CN113967370A - 一种用于脱除水性乳液中挥发性有机化合物的系统装置和脱除方法 - Google Patents

一种用于脱除水性乳液中挥发性有机化合物的系统装置和脱除方法 Download PDF

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CN113967370A CN202010718445.9A CN202010718445A CN113967370A CN 113967370 A CN113967370 A CN 113967370A CN 202010718445 A CN202010718445 A CN 202010718445A CN 113967370 A CN113967370 A CN 113967370A
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孙永建
纪学顺
贾元峰
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Abstract

本发明提供了一种用于脱除水性乳液中挥发性有机化合物的系统装置及脱除方法，所述的系统装置包括循环连接的反应装置和微波加热装置，所述的反应装置内部设置有曝气装置。所述的脱除方法包括：水性乳液通入反应装置，通过曝气装置向水性乳液中通入气体进行曝气，水性乳液外排进入微波加热装置加热后回流至反应装置。本发明通过曝气装置和微波加热装置的协同处理作用，有效解决了一般水性乳液的VOC脱除装置出现的加热效率低下、VOC脱除耗时长和收率较低的问题，大幅提高了工厂的生产效率和产能。

Description

一种用于脱除水性乳液中挥发性有机化合物的系统装置和脱 除方法
技术领域
本发明属于气体脱除技术领域，涉及一种用于脱除挥发性有机化合物的系统装置和脱除方法，尤其涉及一种用于脱除水性乳液中挥发性有机化合物的系统装置和脱除方法。
背景技术
随着国家法规对挥发性有机物(VOC)越来越严格的限制，水性丙烯酸乳液得到了更加广泛的关注和应用。水性丙烯酸乳液是以水代替有机溶剂为分散介质，由含有乙烯基的(甲基)丙烯酸酯、苯乙烯、醋酸乙烯酯类单体自由基共聚而制备的一级分散体乳液。水性聚丙烯酸酯具有原料来源丰富、成本相对较低、环保性好、生产工艺简单、操作方便的优势，特别是其涂膜的机械强度、光泽度、通透度以及耐候性等性能优异，在建筑涂料、木器涂料、金属涂料、胶黏剂、纺织、合成革、个人护理等领域有着广泛的应用。
对于水性丙烯酸酯乳液，通过严格的原料筛选和合理的配方设计，能够把乳液的残余单体含量控制在500ppm以下，但是不可避免地仍会残余部分单体，而且单体、乳化剂、后添加助剂等还会引入其他VOC组分，成为令消费者困扰的难题。因此，研究开发低VOC环保型乳液是解决当前困局的唯一途径。
真空脱除法是脱除水性丙烯酸酯乳液中VOC组分的有效方法。此法是指在一定温度、真空条件下，通过真空抽气带走残留的单体与VOC，其脱除效率与设备的结构、参数等有较大关系。传统的水性丙烯酸乳液VOC脱除一般采用间歇釜式真空脱除法，脱除效率低下，单批次脱除时间长。引入板式换热器后，虽然换热效率和脱除速度提高，但是换热片对乳液的热剪切力很大，结皮和出渣较多，只能用于一些玻璃化温度较高、机械稳定性较好的产品，适用范围很窄。
CN103113525A公开了一种低气味聚合物乳液的制备方法，采用减压蒸馏或水蒸气蒸馏的方法脱除乳液中的残留VOC组分。该方法需要在5kPa真空度、90℃下减压蒸馏3-5h，真空度要求苛刻，90℃下长时间蒸馏，乳液容易产生大量结皮，尤其是一些机械稳定性较差的乳液，从而导致生产效率低下，收率较低。而且此方法的VOC脱除效率很低，不适用于大规模工业化生产。
CN105169730A公布了一种丙烯酸乳液VOC脱离方法及其装置，所述方法将丙烯酸乳液粗提物进行预热，并将预热后的丙烯酸乳液粗提物通入到蒸发器中，通过向蒸发器中通入含有水蒸气和惰性气体的混合气体进行VOC脱离。但是该方法在预热罐和蒸发器中容易产生结皮，设备的清理频次高，而且在汽提过程容易起沫，生产效率较低。
CN207786615U公开了一种脱附VOC的设备，包括脱附箱，所述脱附箱的正面的一侧固定连接有合页，所述脱附箱通过合页活动连接有箱门，所述箱门的正面固定安装有把手，所述把手的外表面套设有防滑套，所述脱附箱的内顶壁固定连接有微波磁控管，所述脱附箱的两侧内壁均固定连接有加热板，所述加热板的内部设置有均匀分布的电热丝，所述电热丝的两侧对称设置有加热器，所述脱附箱的内部设置有放置板，所述放置板的两侧与脱附箱的两侧内壁固定连接。但该装置仍无法有效解决结皮问题，设备的清理频次高。
综合来看，现有的VOC脱除装置仍无法解决加热效率低下、VOC脱除耗时长和收率较低等工艺问题，需要重新设计一种新型的VOC脱除装置。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于脱除水性乳液中挥发性有机化合物的系统装置和脱除方法，通过曝气装置和微波加热装置的协同处理作用，有效解决了一般水性乳液的VOC脱除装置出现的加热效率低下、VOC脱除耗时长和收率较低的问题，大幅提高了工厂的生产效率和产能。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种用于脱除水性乳液中挥发性有机化合物的系统装置，所述的系统装置包括循环连接的反应装置和微波加热装置，所述的反应装置内部设置有曝气装置。
本发明提供的系统装置采用外循环工艺，将反应装置内的乳液送入外部的微波加热装置，经过微波加热后返回反应装置形成水性乳液的外循环式加热方式，一方面，微波加热装置能通过微波直接将能量传递给乳液，比传统的换热器或电加热器具有更高的传热效率和更低的剪切力，另一方面，采用外置的微波加热方式实现外循环无需对现有的反应装置进行大规模改造，极大降低了设备的改造成本。在反应装置内设置曝气装置，通过曝气装置向乳液中通入氮气，不仅能实现高效的混合，而且增大了乳液与乳液上部真空气相的接触面积。本发明提供的系统装置通过设置微波加热装置和曝气装置实现了更高的传热效率和更小的热剪切力，VOC脱除效率高且乳液结皮量少，减少了批次间的设备清洗时间，能显著提高生产效率和单线产能。
需要说明的是，本发明所述水性乳液是指用不溶于水的溶液聚合物，使用水作为分散介质，再加入表面活性剂，经加热在高速搅拌下聚合而成的该聚合物的水性乳液，按照合成聚合物乳液的原料组成可以将乳液分为苯丙乳液、纯丙乳液、醋丙乳液、叔丙乳液、醋叔乳液、硅丙乳液。本发明提供的VOC脱除装置可以更好地针对以上水性乳液进行VOC的脱除，但不仅限于上述水性乳液。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的反应装置包括筒体以及设置于筒体外周壁的夹套，所述夹套内注入循环介质，所述夹套上开设有循环介质入口和循环介质出口。
优选地，所述的循环介质入口和循环介质出口分别连接温度循环控制装置，所述的温度循环控制装置用于反馈控制夹套内的循环介质温度。
需要说明的是，循环介质主要用于对反应装置内的混合物料进行保温或冷却，可选地采用导热油或循环水。
优选地，所述的筒体顶部开设有进料口、放空口和排气口，所述的筒体底部开设有出料口，所述的排气口沿挥发性有机化合物排出方向依次连接缓冲装置和抽真空装置，所述的抽真空装置将水性乳液中脱出的挥发性有机化合物抽入缓冲装置。
优选地，所述的缓冲装置底部开设有出液口。
优选地，所述的筒体顶部设置有真空压力表，所述的真空压力表用于检测筒体内部真空度。
优选地，所述的筒体外接温度传感装置，所述的温度传感装置用于检测筒体内部温度。
优选地，所述的筒体直径为0.3～1.5m，例如可以是0.3m、0.4m、0.5m、0.6m、0.7m、0.8m、0.9m、1.0m、1.1m、1.2m、1.3m、1.4m或1.5m，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选地，所述的筒体直径为0.4～0.6m。
优选地，所述的筒体高度为0.5～1.5m，例如可以是0.5m、0.6m、0.7m、0.8m、0.9m、1.0m、1.1m、1.2m、1.3m、1.4m或1.5m，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选地，所述的筒体高度为0.8～1.2m。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的筒体内部设置有搅拌组件，所述的搅拌组件包括位于筒体内部的搅拌轴以及与所述搅拌轴一端传动连接的外置电机，所述的搅拌轴上沿轴向间隔设置有至少一组搅拌叶片，例如可以是2组、3组、4组或5组，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的搅拌轴上沿轴向间隔设置两组搅拌叶片。
优选地，所述的搅拌叶片为锚式搅拌桨、框式搅拌桨、三叶斜桨、四叶斜桨或折页桨，进一步优选地，所述的搅拌叶片为四叶斜桨。
优选地，所述的搅拌叶片表面开设有至少2个通孔，例如可以是2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个或12个，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选地，所述的搅拌叶片表面开设有2～10个通孔。
优选地，所述的通孔直径为5～15mm，例如可以是5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm或15mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选地，所述的通孔直径为8～12mm。
在本发明中，通过在搅拌叶片上开设通孔，增加了水性乳液在搅拌过程中的相对逆向流动，提高了乳液的混合效果和湍流程度，便于VOC的彻底脱除。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的反应装置通过外设的循环管路与微波加热装置连接形成外循环回路。
优选地，所述筒体的上部和下部分别开设有回流口和排液口，所述循环管路的两端分别连接回流口和排液口，所述循环管路上设置有微波加热装置，反应装置内的水性乳液由排液口排出进入循环管路流经微波加热装置后由回流口返回反应装置。
优选地，所述的循环管路的出口端伸入反应壳体内部。
优选地，位于反应壳体内部的循环管路出口端设置有喷淋装置。
优选地，所述的喷淋装置为喷淋头。
优选地，所述的喷淋头的直径为40～120mm，例如可以是40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm、100mm、110mm或120mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选地，所述的喷淋头的直径为50～80mm。
优选地，所述的喷淋头的下半部分开设有至少5个喷淋孔，例如可以是5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个、12个、13个、14个或15个，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选地，所述的喷淋头的下半部分开设有5～15个喷淋孔。
优选地，所述的喷淋孔的直径为2～15mm，例如可以是2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm或15mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选地，所述的喷淋孔的直径为4～8mm。
在本发明中，水性乳液经微波加热后由喷淋头再次喷入反应装置内，喷淋头能增大乳液的真空接触面积，再配合搅拌和曝气，进一步提高了乳液的湍流程度，使得乳液中的VOC脱除的更为彻底。
优选地，所述的循环管路上设置有输送装置，水性乳液排出后由输送装置泵入微波加热装置。
优选地，所述的输送装置为输送泵，进一步优选地，所述的输送装置为气动隔膜泵。
优选地，所述的微波加热装置包括导液管，所述的导液管外周环设有微波发生器，所述的导液管接入循环管路，所述的微波发生器对流经导液管的水性乳液进行加热。
在本发明中，微波发生器又称为微波反应器，是一种利用微波与反应混合物中的分子或离子直接偶合，通过偶极旋转或离子传导将能量从微波传导到被加热物质实现快速加热的设备。
优选地，所述的导液管为螺旋形结构。
优选地，所述的导液管的材质为聚四氟乙烯。
优选地，所述的微波发生器的输出功率为2450±50MHz，例如可以是2400MHz、2410MHz、2420MHz、2430MHz、2440MHz、2450MHz、2460MHz、2470MHz、2480MHz、2490MHz或2500MHz，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，沿水性乳液外循环流向，在所述的输送装置前端的循环管路，以及所述的微波加热装置前端的循环管路上分别设置过滤装置。
优选地，所述的过滤装置的壳体直径为10～60mm，例如可以是10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm、55mm或60mm，进一步优选地，所述的过滤装置的壳体直径为30～40mm。
优选地，所述的过滤装置内的过滤网材质为不锈钢。
优选地，所述的过滤装置内的过滤网材质选自304不锈钢、316不锈钢或316L不锈钢，进一步优选地，所述的过滤装置内的过滤网材质选自316L不锈钢。
优选地，所述的过滤装置内的过滤网孔径为1～6mm，例如可以是1mm、2mm、3mm、4mm、5mm或6mm，进一步优选地，所述的过滤装置内的过滤网孔径为2～4mm。
优选地，所述的过滤装置为袋式过滤器。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的曝气装置包括曝气球组，所述的曝气球组通过曝气管路外接气源。
优选地，所述的曝气球组位于搅拌轴的一侧。
优选地，所述的搅拌轴的两侧分别对称设置一组曝气球组。
优选地，所述的气源为氮气源。
优选地，所述的曝气球组包括至少两个曝气球，例如可以是2个、3个、4个、5个或6个，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。所述的曝气管路的出口端分为至少两条曝气支路，所述的曝气支路分别独立连通一个曝气球。
优选地，所述的曝气球沿水平方向并排布置。
优选地，所述的曝气球的直径为2～10cm，例如可以是2cm、3cm、4cm、5cm、6cm、7cm、8cm、9cm或10cm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选地，所述的曝气球的直径为4～6cm。
优选地，所述的曝气球的最低点与搅拌叶片顶端之间的垂直距离为2～10cm，例如可以是是2cm、3cm、4cm、5cm、6cm、7cm、8cm、9cm或10cm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选地，所述的曝气球最低点与搅拌叶片的顶端之间的垂直距离为4～6cm。
优选地，所述的曝气球为空腔结构球体，所述球体的下半部分开设有至少一个曝气孔，例如可以是1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个或10个，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的球体的下半部分开设有1～10个曝气孔，进一步优选地，所述的球体的下半部分开设有2～6个曝气孔。
优选地，所述的曝气孔的直径为1～5mm，例如可以是1mm、2mm、3mm、4mm或5mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选地，所述的曝气孔的直径为2～4mm。
第二方面，本发明提供了一种用于脱除水性乳液中挥发性有机化合物的脱除方法，采用第一方面所述的系统装置对水性乳液中的挥发性有机物进行脱除；所述的脱除方法包括：
水性乳液通入反应装置，通过曝气装置向水性乳液中通入气体进行曝气，水性乳液外排进入微波加热装置加热后回流至反应装置。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的脱除方法具体包括：
(Ⅰ)水性乳液由进料口通入反应装置，气源通过曝气装置向水性乳液中通入氮气进行曝气，搅拌装置对乳液进行搅拌；
(Ⅱ)开启输送装置，水性乳液外排泵入微波加热装置，经微波加热后回流至反应装置形成外循环，温度循环控制装置实时检测并反馈控制循环介质的温度；
(Ⅲ)水性乳液中的挥发性有机化合物脱除后经抽真空装置抽出，定时取样检测水性乳液内的挥发性有机化合物含量，达标后外排。
作为本发明一种优选的技术方案，步骤(Ⅰ)中，所述的水性乳液为水性丙烯酸乳液。
优选地，所述的氮气流量为0.5～1.5m3/h，例如可以是0.5m3/h、0.6m3/h、0.7m3/h、0.8m3/h、0.9m3/h、1.0m3/h、1.1m3/h、1.2m3/h、1.3m3/h、1.4m3/h或1.5m3/h，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选地，所述的氮气流量为0.8～1.2m3/h。
优选地，所述的搅拌装置的搅拌速率为30～80rpm，例如可以是30rpm、35rpm、40rpm、45rpm、50rpm、55rpm、60rpm、65rpm、70rpm、75rpm或80rpm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选地，所述的搅拌装置的搅拌速率为50～70rpm。
作为本发明一种优选的技术方案，步骤(Ⅱ)中，优选地，所述的微波加热装置将水性乳液加热至40～60℃，例如可以是40℃、42℃、44℃、46℃、48℃、50℃、52℃、54℃、56℃、58℃或60℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的微波加热装置将水性乳液加热至50～55℃。
优选地，所述的水性乳液的外循环流量为100～300L/h，例如可以是100L/h、120L/h、140L/h、160L/h、180L/h、200L/h、220L/h、240L/h、260L/h、280L/h或300L/h，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选地，所述的水性乳液的外循环流量为180～220L/h。
优选地，所述的温度循环控制装置的反馈控制过程包括：
温度循环控制装置根据检测到的循环介质出口温度与循环介质的预设温度进行逻辑对比，当循环介质出口温度高于预设温度时，降低循环介质的入口温度直至循环介质的出口温度降至预设温度；当循环介质出口温度低于预设温度时，提高循环介质的入口温度直至循环介质的出口温度升至预设温度。
优选地，所述的预设温度为40～90℃，例如可以是40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃或90℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选地，所述的预设温度范围为70～80℃。
作为本发明一种优选的技术方案，步骤(Ⅲ)中，所述的抽真空装置将反应装置内的真空度抽至1～50kPa，例如可以是1kPa、5kPa、10kPa、15kPa、20kPa、25kPa、30kPa、35kPa、40kPa、45kPa或50kPa，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选地，所述的抽真空装置将反应装置内的真空度抽至10～20kPa。
优选地，每隔1～3h取样检测一次水性乳液中的挥发性有机化合物含量，例如可以是1.0h、1.2h、1.4h、1.6h、1.8h、2.0h、2.2h、2.4h、2.6h、2.8h或3.0h，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，检测水性乳液样品中的挥发性有机化合物含量≤400ppm时，将水性乳液外排，例如可以是200ppm、220ppm、240ppm、260ppm、280ppm、300ppm、320ppm、340ppm、360ppm、380ppm或400ppm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
所述系统是指设备系统、装置系统或生产装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的系统装置采用外循环工艺，将反应装置内的乳液送入外部的微波加热装置，经过微波加热后返回反应装置形成水性乳液的外循环式加热方式，一方面，微波加热装置能通过微波直接将能量传递给乳液，比传统的换热器或电加热器具有更高的传热效率和更低的剪切力，另一方面，采用外置的微波加热方式实现外循环无需对现有的反应装置进行大规模改造，极大降低了设备的改造成本。在反应装置内设置曝气装置，通过曝气装置向乳液中通入氮气，不仅能实现高效的混合，而且增大了乳液与乳液上部真空气相的接触面积。本发明提供的系统装置通过设置微波加热装置和曝气装置实现了更高的传热效率和更小的热剪切力，VOC脱除效率高且乳液结皮量少，减少了批次间的设备清洗时间，能显著提高生产效率和单线产能。
附图说明
图1为本发明一个具体实施方式提供的系统装置的结构示意图。
其中，1-电机；2-进料口；3-微波加热装置；4-回流口；5-循环介质入口；6-喷淋装置；7-搅拌叶片；8-循环介质出口；9-输送装置；10-排液口；11-出料口；12-搅拌轴；13-曝气支路；14-曝气球组；15-放空口；16-曝气管路；17-排气口；18-真空压力表；19-缓冲装置；20-出液口；21-温度传感装置；22-抽真空装置。
具体实施方式
需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在一个具体实施方式中，本发明提供了一种如图1所示的系统装置，所述的系统装置包括循环连接的反应装置和微波加热装置3，反应装置内部设置有曝气装置。
反应装置包括筒体以及设置于筒体外周壁的夹套，夹套内注入循环介质，夹套上开设有循环介质入口5和循环介质出口8。循环介质入口5和循环介质出口8分别连接温度循环控制装置，温度循环控制装置用于反馈控制夹套内的循环介质温度。筒体顶部开设有进料口2、放空口15和排气口17，筒体底部开设有出料口11，排气口17沿挥发性有机化合物排出方向依次连接缓冲装置19和抽真空装置24，抽真空装置22将水性乳液中脱出的挥发性有机化合物抽入缓冲装置19。缓冲装置19底部开设有出液口20。
筒体顶部设置有真空压力表18，真空压力表18用于检测筒体内部真空度。筒体外接温度传感装置21，温度传感装置21用于检测筒体内部温度，温度传感装置21电性连接温度循环控制装置，温度传感装置21获取的温度数据传输至温度循环控制装置。筒体直径可选为0.3～1.5m，筒体高度可选为0.5～1.5m。
筒体内部设置有搅拌组件，搅拌组件包括位于筒体内部的搅拌轴12以及与所述搅拌轴12一端传动连接的外置电机1，搅拌轴12上沿轴向间隔设置有至少一组搅拌叶片7。搅拌叶片7可选自锚式搅拌桨、框式搅拌桨、三叶斜桨、四叶斜桨或折页桨。搅拌叶片7表面开设有至少两个5～15mm的通孔。
反应装置通过外设的循环管路与微波加热装置3连接形成外循环回路。筒体的上部和下部分别开设有回流口4和排液口10，循环管路的两端分别连接回流口4和排液口10，循环管路上设置有微波加热装置3，反应装置内的水性乳液由排液口10排出进入循环管路流经微波加热装置3后由回流口4返回反应装置。循环管路的出口端伸入反应壳体内部，位于反应壳体内部的循环管路出口端设置有喷淋装置6，喷淋装置6为喷淋头，喷淋头的直径为40～120mm，喷淋头的下半部分开设有至少5个直径为2～15mm的喷淋孔。循环管路上设置有输送装置9，水性乳液排出后由输送装置9泵入微波加热装置3。微波加热装置3包括导液管，导液管外周环设有微波发生器，导液管接入循环管路，微波发生器对流经导液管的水性乳液进行加热。导液管为螺旋形结构，材质为聚四氟乙烯。微波发生器的输出功率可选为2450±50MHz。沿水性乳液外循环流向，在输送装置9前端的循环管路上，以及微波加热装置3前端的循环管路上分别设置袋式过滤器，袋式过滤器的壳体直径为10～60mm，袋式过滤器内的过滤网材质选自304不锈钢、316不锈钢或316L不锈钢，过滤网的孔径为1～6mm。
曝气装置包括位于搅拌轴12的一侧曝气球组14，曝气球组14通过曝气管路16外接气源。进一步地，气源为氮气源。曝气球组14包括沿水平方向并排布置的至少两个曝气球，曝气管路16的出口端分为至少两条曝气支路13，曝气支路13分别独立连通一个曝气球。曝气球为空腔结构球体，球体的下半部分开设有至少一个曝气孔。曝气球的直径可选为2～10cm，曝气孔的直径可选为1～5mm。曝气球的最低点与搅拌叶片7顶端之间的垂直距离可选为2～10cm。
实施例1
本实施例提供了一种用于脱除挥发性有机化合物的系统装置，所述的系统装置如具体实施方式所示，其中可选的尺寸参数及零部件数量具体为：
筒体直径为1m，筒体高度为1m。
搅拌轴12上沿轴向设置有一个锚式搅拌桨。搅拌叶片7表面开设有2个15mm的通孔。
喷淋头的直径为40mm，喷淋头的下半部分开设有5个直径为15mm的喷淋孔。
袋式过滤器的壳体直径为10mm，袋式过滤器内的过滤网材质为304不锈钢，过滤网的孔径为1mm。搅拌轴两侧分别对称分布一个曝气球组14，每个曝气球组14包括沿水平方向并排布置的2个直径为10cm曝气球，曝气球的最低点与搅拌叶片7顶端之间的垂直距离为2cm。曝气球为空腔结构球体，球体的下半部分开设有10个1mm的曝气孔。
实施例2
采用实施例1提供的系统装置脱除建筑涂料苯丙乳液基料中的VOC，所述的脱除方法包括：
(1)将VOC总量为1545ppm的15kg建筑涂料苯丙乳液基料由进料口2通入反应装置，氮气源通过曝气装置向水性乳液中通入0.5m3/h的氮气进行曝气；搅拌装置以30rpm的搅拌速率对乳液进行搅拌；
(2)启动输送装置9和微波加热装置3，水性乳液外排后经输送装置9泵入微波加热装置3，微波发生器的微波功率根据加热温度的变化实时调整，经微波加热至40℃后回流至反应装置，使乳液在微波加热装置3和反应装置之间形成连续的外循环加热，外循环流量控制在100L/h；
(3)向温度循环控制装置内输入预设温度为40℃，温度循环控制装置根据检测到的循环介质出口温度与循环介质的预设温度进行逻辑对比，当循环介质出口温度高于预设温度时，降低循环介质的入口温度直至循环介质的出口温度降至预设温度；当循环介质出口温度低于预设温度时，提高循环介质的入口温度直至循环介质的出口温度升至预设温度；
(4)打开抽真空装置22，水性乳液中的挥发性有机化合物脱除后经抽真空装置22抽出，抽真空装置22将反应装置内的真空度抽至1kPa，每隔1h取样检测一次水性乳液中的挥发性有机化合物含量，脱除6h后乳液中的VOC总量降低至235ppm。
按照《GB18582-2008室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量方法》提供的测试方法对建筑涂料苯丙乳液中的VOC进行检测，按照《GB/T23990-2009涂料中苯、甲苯、乙苯和二甲苯含量的测定气相色谱法》提供的测试方法对建筑涂料苯丙乳液中的苯系物进行检测，VOC中各组分含量如表1所示，经计算得到VOC脱除效率为84.8％，脱除结束后反应装置内壁和出料口11结皮较少，无需对反应装置进行清洗，可以直接进行下一批次的脱除作业。
表1
测试项目 脱除前/ppm 脱除后/ppm 脱除效率
苯乙烯 35 8 77.1
丙烯酸丁酯 203 38 81.3
苯甲醛 56 12 78.6
乙苯 88 13 85.2
VOC总量 1545 235 84.8
实施例3
本实施例提供了一种用于脱除挥发性有机化合物的系统装置，所述的系统装置如具体实施方式所示，其中可选的尺寸参数及零部件数量具体为：
筒体直径为0.4m，筒体高度为0.8m。
搅拌轴12上沿轴向设置有2个三叶斜桨。搅拌叶片7表面开设有5个12mm的通孔。
喷淋头的直径为50mm，喷淋头的下半部分开设有10个直径为8mm的喷淋孔。
袋式过滤器的壳体直径为25mm，袋式过滤器内的过滤网材质为316不锈钢，过滤网的孔径为2mm。
搅拌轴的一侧设置有一个曝气球组14，曝气球组14包括沿水平方向并排布置的2个直径为6cm曝气球，曝气球的最低点与搅拌叶片7顶端之间的垂直距离为4cm。曝气球为空腔结构球体，球体的下半部分开设有6个2mm的曝气孔。
实施例4
采用实施例3提供的系统装置脱除个人护理纯丙乳液中的VOC，所述的脱除方法包括：
(1)将VOC总量为1205ppm的15kg个人护理纯丙乳液基料由进料口2通入反应装置，氮气源通过曝气装置向水性乳液中通入0.8m3/h的氮气进行曝气；搅拌装置以50rpm的搅拌速率对乳液进行搅拌；
(2)启动输送装置9和微波加热装置3，水性乳液外排后经输送装置9泵入微波加热装置3，微波发生器的微波功率根据加热温度的变化实时调整，经微波加热至50℃后回流至反应装置，使乳液在微波加热装置3和反应装置之间形成连续的外循环加热，外循环流量控制在180L/h；
(3)向温度循环控制装置内输入预设温度为70℃，温度循环控制装置根据检测到的循环介质出口温度与循环介质的预设温度进行逻辑对比，当循环介质出口温度高于预设温度时，降低循环介质的入口温度直至循环介质的出口温度降至预设温度；当循环介质出口温度低于预设温度时，提高循环介质的入口温度直至循环介质的出口温度升至预设温度；
(4)打开抽真空装置22，水性乳液中的挥发性有机化合物脱除后经抽真空装置22抽出，抽真空装置22将反应装置内的真空度抽至10kPa，每隔2h取样检测一次水性乳液中的挥发性有机化合物含量，脱除6h后乳液中的VOC总量降低至210ppm，达标排放。
按照《GB18582-2008室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量方法》提供的测试方法对个人护理纯丙乳液中的VOC进行检测，按照《GB/T23990-2009涂料中苯、甲苯、乙苯和二甲苯含量的测定气相色谱法》提供的测试方法对个人护理纯丙乳液中的苯系物进行检测，VOC中各组分含量如表2所示，经计算得到VOC脱除效率为82.6％，脱除结束后反应装置内壁和出料口11结皮较少，无需对反应装置进行清洗，可以直接进行下一批次的脱除作业。
表2
测试项目 脱除前/ppm 脱除后/ppm 脱除效率
丙烯酸乙酯 8 0 100
叔丁醇 219 32 85.4
丙酮 259 54 79.2
乙酸乙酯 30 5 83.3
VOC总量 1205 210 82.6
实施例5
本实施例提供了一种用于脱除挥发性有机化合物的系统装置，所述的系统装置如具体实施方式所示，其中可选的尺寸参数及零部件数量具体为：
筒体直径为0.6m，筒体高度为1.2m。
搅拌轴12上沿轴向设置有3个四叶斜桨。搅拌叶片7表面开设有8个8mm的通孔。
喷淋头的直径为80mm，喷淋头的下半部分开设有15个直径为4mm的喷淋孔。
袋式过滤器的壳体直径为45mm，袋式过滤器内的过滤网材质为316L不锈钢，过滤网的孔径为4mm。
搅拌轴两侧分别对称分布一个曝气球组14，每个曝气球组14包括沿水平方向并排布置的3个直径为4cm曝气球，曝气球的最低点与搅拌叶片7顶端之间的垂直距离为6cm。曝气球为空腔结构球体，球体的下半部分开设有2个4mm的曝气孔。
实施例6
采用实施例5提供的系统装置脱除建筑涂料纯丙乳液中的VOC，所述的脱除方法包括：
(1)将VOC总量为1710ppm的15kg建筑涂料纯丙乳液基料由进料口2通入反应装置，氮气源通过曝气装置向水性乳液中通入1.2m3/h的氮气进行曝气；搅拌装置以70rpm的搅拌速率对乳液进行搅拌；
(2)启动输送装置9和微波加热装置3，水性乳液外排后经输送装置9泵入微波加热装置3，微波发生器的微波功率根据加热温度的变化实时调整，经微波加热至55℃后回流至反应装置，使乳液在微波加热装置3和反应装置之间形成连续的外循环加热，外循环流量控制在220L/h；
(3)向温度循环控制装置内输入预设温度为80℃，温度循环控制装置根据检测到的循环介质出口温度与循环介质的预设温度进行逻辑对比，当循环介质出口温度高于预设温度时，降低循环介质的入口温度直至循环介质的出口温度降至预设温度；当循环介质出口温度低于预设温度时，提高循环介质的入口温度直至循环介质的出口温度升至预设温度；
(4)打开抽真空装置22，水性乳液中的挥发性有机化合物脱除后经抽真空装置22抽出，抽真空装置22将反应装置内的真空度抽至20kPa，每隔2h取样检测一次水性乳液中的挥发性有机化合物含量，脱除6h后乳液中的VOC总量降低至376ppm，达标排放。
按照《GB18582-2008室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量方法》提供的测试方法对建筑涂料纯丙乳液中的VOC进行检测，按照《GB/T23990-2009涂料中苯、甲苯、乙苯和二甲苯含量的测定气相色谱法》提供的测试方法对建筑涂料纯丙乳液中的苯系物进行检测，VOC中各组分含量如表3所示，经计算得到VOC脱除效率为78％，脱除结束后反应装置内壁和出料口11结皮较少，无需对反应装置进行清洗，可以直接进行下一批次的脱除作业。
表3
测试项目 脱除前/ppm 脱除后/ppm 脱除效率
甲基丙烯酸甲酯 88 8 90.9
丙烯酸丁酯 123 30 75.6
丙烯酸乙酯 15 5 66.7
叔丁醇 441 85 80.7
VOC总量 1710 376 78.0
实施例7
本实施例提供了一种用于脱除挥发性有机化合物的系统装置，所述的系统装置如具体实施方式所示，其中可选的尺寸参数及零部件数量具体为：
筒体直径为1.5m，筒体高度为1.5m。
搅拌轴12上沿轴向设置有4个折页桨。搅拌叶片7表面开设有10个5mm的通孔。
喷淋头的直径为120mm，喷淋头的下半部分开设有20个直径为2mm的喷淋孔。
袋式过滤器的壳体直径为60mm，袋式过滤器内的过滤网材质选自304不锈钢，过滤网的孔径为6mm。
搅拌轴一侧设置有一个曝气球组14，曝气球组14包括沿水平方向并排布置的3个直径为2cm曝气球，曝气球的最低点与搅拌叶片7顶端之间的垂直距离为10cm。曝气球为空腔结构球体，球体的下半部分开设有1个5mm的曝气孔。
实施例8
采用实施例7提供的系统装置脱除水性丙烯酸乳液中的VOC，所述的脱除方法包括：
(1)将VOC总量为1860ppm的15kg纺织涂料苯丙乳液基料由进料口2通入反应装置，氮气源通过曝气装置向水性乳液中通入1.5m3/h的氮气进行曝气；搅拌装置以80rpm的搅拌速率对乳液进行搅拌；
(2)启动输送装置9和微波加热装置3，水性乳液外排后经输送装置9泵入微波加热装置3，微波发生器的微波功率根据加热温度的变化实时调整，经微波加热至60℃后回流至反应装置，使乳液在微波加热装置3和反应装置之间形成连续的外循环加热，外循环流量控制在300L/h；
(3)向温度循环控制装置内输入预设温度为90℃，温度循环控制装置根据检测到的循环介质出口温度与循环介质的预设温度进行逻辑对比，当循环介质出口温度高于预设温度时，降低循环介质的入口温度直至循环介质的出口温度降至预设温度；当循环介质出口温度低于预设温度时，提高循环介质的入口温度直至循环介质的出口温度升至预设温度；
(4)打开抽真空装置22，水性乳液中的挥发性有机化合物脱除后经抽真空装置22抽出，抽真空装置22将反应装置内的真空度抽至50kPa，每隔3h取样检测一次水性乳液中的挥发性有机化合物含量，脱除6h后乳液中的VOC总量降低至235ppm，达标排放。
按照《GB18582-2008室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量方法》提供的测试方法对建筑涂料苯丙乳液中的VOC进行检测，按照《GB/T23990-2009涂料中苯、甲苯、乙苯和二甲苯含量的测定气相色谱法》提供的测试方法对建筑涂料苯丙乳液中的苯系物进行检测，VOC中各组分含量如表4所示，经计算得到VOC脱除效率为83.5％，脱除结束后反应装置内壁和出料口11结皮较少，无需对反应装置进行清洗，可以直接进行下一批次的脱除作业。
表4
测试项目 脱除前/ppm 脱除后/ppm 脱除效率
苯乙烯 48 12 75.0
丙烯酸丁酯 322 43 86.6
苯甲醛 78 15 80.8
乙苯 96 20 79.2
VOC总量 1860 307 83.5
对比例1
本对比例与实施例1提供的系统装置的区别在于：电加热装置替换微波加热，去掉乳液的外循环加热方式，电加热装置设置于反应装置内部，对反应装置内的乳液直接加热，同时省去循环管路上的所有设备，包括过滤装置、输送装置以及循环管路出口端设置的喷淋装置，其他部件结构及连接关系与实施例1完全相同。
采用上述系统装置参照实施例2提供的脱除方法对VOC总量为1545ppm的建筑涂料苯丙乳液基料进行VOC脱除，区别在于：
步骤(2)中，电加热装置将反应装置内的建筑涂料苯丙乳液基料直接加热至40℃。其他工艺参数与实施例2完全相同。
脱除6h后乳液中的VOC总量降低至540ppm，经计算得到VOC脱除效率为65％，VOC中各组分含量如表5所示，脱除结束后反应装置内壁和出料口11有较多结皮，不能直接进行下一批次的脱除，需要对反应装置进行清洗。
表5
测试项目 脱除前/ppm 脱除后/ppm 脱除效率
苯乙烯 35 17 51.4
丙烯酸丁酯 203 123 39.4
苯甲醛 56 20 64.3
乙苯 88 32 63.6
VOC总量 1545 540 65.0
对比例2
本对比例1与实施例1提供的系统装置的区别在于：去掉曝气装置，其他部件结构及连接关系与实施例1完全相同。
采用上述系统装置参照实施例2提供的脱除方法对VOC总量为1545ppm的建筑涂料苯丙乳液基料进行VOC脱除，区别在于：
步骤(1)中，将VOC总量为1545ppm的15kg建筑涂料苯丙乳液基料由进料口2通入反应装置，搅拌装置以30rpm的搅拌速率对乳液进行搅拌。
其他工艺参数与实施例2完全相同。
脱除6h后乳液中的VOC总量降低至634ppm，经计算得到VOC脱除效率为59％，VOC中各组分含量如表6所示，脱除结束后反应装置内壁和出料口11有较多结皮，不能直接进行下一批次的脱除，需要对反应装置进行清洗。
表6
测试项目 脱除前/ppm 脱除后/ppm 脱除效率
苯乙烯 35 20 42.9
丙烯酸丁酯 203 145 28.6
苯甲醛 56 23 58.9
乙苯 88 43 51.1
VOC总量 1545 634 59.0
对比例3
本对比例与实施例1提供的系统装置的区别在于：(1)电加热装置替换微波加热，去掉乳液的外循环加热方式，电加热装置设置于反应装置内部，对反应装置内的乳液直接加热，同时省去循环管路上的所有设备，包括过滤装置、输送装置以及循环管路出口端设置的喷淋装置；(2)去掉曝气装置。其他部件结构及连接关系与实施例1完全相同。
采用上述系统装置参照实施例2提供的脱除方法对VOC总量为1545ppm的建筑涂料苯丙乳液基料进行VOC脱除，区别在于：
步骤(1)中，将VOC总量为1545ppm的15kg建筑涂料苯丙乳液基料由进料口2通入反应装置，搅拌装置以30rpm的搅拌速率对乳液进行搅拌；
步骤(2)中，电加热装置将反应装置内的乳液直接加热至40℃。
其他工艺参数与实施例2完全相同。
脱除6h后乳液中的VOC总量降低至702ppm，经计算得到VOC脱除效率为54.6％，VOC中各组分含量如表7所示，脱除结束后反应装置内壁和出料口11有较多结皮，不能直接进行下一批次的脱除，需要对反应装置进行清洗。
表7
测试项目 脱除前/ppm 脱除后/ppm 脱除效率
苯乙烯 35 22 37.1
丙烯酸丁酯 203 166 18.2
苯甲醛 56 25 55.4
乙苯 88 51 42.0
VOC总量 1545 702 48.7
由实施例1、2以及对比例1-3提供的测试数据可以看出；
(1)对比例1中将微波加热替换为常规的电加热，同时由于省去了循环管路，也无法实现乳液的循环喷淋，在相同的脱除时间下，对比例1中乳液的VOC含量远高于实施例2，这是由于通过微波加热可以直接将能量传递给乳液，比传统的电加热具有更高的传热效率和更低的剪切力，此外，由于乳液无法实现循环喷淋，直接影响了乳液在反应装置内的湍流程度和与空气的接触面积。
(2)对比例2中省去了曝气装置，在相同的脱除时间下，对比例2中乳液的VOC含量远高于实施例2，这是由于曝气与搅拌配合作用不仅能实现高效的混合，而且增大了乳液与乳液上部真空气相的接触面积。
(3)对比例3中将微波加热替换为常规的电加热，同时省去了曝气装置，也无法实现乳液的循环喷淋和外循环过滤，在相同的脱除时间下，对比例3中乳液的VOC含量远高于实施例2，这是由于微波加热和曝气搅拌的双重协同作用，进一步提高了乳液的传热效率，使得加热更均匀，乳液结皮量更少，收率更高，对于一些体系机械稳定性较差的乳液也能实现有效脱除而不会堵塞设备，减少了批次间的设备清洗时间，提高了生产效率和单线产能。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种用于脱除水性乳液中挥发性有机化合物的系统装置，其特征在于，所述的系统装置包括循环连接的反应装置和微波加热装置，所述的反应装置内部设置有曝气装置。
2.根据权利要求1所述的系统装置，其特征在于，所述的反应装置包括筒体以及设置于筒体外周壁的夹套，所述夹套内注入循环介质，所述夹套上开设有循环介质入口和循环介质出口；
优选地，所述的循环介质入口和循环介质出口分别连接温度循环控制装置，所述的温度循环控制装置用于反馈控制夹套内的循环介质温度；
优选地，所述的筒体顶部开设有进料口、放空口和排气口，所述的筒体底部开设有出料口，所述的排气口沿挥发性有机化合物排出方向依次连接缓冲装置和抽真空装置，所述的抽真空装置将水性乳液中脱出的挥发性有机化合物抽入缓冲装置；
优选地，所述的缓冲装置底部开设有出液口；
优选地，所述的筒体顶部设置有真空压力表，所述的真空压力表用于检测筒体内部真空度；
优选地，所述的筒体外接温度传感装置，所述的温度传感装置用于检测筒体内部温度；
优选地，所述的筒体直径为0.3～1.5m，进一步优选地，所述的筒体直径为0.4～0.6m；
优选地，所述的筒体高度为0.5～1.5m，进一步优选地，所述的筒体高度为0.8～1.2m。
3.根据权利要求1或2所述的系统装置，其特征在于，所述的筒体内部设置有搅拌组件，所述的搅拌组件包括位于筒体内部的搅拌轴以及与所述搅拌轴一端传动连接的外置电机，所述的搅拌轴上沿轴向间隔设置有至少一组搅拌叶片；
优选地，所述的搅拌轴上沿轴向间隔设置两组搅拌叶片；
优选地，所述的搅拌叶片为锚式搅拌桨、框式搅拌桨、三叶斜桨、四叶斜桨或折页桨，进一步优选地，所述的搅拌叶片为四叶斜桨；
优选地，所述的搅拌叶片表面开设有至少2个通孔，进一步优选地，所述的搅拌叶片表面开设有2～10个通孔；
优选地，所述的通孔直径为5～15mm，进一步优选地，所述的通孔直径为8～12mm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的系统装置，其特征在于，所述的反应装置通过外设的循环管路与微波加热装置连接形成外循环回路；
优选地，所述筒体的上部和下部分别开设有回流口和排液口，所述循环管路的两端分别连接回流口和排液口，所述循环管路上设置有微波加热装置，反应装置内的水性乳液由排液口排出进入循环管路流经微波加热装置后由回流口返回反应装置；
优选地，所述的循环管路的出口端伸入反应壳体内部；
优选地，位于反应壳体内部的循环管路出口端设置有喷淋装置；
优选地，所述的喷淋装置为喷淋头；
优选地，所述的喷淋头的直径为40～120mm，进一步优选地，所述的喷淋头的直径为50～80mm；
优选地，所述的喷淋头的下半部分开设有至少5个喷淋孔，进一步优选地，所述的喷淋头的下半部分开设有5～15个喷淋孔；
优选地，所述的喷淋孔的直径为2～15mm，进一步优选地，所述的喷淋孔的直径为4～8mm；
优选地，所述的循环管路上设置有输送装置，水性乳液排出后由输送装置泵入微波加热装置；
优选地，所述的输送装置为输送泵，进一步优选地，所述的输送装置为气动隔膜泵；
优选地，所述的微波加热装置包括导液管，所述的导液管外周环设有微波发生器，所述的导液管接入循环管路，所述的微波发生器对流经导液管的水性乳液进行加热；
优选地，所述的导液管为螺旋形结构；
优选地，所述的导液管的材质为聚四氟乙烯；
优选地，所述的微波发生器的输出功率为2450±50MHz；
优选地，沿水性乳液外循环流向，在所述的输送装置前端的循环管路上，以及所述的微波加热装置前端的循环管路上分别设置过滤装置；
优选地，所述的过滤装置的壳体直径为10～60mm，进一步优选地，所述的过滤装置的壳体直径为30～40mm；
优选地，所述的过滤装置内的过滤网材质为不锈钢；
优选地，所述的过滤装置内的过滤网材质选自304不锈钢、316不锈钢或316L不锈钢，进一步优选地，所述的过滤装置内的过滤网材质选自316L不锈钢；
优选地，所述的过滤装置内的过滤网孔径为1～6mm，进一步优选地，所述的过滤装置内的过滤网孔径为2～4mm；
优选地，所述的过滤装置为袋式过滤器。
5.根据权利要求1-4任一项所述的系统装置，其特征在于，所述的曝气装置包括曝气球组，所述的曝气球组通过曝气管路外接气源；
优选地，所述的曝气球组位于搅拌轴的一侧；
优选地，所述的搅拌轴的两侧分别对称设置一组曝气球组；
优选地，所述的气源为氮气源；
优选地，所述的曝气球组包括至少两个曝气球，所述的曝气管路的出口端分为至少两条曝气支路，所述的曝气支路分别独立连通一个曝气球；
优选地，所述的曝气球沿水平方向并排布置；
优选地，所述的曝气球的直径为2～10cm，进一步优选地，所述的曝气球的直径为4～6cm；
优选地，所述的曝气球的最低点与搅拌叶片顶端之间的垂直距离为2～10cm，进一步优选地，所述的曝气球最低点与搅拌叶片的顶端之间的垂直距离为4～6cm；
优选地，所述的曝气球为空腔结构球体，所述球体的下半部分开设有至少一个曝气孔；
优选地，所述的球体的下半部分开设有1～10个曝气孔，进一步优选地，所述的球体的下半部分开设有2～6个曝气孔；
优选地，所述的曝气孔的直径为1～5mm，进一步优选地，所述的曝气孔的直径为2～4mm。
6.一种用于脱除水性乳液中挥发性有机化合物的脱除方法，其特征在于，采用权利要求1-5任一项所述的系统装置对水性乳液中的挥发性有机物进行脱除；所述的脱除方法包括：
水性乳液通入反应装置，通过曝气装置向水性乳液中通入气体进行曝气，水性乳液外排进入微波加热装置加热后回流至反应装置。
7.根据权利要求6所述的脱除方法，其特征在于，所述的脱除方法具体包括：
(Ⅰ)水性乳液由进料口通入反应装置，气源通过曝气装置向水性乳液中通入氮气进行曝气，搅拌装置对乳液进行搅拌；
(Ⅱ)开启输送装置，水性乳液外排泵入微波加热装置，经微波加热后回流至反应装置形成外循环，温度循环控制装置实时检测并反馈控制循环介质的进出口温度；
(Ⅲ)水性乳液中的挥发性有机化合物脱除后经抽真空装置抽出，定时取样检测水性乳液内的挥发性有机化合物含量，达标后外排。
8.根据权利要求7所述的脱除方法，其特征在于，步骤(Ⅰ)中，所述的水性乳液为水性丙烯酸乳液；
优选地，所述的氮气流量为0.5～1.5m3/h，进一步优选地，所述的氮气流量为0.8-1.2m3/h；
优选地，所述的搅拌装置的搅拌速率为30～80rpm，进一步优选地，所述的搅拌装置的搅拌速率为50～70rpm。
9.根据权利要求7或8所述的脱除方法，其特征在于，步骤(Ⅱ)中，优选地，所述的微波加热装置将水性乳液加热至40～60℃；
优选地，所述的微波加热装置将水性乳液加热至50～55℃；
优选地，所述的水性乳液的外循环流量为100～300L/h，进一步优选地，所述的水性乳液的外循环流量为180～220L/h；
优选地，所述的温度循环控制装置的反馈控制过程包括：
温度循环控制装置根据检测到的循环介质出口温度与循环介质的预设温度进行逻辑对比，当循环介质出口温度高于预设温度时，降低循环介质的入口温度直至循环介质的出口温度降至预设温度；当循环介质出口温度低于预设温度时，提高循环介质的入口温度直至循环介质的出口温度升至预设温度；
优选地，所述的预设温度为40～90℃，进一步优选地，所述的预设温度范围为70～80℃。
10.根据权利要求7-9任一项所述的脱除方法，其特征在于，步骤(Ⅲ)中，所述的抽真空装置将反应装置内的真空度抽至1～50kPa；
优选地，所述的抽真空装置将反应装置内的真空度抽至10～20kPa；
优选地，每隔1～3h取样检测一次水性乳液中的挥发性有机化合物含量；
优选地，检测水性乳液样品中的挥发性有机化合物含量≤400ppm时，将水性乳液外排。
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