CN116585848B - 印染行业有机废气分散治理后集中收集并资源再生的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种印染行业有机废气分散治理后集中收集并资源再生的方法，属于废气处理技术领域。本发明采用分散治理、集中收集后脱附再生的方式，将各企业的分散吸附饱和后的废活性炭集中到再生中心进行统一脱附再生，可根据不同类型活性炭吸附剂及其吸附的VOCs进行统一脱附再生，达到统一把控再生活性炭的吸附效率；回收的有机溶剂和再生活性炭可重复使用，实现了资源回收；采用氮气脱附冷凝再生方法进行脱附再生，并在脱附再生前对废活性炭进行预处理液浸渍和微波辅助加热处理，再生活性炭的得率高、再生性能好。

Description

印染行业有机废气分散治理后集中收集并资源再生的方法
技术领域
本发明属于废气处理技术领域，具体涉及一种印染行业有机废气分散治理后集中收集并资源再生的方法。
背景技术
我国是纺织印染大国，纺织工业是我国国民经济的传统支柱产业。纺织品在前期生产和后续的印花、涂层和染整等过程中，会产生大量的含挥发性有机化合物的废气(VOCs)，如甲苯、二甲苯、甲醇、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、二氯甲烷、三氯乙烯、正乙烷等，治理压力大，且废气的不达标排放会造成严重的环境污染。目前，传统上处理VOCs废气的方法主要有：吸收法、吸附法、催化燃烧法、燃烧法、冷凝法或几种工艺联合使用法等。其中吸附法技术简单有效、成本低，适用于温度较低的中低浓度的有机物废气治理，当有机物废气湿度和温度较高、含粉尘和油污较大的时候，需要配合如喷淋、除湿、冷却等预处理工艺进行预处理，且吸附剂需要经常更换或再生处理。
目前最常用的吸附剂为活性炭，但活性炭本身成本较高，在实际应用过程中，复杂的烟气成分对吸附剂表面活性位点的覆盖会导致其活性下降，需要对其进行再生处理。活性炭的再生方法主要有化学药剂再生法、热再生法、生物再生法、电化学再生法、超声波再生法、催化湿式氧化法、超临界流体再生法及新型热再生法等，最为常用的为热再生法。如专利CN104741080A公开一种有机吸附饱和活性炭再生方法，吸附饱和的活性炭在气化裂解炉内流动进行再生，分为三个阶段：干燥、脱附和活化。专利CN107670455A公开一种印刷行业废气处理与活性炭再生方法，活性炭经微波和超声脱附、气体活化等处理再生，采用的正向洗脱和逆向洗脱法洗脱彻底，活性炭的再生利用率可达93％以上。但不同类型的活性炭的再生技术不同，针对不同的VOCs需要不同的脱附条件，且目前的活性炭的再生利用率小，给企业造成较大经济压力。
为解决上述目前VOCs废气处理及资源再生的问题，有企业提出分散吸附、集中脱附模式的活性炭集中再生中心。但活性炭再生中心的实现也面临众多困难，如对于服务小的企业的活性炭管理，要求活性炭集中再生项目有严格的产品入厂质量检测和统一的活性炭标准，提高了运行成本。因此选择合适的有机废气分散治理后集中收集并资源再生方法至关重要。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种印染行业有机废气分散治理后集中收集并资源再生的方法，该方法可根据不同类型活性炭吸附剂及其吸附的VOCs进行统一脱附再生，达到统一把控活性炭的再生效率的目的，活性炭的再生得率高，再生性能好。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种印染行业有机废气分散治理后集中收集并资源再生的方法，包括下述步骤：
S1、各企业的有机废气经过滤器过滤去除有机废气中的杂质颗粒，然后用配有活性炭吸附箱的吸附装置进行吸附处理，经吸附处理后的废气达标排放；
S2、活性炭吸附箱中的吸附剂活性炭达到饱和后，更换新的活性炭吸附箱进行吸附，用脱附罐集中收集废活性炭，并输送到再生中心进行集中脱附再生处理；所述脱附再生处理经氮气脱附冷凝再生工序实现；
S3、脱附下来的有机溶剂经冷凝回收，与脱附再生处理后得到的再生活性炭重新利用。
进一步地，步骤S1中，所述吸附装置具有至少两个并联的活性炭吸附箱，满足每个时间点均有至少一个活性炭吸附箱处于吸附状态，一个活性炭吸附箱处于脱附再生状态，当活性炭吸附箱的吸附剂吸附饱和时切换至脱附再生状态，脱附再生状态的活性炭吸附箱切换成吸附状态进行吸附，实现循环往复连续运行。
进一步地，步骤S1中，所述活性炭吸附箱中的吸附剂为蜂窝状活性炭、活性炭活性炭和粉末状活性炭中的任一种。优选地，所述吸附剂为蜂窝状活性炭。
进一步地，所述活性炭的碘值≥700mg/g，比表面积≥600mg/m2，四氯化碳吸附值≥50％；优选地，所述活性炭的碘值≥800mg/g，比表面积≥840mg/m2，四氯化碳吸附值≥65％。
进一步地，步骤S2中，所述氮气脱附冷凝再生过程中氧的体积浓度控制低于2％。
进一步地，步骤S2中，所述氮气脱附冷凝再生工序的步骤包括：
(1)废活性炭经含铵盐和有机溶剂的预处理液浸渍处理，水洗，微波辅助加热处理，然后填入吸附剂脱附器，通入氮气；
(2)开启循环风机和加热器，使氮气温度达到设定温度后进入吸附剂脱附器内进行脱附；
(3)脱附产生的脱附气体经循环风机、换热器升温返回加热器，重新进入吸附剂脱附器进行脱附，实现连续循环脱附；
(4)废活性炭中的有机溶剂不断脱附积累，冷凝回收有机溶剂。
更进一步地，氮气脱附冷凝再生工序的步骤(1)中，所述预处理液浸渍处理过程中，预处理时间为1-6h，温度为40-60℃；优选地，所述预处理时间为3-5h，温度为50-55℃。
更进一步地，氮气脱附冷凝再生工序的步骤(1)中，所述预处理液浸渍处理过程中的废活性炭与预处理液的比例为1kg:5-20L；优选地，所述废活性炭与预处理液的比例为1kg:8-10L。
更进一步地，氮气脱附冷凝再生工序的步骤(1)中，所述预处理液中铵盐和有机溶剂的质量比为1:5-10，优选铵盐和有机溶剂的质量比为1:6.8-8。
更进一步地，所述铵盐为碳酸铵、碳酸氢铵、磷酸铵、醋酸铵、草酸铵和柠檬酸铵中的至少一种；优选地，所述铵盐为磷酸铵、醋酸铵、柠檬酸铵中的至少一种。更优选为磷酸铵和柠檬酸铵混合物。
更进一步地，所述有机溶剂为甲醇、乙醇和异丙醇中的至少一种；优选地，所述有机溶剂为乙醇和/或异丙醇。
更进一步地，氮气脱附冷凝再生工序的步骤(1)中，所述微波辅助加热处理条件为：120-145℃下保温3-5min，80-90℃下保温8-12min，微波功率500-700W。
优选地，所述微波辅助加热处理条件为：135-140℃下保温3-4min，85-90℃下保温9-10min，微波功率500-600W。
更进一步地，氮气脱附冷凝再生工序的步骤(2)中，所述设定温度为95-120℃。优选地，所述设定温度为100-110℃。
更进一步地，氮气脱附冷凝再生工序的步骤(4)中，冷凝回收过程中的冷冻液为水和/或乙醇，冷凝温度为0～-40℃，优选冷冻液为质量比10:2-4的水和乙醇混合液。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的方法采用分散治理、集中收集后脱附再生的方式，将各企业的分散吸附饱和后的废活性炭集中到再生中心进行统一脱附再生，可实现规模化作业，降低成本；回收的有机溶剂重新返回到厂家重复使用，实现了资源回收，做到真正的节能环保。
(2)本发明提供的方法不仅适用蜂窝状活性炭、单一组分VOCs的有机废气的脱附，可适用棒状活性炭、粉末状等不同类型的活性炭，且对吸附的多组分VOCs进行统一脱附再生，脱附效率高，再生性能好；能够达到统一把控再生活性炭的吸附效率，确保废气经再生活性炭吸附处理后仍能稳定达标排放，方法普适性广。
(3)废活性炭经脱附再生后，损失小、得率高，再生性能优异，再生后的吸附性能优异。
(4)本发明在废活性炭进行氮气脱附冷凝再生前，先经预处理液浸渍处理、微波加热处理，有助于加快后续活性炭的VOCs脱附，降低了脱附所需的温度，降低了生产成本，减少活性炭的损失，提高再生活性炭得率和再生性能；通过控制预处理液中铵盐和有机溶剂的组分及配比，可进一步提高再生活性炭得率，提高再生性能。
具体实施方式
以下非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。下述内容仅仅是对本发明要求保护的范围的示例性说明，本领域技术人员可以根据所公开的内容对本发明的发明作出多种改变和修饰，而其也应当属于本发明要求保护的范围之中。
下面以具体实施例的方式对本发明作进一步的说明。本发明实施例中所使用的各种化学试剂如无特殊说明均通过常规商业途径获得。
实施例1
一种印染行业有机废气分散治理后集中收集并资源再生的方法，包括下述步骤：
S1、各企业的有机废气经过滤器过滤去除有机废气中的杂质颗粒，然后用配有活性炭吸附箱的吸附装置进行吸附处理，经吸附处理后的废气达标排放；所述活性炭吸附箱中的吸附剂为蜂窝状活性炭，活性炭的碘值800mg/g，四氯化碳吸附值70％；
S2、活性炭吸附箱中的吸附剂活性炭达到饱和后，更换新的活性炭吸附箱进行吸附，用脱附罐集中收集废活性炭，并输送到再生中心进行集中脱附再生处理；所述集中脱附再生处理经氮气脱附冷凝再生工序实现；
S3、脱附下来的有机溶剂经冷凝回收，与脱附再生处理后得到的再生活性炭重新利用。
所述步骤S2中的氮气脱附冷凝再生工序的步骤包括：
(1)废活性炭在50℃下经预处理液浸渍处理4h，得预处理活性炭；接着进行微波辅助加热处理，在微波功率600W条件下，首先在140℃下保温3min，然后降温至85℃保温10min；再然后填入吸附剂脱附器，通入惰性气体；所述预处理液为质量比0.5:0.5:7的磷酸铵、柠檬酸铵和异丙醇的混合液，废活性炭与预处理液的比例为1kg:10L；
(2)开启循环风机和加热器，使惰性气体温度达到设定温度105℃后进入吸附剂脱附器进行脱附；
(3)脱附产生的脱附气体经循环风机、换热器升温返回加热器，重新进入吸附剂脱附器进行脱附，实现连续循环脱附；
(4)废活性炭中的有机溶剂不断脱附积累，冷凝回收有机溶剂，冷凝回收过程中的冷冻液为质量比10:3的水和乙醇混合液，冷凝温度-40℃。
实施例2
另一种印染行业有机废气分散治理后集中收集并资源再生的方法，包括下述步骤：
S1、各企业的有机废气经过滤器过滤去除有机废气中的杂质颗粒，然后用配有活性炭吸附箱的吸附装置进行吸附处理，经吸附处理后的废气达标排放；所述活性炭吸附箱中的吸附剂为蜂窝状活性炭，活性炭的碘值800mg/g，四氯化碳吸附值70％；
S2、活性炭吸附箱中的吸附剂活性炭达到饱和后，更换新的活性炭吸附箱进行吸附，用脱附罐集中收集废活性炭，并输送到再生中心进行集中脱附再生处理；所述集中脱附再生处理经氮气脱附冷凝再生工序实现；
S3、脱附下来的有机溶剂经冷凝回收，与脱附再生处理后得到的再生活性炭重新利用。
所述步骤S2中的氮气脱附冷凝再生工序的步骤包括：
(1)废活性炭在55℃下经预处理液浸渍处理2h，得预处理活性炭；接着进行微波辅助加热处理，在微波功率600W条件下，首先在135℃下保温4min，然后降温至90℃下保温9min；再然后填入吸附剂脱附器，通入惰性气体；所述预处理液为质量比0.3:0.7:6.8的磷酸铵、醋酸铵和异丙醇的混合液，废活性炭与预处理液的比例为1kg:10L；
(2)开启循环风机和加热器，使氮气温度达到设定温度100℃后进入吸附剂脱附器进行脱附；
(3)脱附产生的脱附气体经循环风机、换热器升温返回加热器，重新进入吸附剂脱附器进行脱附，实现连续循环脱附；
(4)废活性炭中的有机溶剂不断脱附积累，冷凝回收有机溶剂，冷凝回收过程中的冷冻液为质量比10:2的水和乙醇混合液，冷凝温度-40℃。
实施例3
另一种印染行业有机废气分散治理后集中收集并资源再生的方法，包括下述步骤：
S1、各企业的有机废气经过滤器过滤去除有机废气中的杂质颗粒，然后用配有活性炭吸附箱的吸附装置进行吸附处理，经吸附处理后的废气达标排放；所述活性炭吸附箱中的吸附剂为蜂窝状活性炭，活性炭的碘值800mg/g，四氯化碳吸附值70％；
S2、活性炭吸附箱中的吸附剂活性炭达到饱和后，更换新的活性炭吸附箱进行吸附，用脱附罐集中收集废活性炭，并输送到再生中心进行集中脱附再生处理；所述集中脱附再生处理经氮气脱附冷凝再生工序实现；
S3、脱附下来的有机溶剂经冷凝回收，与脱附再生处理后得到的再生活性炭重新利用。
所述步骤S2中的氮气脱附冷凝再生工序的步骤包括：
(1)废活性炭在40℃下经预处理液浸渍处理6h，得预处理活性炭；接着进行微波辅助加热处理，在微波功率500W条件下，首先在140℃下保温5min，然后降温至80℃保温12min；再然后填入吸附剂脱附器，通入惰性气体；所述预处理液为质量比0.8:0.2:8的醋酸铵、柠檬酸铵和乙醇的混合液，废活性炭与预处理液的比例为1kg:10L；
(2)开启循环风机和加热器，使氮气温度达到设定温度110℃后进入吸附剂脱附器进行脱附；
(3)脱附产生的脱附气体经循环风机、换热器升温返回加热器，重新进入吸附剂脱附器进行脱附，实现连续循环脱附；
(4)废活性炭中的有机溶剂不断脱附积累，冷凝回收有机溶剂，冷凝回收过程中的冷冻液为质量比10:4的水和乙醇混合液，冷凝温度-40℃。
实施例4
一种印染行业有机废气分散治理后集中收集并资源再生的方法，包括下述步骤：
S1、各企业的有机废气经过滤器过滤去除有机废气中的杂质颗粒，然后用配有活性炭吸附箱的吸附装置进行吸附处理，经吸附处理后的废气达标排放；所述活性炭吸附箱中的吸附剂为蜂窝状活性炭，活性炭的碘值800mg/g，四氯化碳吸附值70％；
S2、活性炭吸附箱中的吸附剂活性炭达到饱和后，更换新的活性炭吸附箱进行吸附，用脱附罐集中收集废活性炭，并输送到再生中心进行集中脱附再生处理；所述集中脱附再生处理经氮气脱附冷凝再生工序实现；
S3、脱附下来的有机溶剂经冷凝回收，与脱附再生处理后得到的再生活性炭重新利用。
所述步骤S2中的氮气脱附冷凝再生工序的步骤包括：
(1)废活性炭在50℃下经预处理液浸渍处理4h，得预处理活性炭；接着进行微波辅助加热处理，在微波功率600W条件下，首先在120℃下保温5min，然后降温至80℃保温12min；再然后填入吸附剂脱附器，通入惰性气体；所述预处理液为质量比0.5:0.5:5的磷酸铵、柠檬酸铵和异丙醇的混合液，废活性炭与预处理液的比例为1kg:10L；
(2)开启循环风机和加热器，使氮气温度达到设定温度105℃后进入吸附剂脱附器进行脱附；
(3)脱附产生的脱附气体经循环风机、换热器升温返回加热器，重新进入吸附剂脱附器进行脱附，实现连续循环脱附；
(4)废活性炭中的有机溶剂不断脱附积累，冷凝回收有机溶剂，冷凝回收过程中的冷冻液为质量比10:3的水和乙醇混合液，冷凝温度-40℃。
实施例5
一种印染行业有机废气分散治理后集中收集并资源再生的方法，包括下述步骤：
S1、各企业的有机废气经过滤器过滤去除有机废气中的杂质颗粒，然后用配有活性炭吸附箱的吸附装置进行吸附处理，经吸附处理后的废气达标排放；所述活性炭吸附箱中的吸附剂为蜂窝状活性炭，活性炭的碘值800mg/g，四氯化碳吸附值70％；
S2、活性炭吸附箱中的吸附剂活性炭达到饱和后，更换新的活性炭吸附箱进行吸附，用脱附罐集中收集废活性炭，并输送到再生中心进行集中脱附再生处理；所述集中脱附再生处理经氮气脱附冷凝再生工序实现；
S3、脱附下来的有机溶剂经冷凝回收，与脱附再生处理后得到的再生活性炭重新利用。
所述步骤S2中的氮气脱附冷凝再生工序的步骤包括：
(1)废活性炭在50℃下经预处理液浸渍处理4h，得预处理活性炭；接着进行微波辅助加热处理，在微波功率600W条件下，首先在145℃下保温3min，然后降温至90℃保温8min；再然后填入吸附剂脱附器，通入惰性气体；所述预处理液为质量比0.5:0.5:10的磷酸铵、柠檬酸铵和异丙醇的混合液，废活性炭与预处理液的比例为1kg:10L；
(2)开启循环风机和加热器，使氮气温度达到设定温度105℃后进入吸附剂脱附器进行脱附；
(3)脱附产生的脱附气体经循环风机、换热器升温返回加热器，重新进入吸附剂脱附器进行脱附，实现连续循环脱附；
(4)废活性炭中的有机溶剂不断脱附积累，冷凝回收有机溶剂，冷凝回收过程中的冷冻液为质量比10:3的水和乙醇混合液，冷凝温度-40℃。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于，预处理液为质量比1:1的硝酸铵与异丙醇的混合液。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于，预处理液为异丙醇。
对比例3
对比例3与实施例1的区别在于，预处理液为质量比0.5:0.5:4的磷酸铵、柠檬酸铵和异丙醇的混合液。
对比例4
对比例4与实施例1的区别在于，预处理液为质量比0.5:0.5:11的磷酸铵、柠檬酸铵和异丙醇的混合液。
对比例5
对比例5与实施例1的区别在于，废活性炭未进行预处理液浸渍处理。
对比例6
对比例6与实施例1的区别在于，废活性炭不经微波辅助加热处理。
对比例7
对比例7与实施例1的区别在于，微波辅助加热处理条件为：140℃下保温13min，微波功率600W。
对比例8
对比例8与实施例1的区别在于，微波辅助加热处理条件为：85℃下保温13min，微波功率600W。
实验例1
再生活性炭得率
将实施例1-5、对比例1-8中的再生活性炭、原活性炭充分干燥后进行称重，然后利用两者的比值计算得到再生炭得率，结果如下表1所示。
表1.再生活性炭得率
结果显示，本发明实施例1-5的再生活性炭的得率明显高于对比例，可见通过优化废活性炭在预处理的浸渍处理、微波辅助加热处理的条件，可减少再生活化处理过程中的损失，提高再生活性炭的得率。
实验例2
再生性能
参考标准GB/T12496.8-1999中的方法，测试实施例1-5、对比例1-8中再生活性炭的碘值和四氯化碳吸附值，然后分别利用再生活性炭的碘值和四氯化碳吸附值与原活性炭的碘值和四氯化碳吸附值的比值计算恢复值，结果如下表2所示。
表2.再生性能
结果显示，本发明实施例1-5的再生活性炭的碘值恢复率高、四氯化碳吸附值高，再生性能好；对比实施例1-5和对比例1-8可知，控制废活性炭的预处理液浸渍和微波辅助加热条件有助于提升活性炭的再生性能。
实验例3
按照实施例1中所述的氮气脱附冷凝再生工序，分别考察不同类型的活性炭(蜂窝状、棒状、粉末状活性炭)的脱附再生性能，和不同吸附VOCs(甲苯、二甲基乙酰胺、乙酸乙酯)时的脱附再生性能，结果如下表3所示。
表3.不同VOCs的脱附率和再生性能
结果显示，本发明提供的方法可对不同类型活性炭及吸附VOCs实现统一脱附再生处理，再生性能好。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例作出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种印染行业有机废气分散治理后集中收集并资源再生的方法，其特征在于，包括下述步骤：
S1、各企业的有机废气经过滤器过滤去除有机废气中的杂质颗粒，然后用配有活性炭吸附箱的吸附装置进行吸附处理，经吸附处理后的废气达标排放；
S2、活性炭吸附箱中的吸附剂活性炭达到饱和后，更换新的活性炭吸附箱进行吸附，用脱附罐集中收集废活性炭，并输送到再生中心进行集中脱附再生处理；所述脱附再生处理经氮气脱附冷凝再生工序实现；
S3、脱附下来的有机溶剂经冷凝回收，与脱附再生处理后得到的再生活性炭重新利用；
其中，步骤S2中所述氮气脱附冷凝再生工序的步骤包括：
（1）废活性炭经含铵盐和有机溶剂的预处理液浸渍处理，水洗，微波辅助加热处理，然后填入吸附剂脱附器，通入氮气，所述铵盐为碳酸铵、碳酸氢铵、磷酸铵、醋酸铵、草酸铵和柠檬酸铵中的至少一种，所述有机溶剂为甲醇、乙醇和异丙醇中的至少一种；
（2）开启循环风机和加热器，使氮气温度达到设定温度后进入吸附剂脱附器内进行脱附；
（3）脱附产生的脱附气体经循环风机、换热器升温返回加热器，重新进入吸附剂脱附器进行脱附，实现连续循环脱附；
（4）废活性炭中的有机溶剂不断脱附积累，冷凝回收有机溶剂；
步骤（1）中，所述预处理液浸渍处理过程中的预处理时间为1-6h，温度为40-60℃，所述预处理液中铵盐和有机溶剂的质量比为1:5-10，所述微波辅助加热处理条件为：120-145℃下保温3-5min，80-90℃下保温8-12min，微波功率500-700W。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述吸附装置具有至少两个独立的活性炭吸附箱，满足每个时间点均有至少一个活性炭吸附箱处于吸附状态，一个活性炭吸附箱处于脱附再生状态，当活性炭吸附箱的吸附剂吸附饱和时切换至脱附再生状态，脱附再生状态的活性炭吸附箱切换成吸附状态进行吸附，实现循环往复连续运行。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述活性炭吸附箱中的吸附剂为蜂窝状活性炭、棒状活性炭和粉末状活性炭中的任一种。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述吸附剂为蜂窝状活性炭，所述活性炭的碘值≥700mg/g，比表面积≥600mg/m2，四氯化碳吸附值≥50%。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述铵盐和有机溶剂的质量比为1:6.8-8。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述铵盐为磷酸铵、醋酸铵和柠檬酸铵中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述铵盐为磷酸铵和柠檬酸铵。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述设定温度为95-120℃。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（4）中，冷凝回收过程中的冷冻液为水和/或乙醇，冷凝温度为0～-40℃。
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