專利名稱：一種磷化氫熏蒸尾氣凈化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于空氣浄化技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及空氣中低濃度磷化氫的凈化，主要用于煙草、糧食倉(cāng)儲(chǔ)熏蒸防蟲(chóng)時(shí)的磷化氫尾氣處理。
背景技術(shù)：
在糧食、煙草、藥材、干果等農(nóng)產(chǎn)品倉(cāng)儲(chǔ)過(guò)程中，容易滋生各種害蟲(chóng)，利用磷化氫對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)庫(kù)房進(jìn)行熏蒸處理，殺蟲(chóng)效果好，使用方便，成本低，殘留少且殘留物無(wú)毒，是最安全的熏蒸劑，在多個(gè)國(guó)家磷化氫都被作為唯一的熏蒸劑使用。磷化氫是ー種劇毒氣體，熏蒸作業(yè)后庫(kù)房?jī)?nèi)含磷化氫的空氣不經(jīng)處理直接排放，有可能對(duì)周邊的人或動(dòng)物造成傷害，如果不排放，低濃度的磷化氫在空氣中也能逐漸被氧化為各種價(jià)態(tài)的磷酸類化合物，雖然毒性減小，但會(huì)腐蝕空調(diào)排風(fēng)系統(tǒng)。因此，熏蒸尾氣需要進(jìn)行凈化處理。磷化氫氣體很難被吸附，但它具有很強(qiáng)的還原性，因此含磷化氫尾氣的浄化主要采用氧化吸收的方法進(jìn)行處理，主要采用干法和濕法兩種エ藝。濕法エ藝是在吸收塔內(nèi)用氧化性溶液對(duì)磷化氫吸收，溶液包括濃硫酸、高錳酸鉀溶液、次氯酸鈉溶液、過(guò)氧化氫、濃磷酸等，其中的氧化劑是消耗性的。為了強(qiáng)化凈化效率，采用噴淋方式。磷化氫的凈化效率與氧化劑的濃度直接相關(guān)，為了達(dá)到較高的凈化效率，氧化劑的用量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于磷化氫的用量，造成氧化劑的浪費(fèi)。中國(guó)專利(ZL 200610048889. 6)中，提到磷化氫的ー種凈化方法，利用含有Cu、Pd的水溶液或酸溶液作為催化劑，可以循環(huán)使用，降低了運(yùn)行成本，但需要在磷化氫吸收催化劑氧化再生エ藝間切換，回收催化劑也困難。磷化氫被溶液吸收后，形成磷酸、磷酸鹽與氧化劑的混合物，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的后處理工藝才能分離或重新利用。濕法エ藝的能耗高，工作風(fēng)量較小，不適合用于大風(fēng)量、低濃度含磷化氫空氣的凈化。干法エ藝?yán)昧谆瘹涞幕瘜W(xué)反應(yīng)活性或還原性，在吸附劑上浸潰相應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)，使磷化氫化學(xué)吸附。中國(guó)專利(ZL 93101650. 9)中提到ー種浸潰了 Cu、Hg、Cr、Ag的活性炭，可用于半導(dǎo)體行業(yè)產(chǎn)生的磷化氫和神化氫，但防護(hù)容量有限。中國(guó)專利提到的Ni離子浸潰吸附劑(申請(qǐng)?zhí)?00910094498. I)，或Cu離子浸潰吸附劑(申請(qǐng)?zhí)?00910094501.X)，或Co離子浸潰吸附劑(申請(qǐng)?zhí)?009 I 0094502. 4)，或堿土金屬鹵化物浸潰分子篩吸附劑吸附，(申請(qǐng)?zhí)?00810058666. 7)，雖然不需添加貴金屬(AgO)或重金屬(Hg0、Cd0)等促進(jìn)劑，但吸附量太低，每克吸附劑對(duì)磷化氫的吸附量不到20mg，實(shí)用性差?？傊?，以化學(xué)吸附法浄化磷化氫，普遍存在吸附容量小、吸附劑失活快的問(wèn)題。專利CN I 398658A(公開(kāi)號(hào))公開(kāi)了ー種采用固定床催化氧化凈化黃磷尾氣的方法，開(kāi)發(fā)了系列催化劑用于催化吸附磷化氫雜質(zhì)，其原理是利用磷化氫的強(qiáng)還原性與活性炭上的活性組分反應(yīng)生成三氧化ニ磷和五氧化ニ磷，并利用活性炭對(duì)三氧化ニ磷和五氧化ニ磷的吸附量遠(yuǎn)大于磷化氫這ー特點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)黃磷尾氣的深度浄化，缺點(diǎn)是需在黃磷尾氣中嚴(yán)格定量加入的氧或空氣，加大了操作、控制難度。
另外，專利CN 101559322A(公開(kāi)號(hào))提出了磷化氫紫外光降解方法，但由該方法建立的處理裝置很難應(yīng)用于大風(fēng)量磷化氫氣體凈化，而且光解后的產(chǎn)物如果不處理就回流到倉(cāng)庫(kù)中，仍可對(duì)庫(kù)房?jī)?nèi)設(shè)施造成危害?？傊?，目前的磷化氫處理工藝以濕法氧化為主，操作エ藝復(fù)雜，處理風(fēng)量小，產(chǎn)物處理困難，而干法吸附エ藝雖然操作簡(jiǎn)單，但吸附劑對(duì)磷化氫的吸附量小，不能規(guī)模應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)目前磷化氫凈化工藝存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出磷化氫的干法氧化工藝，在氣相中使磷化氫氧化為磷酸，再用活性炭類吸附劑凈化磷酸的方法。首先，磷化氫熏蒸尾氣用真空紫外光源照射，空氣中的水分和氧氣產(chǎn)生強(qiáng)氧化性 的臭氧(O3)和羥基自由基(·0Η)，磷化氫與臭氧和羥基自由基發(fā)生氧化反應(yīng)，生成磷酸。其化學(xué)反應(yīng)過(guò)程如下式所示02+hv —20··0+02 —O3O .+H2OUΡΗ3+8 · OH — Η3Ρ04+4Η20· 403+ΡΗ3 — Η3Ρ04+402產(chǎn)生的磷酸在空氣中以磷酸霧的形式存在。接著，含有磷酸霧的空氣通入活性炭過(guò)濾器，磷酸霧被吸收，殘余的臭氧被活性炭床層分解，凈化后的空氣排放。真空紫外光源為氙燈、鹵化氙燈或低壓汞燈。由于磷化氫的氧化反應(yīng)是在氣相中進(jìn)行的，克服了液相氧化工藝能耗大、風(fēng)量小、凈化效率低、操作エ藝復(fù)雜的缺點(diǎn)，又由于活性炭吸附凈化的目標(biāo)是磷酸類高沸點(diǎn)化合物，而不是磷化氫，克服了干法エ藝中磷化氫吸附容量小、工作壽命短的問(wèn)題。該エ藝具有以下特點(diǎn)(I)處理風(fēng)量大、能耗低磷化氫的氧化在通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)管路中進(jìn)行，阻力小，除風(fēng)機(jī)外，不需要其他動(dòng)カ設(shè)備，不占用庫(kù)房空間，常溫常壓下操作，能耗低；(2)凈化效率高真空紫外光使空氣中的氧氣與水反應(yīng)生成臭氧(O3)和羥基自由基(·0Η)，與空氣中的磷化氫發(fā)生均相化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)速度快，轉(zhuǎn)化為磷酸的效率高，而活性炭對(duì)磷酸有很大的吸附容量和很高的凈化效率，從而使本發(fā)明對(duì)磷化氫有很高的凈化效率。(3)使用壽命長(zhǎng)磷化氫氧化的反應(yīng)試劑為空氣中的氧和水蒸氣，不使用催化劑，也避免了催化劑失活對(duì)使用壽命的影響，其使用壽命與光源的壽命有關(guān)，而目前的光源壽命可達(dá)8000小時(shí)以上。具體地，本發(fā)明采用以下方式完成磷化氫的浄化在空調(diào)管路或通風(fēng)管路中安裝真空紫外光源，真空紫外光源能發(fā)出波長(zhǎng)小于200nm紫外光，分解空氣中的水蒸氣和氧氣產(chǎn)生臭氧和羥基自由基，氧化磷化氫生成磷酸，接著，讓照射后的空氣通過(guò)活性炭過(guò)濾器，吸收其中的磷酸，并分解臭氧，凈化后的空氣排放。


圖I :磷化氫浄化裝置I、通風(fēng)管路；2、真空紫外光源；3、活性炭過(guò)濾器
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I如圖I所示的，通風(fēng)管路(I)為直徑20cm、長(zhǎng)60cm的不銹鋼圓筒，截面積314cm2，真空紫外光源(2)為ー根功率為23W低壓汞燈，懸掛于通風(fēng)管路(I)的中心位置，活性炭過(guò)濾器⑶為為直徑4cm的圓柱管，內(nèi)裝粒徑I. 5mm的煤質(zhì)活性炭,裝填厚度6cm。 分別發(fā)生不同濃度磷化氫氣體，在不同氣體流量，考察本發(fā)明對(duì)磷化氫的凈化效果，測(cè)試活性炭過(guò)濾器(3)尾氣中磷化氫的濃度，計(jì)算磷化氫的凈化效率，試驗(yàn)結(jié)果如表I所示。表I功率為23W低壓汞燈對(duì)磷化氫凈化效果
權(quán)利要求
1.ー種磷化氫熏蒸尾氣凈化方法，其特征在于該方法包括以下步驟首先，磷化氫濃度為50 1000mg/m3的熏蒸尾氣，在通風(fēng)管路(I)中經(jīng)真空紫外光源(2)照射，照射時(shí)間10 200s,使其中的磷化氫氧化為磷酸,通風(fēng)管路(I)的截面積300 10000cm2、長(zhǎng)60 2500cm;然后，熏蒸尾氣經(jīng)過(guò)活性炭過(guò)濾器(3)排空。
2.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)I所述的尾氣凈化方法，其特征在于真空紫外光源為氙燈、鹵化氙燈或低壓汞燈，能發(fā)出波長(zhǎng)小于200nm的紫外光，功率為20 5000W。
全文摘要
一種磷化氫熏蒸尾氣凈化方法，屬于空氣凈化領(lǐng)域。本發(fā)明提出了一種磷化氫熏蒸尾氣凈化方法，包括如下步驟首先，磷化氫熏蒸尾氣通過(guò)真空紫外光源照射，磷化氫轉(zhuǎn)化為磷酸；然后，尾氣通過(guò)活性過(guò)濾器，磷酸被吸收，臭氧被分解。本發(fā)明對(duì)磷化氫凈化效率高，能耗低，處理風(fēng)量大，工藝簡(jiǎn)單。應(yīng)用于大風(fēng)量的磷化氫熏蒸氣體處理有較高的實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)B01D53/04GK102716653SQ20111007831
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月30日
發(fā)明者何自新, 史喜成, 呂麗, 宋華, 宋彥龍, 康健, 張子星, 張建軍, 張忠良, 游俊琴, 王東輝, 王麗, 王德生, 白書(shū)培, 郭釗, 韓浩, 韓素玲, 高曉強(qiáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍63971部隊(duì)