CN1778453A - 一种从气流中去除气态有害物的方法 - Google Patents

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Abstract

一种从气流中去除气态有害物的方法， 用于从气流中除去甲苯和二甲苯等有害气态污染物。该方法的处理过程是把被处理气体导入有多对网状电极叠加的电解反应器，电极板间填充有对气态有害物具有吸附能力的活性炭颗粒材料作为第三电极。在板电极上加直流或脉冲电后，反应器内发生氧化还原反应，最终使气流中的有害物被转化而被液相吸收，从而达到气体净化的目的。

Description

一种从气流中去除气态有害物的方法
技术领域
本发明涉及一种属于除去气流中含有的气态有害物的净化方法技术领域。
背景技术
甲苯和二甲苯等各种有机溶剂广泛使用于化工、制药和涂装等工业生产过程，这些挥发性有机物大多有毒，排入大气后，会影响生态环境，危害人体健康。但是，由于这些有机物具有化学结构稳定、不易降解的特点，给环保治理带来很大的困难。
一般地，处理这些有机废气和恶臭气体的主要手段有吸收法、燃烧法(包括催化燃烧法)和吸附法等。但上述方法都有各自无法避免的缺点，吸收法(一般以水作为吸收剂)无法吸收不溶或难溶性的有机污染物；燃烧法(包括催化燃烧法)对运行条件要求较高，一般要求在200℃以上运行、投资和运转费高。吸附法对低浓度的有机污染物脱除效率较高，但吸附剂需再生，无法达到分解有害气体的目的，常需和燃烧法等方法连用。
三维电极电解法的基本原理是利用电解过程在电极表面发生电化学反应，产生强氧化自由基O、OH和HO2等，这些强氧化性物质与有害物反应，最终把有害物转化为无害物。三维电极电解法一般用于如苯酚、苯胺等难降解的废水处理，在国内外得到了广泛的研究(李炳焕等，环境污染治理技术与设备，2002，2：23-26)。
在中国专利文献库中对三维电极反应器也进行了大量技术报道，如专利号为02114740.X的“三维电极反应器”、专利申请号为03146904.3的“连续循环流式固定床三维电极光电催化反应器及其处理有机废水的方法”、专利号为02114739.6的“三相三维电极光电反应器”，它们都集中在废水的处理上进行应用。
因此，我们尚未看到把三维电极电解法应用于甲苯等气态有机物的处理的报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有背景技术而提供一种从气流中去除气态有害物的方法，其使用简单方便，效率高，费用低廉。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种从气流中去除气态有害物的方法，其特征在于采用三维电极电解反应器，其中包括网状结构固定电极和极板间填充的活性炭颗粒作为第三电极，其处理过程是把被处理气体导入该反应器，使其通过网状电极和流化态颗粒床，在板电极上加直流或脉冲电后，反应器内发生氧化还原反应，最终使气流中的有害物转化而被液相吸收，从而达到气体净化。
本发明所采用的三维电极反应器其结构一般为柱状结构，作为固定电极材料的阳极材料是以钛为基体带有金属氧化物涂层如IrO2、RuO2、PbO2或SnO2等的网状电极，这几种阳极材料的实际使用效果大体相当，以RuO2和PbO2/Ti稍好(有关金属氧化物电极材料可参看冯玉强等编“电化学技术在环境工程中的应用”，化学工业出版社，2002)。阴极材料是以钛或钢质材料的金属网制作。电极间距视反应器大小和电流而定，一般为1-200mm；作为第三电极的流化态粒子电极活性炭颗粒的平均几何直径一般为0.1-20mm。废气由反应器底部通入，经过气固液三相反应区后，由上部排出。装置还可以由上述的反应吸收器多个并联或串联组成交替工作，如多个单元反应器叠加组成，正负电极从上而下依次间隔设置，液体进口和气体出口设置在反应器的上部，液体出口和气体进口设置在反应器的下部，从而构成串联状态的反应器。
本发明所采用供电方式包括直流和脉冲，直流供电电压一般为1-30V，脉冲供电电压为0-40V，脉冲重复频率一般为20Hz-5KHz。电流密度一般为50-500A/m2。采用脉冲供电的去除率要高于直流供电。
本发明中的液相采用对处理影响小的各种电解质溶液，一般采用质量浓度为0.1-10％的氯化钠溶液，以降低操作成本，同时，该氯化钠溶液对处理影响也比较小。
与现有技术相比，本发明优点在于：采用活性炭吸附和电极反应相结合的方式，使有害气体通过三维电极反应器时被分解氧化后被溶液吸收，可以用来处理各种含有机物污染的气体，特别适用于水溶性不好的三苯类等有机废气的处理，并且处理效率高、操作费用低、简单实用。
附图说明
图1为三维电极反应器的单元结构示意图；
图2为图1的A-A截面示意图；
图3为多个单元结构叠加组成的三维电极反应器结构示意图(串联状态)。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
本发明所述的三维电极反应器的单元结构示意图如图1所示。其部件标号为：1被处理气体进口、2加液口、3净化气体出口、4网状阳极板、5颗粒电极填充床、6网状阴极板、7排液口。
实际工作时反应器可以由上述的单元电极多个叠加组成，图3为6组单元叠加组成的结构示意图。其部件标号为：1被处理气体进口、2加液口、3净化气体出口、4网状阴极板、5颗粒电极填充床、6网状阳极板、7排液口。
实施例1：实验装置采用图3所示的由6组电极单元叠加组成的反应器，为柱状结构，尺寸为120mm×120mm×800mm，极板间距离为50mm。网状阳极材料为PbO2/Ti，网状阴极材料为不锈钢材料，厚度为2mm，网孔为5mm×5mm。作为第三电极的流化态粒子为活性炭颗粒，平均几何直径约为1mm。电解液为1％的氯化钠溶液，液面高度能够浸没所有电极板。模拟废气由反应器底部通入，经过气固液三相反应区后，由上部排出。实验条件为：电源参数：直流电压20V，电流5A，
气体流量：2000ml/min，气体温度：25℃
载气：空气
实验结果：如表1所示
表1
  有害物   进口浓度(mg/m3)   出口浓度(mg/m3)   去除率(％)
  甲苯   324   35   89
  甲苯   845   237   72
  甲苯   1350   663   51
  二甲苯   316   29   91
  二甲苯   937   295   69
  二甲苯   1470   721   50
  三氯乙烯   356   27   92
  三氯乙烯   863   248   71
  三氯乙烯   1286   597   54
实施例2：实验装置同实施例1，除网状阳极材料改为RuO2/Ti，其他不变。实验条件为：电源参数：脉冲电源，电压峰值30V，脉冲频率200Hz。
气体流量：2000ml/min，气体温度：25℃
载气：空气
实验结果：如表2所示
表2
  有害物   进口浓度(mg/m3)   出口浓度(mg/m3)   去除率(％)
  甲苯   324   23   93
  甲苯   845   205   76
  甲苯   1350   593   56
  二甲苯   316   17   95
  二甲苯   937   265   72
  二甲苯   1470   631   57
  三氯乙烯   376   15   96
  三氯乙烯   843   198   76
  三氯乙烯   1286   463   64
经对反应后的溶液成分用气相色谱仪分析，发现对甲苯和二甲苯转化后的液相产物为苯甲酸类物质，对三氯乙烯的降解的主要产物为氯化氢和二元酸。

Claims (10)

1、一种从气流中去除气态有害物的方法，其特征在于采用三维电极电解反应器，其中包括网状结构固定电极和极板间填充的活性炭颗粒作为第三电极，其处理过程是把被处理气体导入该反应器，使其通过网状电极和流化态颗粒床，在板电极上加直流或脉冲电后，反应器内发生氧化还原反应，最终使气流中的有害物转化而被液相吸收，从而达到气体净化。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的三维电极反应器其固定电极采用网状电极，阳极材料为通常的钛基带有金属氧化物涂层如IrO2、RuO2、MnO2、PbO2或SnO2，阴极材料为钛或钢质材料。
3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述的三维电极反应器其网状电极网孔采用1-100mm2规格，电极间距为1-200mm。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的三维电极反应器其供电方式包括直流和脉冲，直流供电电压为1-30V，脉冲供电电压为0-40V，脉冲重复频率为20-5KHz，电流密度为50-500A/m2。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的三维电极反应器其液相采用电解质溶液。
5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述的电解质溶液采用质量浓度为0.1-10％的氯化钠溶液。
6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的三维电极反应器其第三电极采用平均直径为0.1-20mm的活性炭颗粒。
7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的三维电极反应器是将多个单元反应器叠加组成，正负电极从上而下依次间隔设置，液体进口和气体出口设置在反应器的上部，液体出口和气体进口设置在反应器的下部。
8、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的被处理气体为含有机物污染物的气体。
9、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的被处理气体为含甲苯、二甲苯或三氯乙烯有机污染物的气体。
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