净化法。这些方法有的处理效率高，能耗高，价格十分昂贵，甚至还又安全风险，操作不当容易引起爆炸，存在较大的安全隐患。有的方法，虽然能耗低，价格也不高。处理效率却极低，甚至有的处理效果安装前后无明显差异，成为摆设。因此，针对目前VOCs治理领域的技术缺陷，迫切需要一种低消耗安全性能高以及效率高的的工艺方法。
发明内容
针对先行VOCs处理存在的问题，本发明提供了一种新型电解VOCs的技术及系统。有效提高了VOCs的去除率，实现了VOCs的高效、低能耗和成本、清洁化去除。
本发明采用如下技术方案：首先，VOCs吸收过程：连续导入VOCs气体，VOCs进入聚集箱被吸收液吸收；其次，VOCs电解过程：吸收了VOCs的吸收液，进入电解塔的电解池内，在一定的催化剂作用下，通过阳极以及阴极的电解反应，可产生大量强氧化性的羟基自由基，该羟基自由基可将溶液中的VOCs氧化为可溶性中间物质、二氧化碳、水等小分子产物。此外阴阳极之间有大量纳米泡沫，减缓溶液中的VOCs流动速度，加强气体被电解的效率。最后，吸收液循环过程：电解完成的吸收液，经过电解塔过滤板以及过滤网，再通过单项循环泵的作用下，重新回到VOCs聚集箱，循环使用，降低了溶液多次更换的成本。
其中，优选方案如下：
所述的阳极，为催化活性高，导电性能佳的复合材料，可为钛基二氧化铅、铅基二氧化铅、PbO2/SPE复合膜电极、铂基二氧化铅电极等。
所述的阴极，可为三维石墨烯、石墨毡、负载碳纳米管惰性电极材料等。
所述的阴阳极电极间距可为10～1000cm，电流密度可为10-1000mA/cm2，输入电压可为直流或者交流，电压强度10～220V。
所述的53000～500000m3/h，有机废气浓度10～10000mg/L。
本发明提供了一种用于根据上述方法新型电解VOCs的技术处理系统，该系统包括：VOCs吸收过程工艺段，VOCs电解过程工艺段以及吸收液循环过程工艺段，其中，所述VOCs吸收过程工艺段包括聚集箱001，该聚集箱001具有VOCs导入口003、排液口004以及纳米泡沫002；所述VOCs电解过程工艺段由电解塔013，该电解塔013具有电解槽014、阳极007、阴极008、过滤板009、过滤网010、观察口011以及导气口012；所述吸收液循环过程工艺段包括输出管005、单向循环泵006、导入管015以及循环泵016。
与以往的VOCs去除工艺相比，本发明提供一条具有重要意义的节能减排、高效清洁的一种VOCs双解处理系统。
本发明VOCs双解处理方法及系统具有以下几个优点：
1、涵盖VOCs种类繁多，处理不受限制；
2、VOCs处理效率高，达95％以上；
3、系统添加剂为绿色环保物质，不会造成二次污染；
4、自动化程度高，无需专人看管；
5、耗电量小，处理成本低；
6、VOCs处理量大；
7、结构紧凑，占地面积小，非常适合工业化应用。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式本发明进行详细说明：
图1是本发明一种新型电解VOCs的技术及系统的工艺结构图；
具体实施方式
如图1所示，主要有所述VOCs吸收过程工艺段由聚集箱001、VOCs导入口003、排液口004以及纳米泡沫002；所述VOCs电解过程工艺段由电解塔013，该电解塔013具有电解槽014、阳极007、阴极008、过滤板009、过滤网010、观察口011以及导气口012；所述吸收液循环过程工艺段包括输出管005、单向循环泵006、导入管015以及循环泵016。首先，VOCs吸收过程：VOCs气体通过导入口003进入聚集箱001被吸收液吸收，气体在聚集箱001被纳米泡沫002阻隔增大气体与吸收液的接触面积，加大吸收液对于气体的吸收；其次，VOCs电解过程：吸收了气体的吸收液通过排液口004排出。再通过导液管005以及单项电泵006进入电解槽014，在一定的催化剂作用下，通过阳极007以及阴极008的电解反应，可产生大量强氧化性的羟基自由基，该羟基自由基可将溶液中的VOCs氧化为可溶性中间物质、二氧化碳、水等小分子产物。此外阴阳极之间有大量纳米泡沫002，减缓溶液中的VOCs流动速度，加强气体被电解的效率。最后，吸收液循环过程：电解完成的吸收液，经过电解塔过滤板009以及过滤网010，再通过单项循环泵016的作用下，重新回到VOCs聚集箱001，循环使用，降低了溶液多次更换的成本。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
采用钛基二氧化铅阳极，三维石墨烯气体扩散电极为阴极。采用0.05M Na2SO4为吸收液，氯苯浓度为200ppm，风量3000m3/h，工作电流密度为20mA/cm2，以及电压12v时，VOCs氧化吸收率为96％。
实施例2：
采用铂基二氧化铅电极，纳米碳管电极为阴极采用0.1M碳酸丙烯酯为吸收液，连续导入风量为12000m3/h的含VOCs气体，经检测其中CH3OH(甲醛)100ppm、C2H5OH(乙醇)100ppm、C6H2CH3(NO2)3(三硝基甲苯)200ppm及其它混合气体200ppm，工作电流密度为100mA/cm2，以及电压50v时，VOCs氧化吸收率为98％。
Claims (9)
1.一种新型电解VOCs的技术，该技术包括三个工艺过程：首先，VOCs吸收过程：连续导入VOCs气体，VOCs进入聚集箱被吸收液吸收；其次，VOCs电解过程：吸收了VOCs的吸收液再通过管道，进入电解塔的电解池内，在一定的催化剂作用下，通过阳极以及阴极的电解反应，可产生大量强氧化性的羟基自由基，该羟基自由基可将溶液中的VOCs氧化为可溶性中间物质、二氧化碳、水等小分子产物。此外阴阳极之间有大量纳米泡沫，减缓溶液中的VOCs流动速度，加强气体被电解的效率。最后，吸收液循环过程：电解完成的吸收液，经过电解塔过滤板以及过滤网，再通过单项循环泵的作用下，重新回到VOCs聚集箱，循环使用，降低了溶液多次更换的成本。
2.根据权利1要求所述的一种新型电解VOCs的技术，其特征在于：所述的阳极，为催化活性高，导电性能佳的复合材料，可为钛基二氧化铅、铅基二氧化铅、PbO2/SPE复合膜电极、铂基二氧化铅电极等。
3.根据权利1要求所述的一种新型电解VOCs的技术，其特征在于：所述的阴极，可为三维石墨烯、石墨毡、负载碳纳米管惰性电极材料等。
4.根据权利1要求所述的一种新型电解VOCs的技术，其特征在于：阴阳极电极间距可为10～1000cm，电流密度可为10-1000mA/cm2，输入电压可为直流或者交流，电压强度10～220V。
5.根据权利1要求所述的一种新型电解VOCs的技术，其特征在于：3000～500000m3/h，有机废气浓度10～10000mg/L。
6.根据权利1要求所述的一种新型电解VOCs的技术，其特征在于：吸收液为水、氢氧化钠、氢氧化钾、醋酸钠、醋酸钾、硫酸钠、碳酸丙烯酯、甘油等。
7.用于权利要求1-5中任一项所述方法的系统，该系统包括：VOCs吸收过程工艺段、VOCs电解过程工艺段以及吸收液循环过程工艺段，其中，所述VOCs吸收过程工艺段包括聚集箱001，该聚集箱(001)具有VOCs导入口003、排液口004以及纳米泡沫002；所述VOCs电解过程工艺段由电解塔013，该电解塔013具有电解槽014、阳极007、阴极008、过滤板009、过滤网010、观察口011以及导气口012；所述吸收液循环过程工艺段包括输出管005、单向循环泵006、导入管015以及循环泵016。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于所述导管005和电解槽014之间以及导管015和聚集箱001之间连接有循环泵006、016。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述聚集箱001和电解槽014与循环泵005、016呈通信连接。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114950089A (zh) * | 2022-06-11 | 2022-08-30 | 华中科技大学 | 一种含氯挥发性/半挥发性有机化合物的电化学降解方法 |
| DE102022108304A1 (de) | 2022-04-06 | 2023-10-12 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein | Vorrichtung und Verfahren zur Gasreinigung mittels Elektrolyse |
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2020
- 2020-09-08 CN CN202010936824.5A patent/CN112007482A/zh active Pending
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