一種光微波催化氧化處理有機(jī)廢氣的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了光微波催化氧化處理有機(jī)廢氣的方法，將堿液噴到波紋板上形成液膜，使液膜與有機(jī)廢氣充分接觸發(fā)生物理溶解和化學(xué)反應(yīng)形成預(yù)處理，將已預(yù)處理的有機(jī)廢氣網(wǎng)濾后進(jìn)行微波輻射，使有機(jī)廢氣中的分子鏈進(jìn)行第一次破壞，用高能C波段紫外線對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行照射，使有機(jī)廢氣中的分子鏈進(jìn)行第二次破壞，用羥基自由基對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行第一次氧化，用高臭氧HV紫外線光束產(chǎn)生的臭氧對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行第二次氧化，將已脫臭和滅菌的有機(jī)廢氣經(jīng)過(guò)以二氧化鈦為蜂窩載體的稀土氧化物催化劑進(jìn)行第三次催化氧化，可有效地將有機(jī)廢氣中高分子污染物和高分子污染物分子鏈全部分解、裂解后催化氧化成低分子無(wú)害物質(zhì)，加快了催化氧化速度，縮短了處理時(shí)間，節(jié)約了電能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種光微波催化氧化處理有機(jī)廢氣的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到一種有機(jī)廢氣處理方法，尤其是涉及一種利用光微波輻射和催化氧化處理工業(yè)有機(jī)廢氣的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于在制藥、皮革、冶金、焦化等行業(yè)中產(chǎn)生的高濃度有機(jī)廢氣的處理尚還存在一些問(wèn)題，比如不能很好地將其中有毒、惡臭和難降解的氣體除盡，進(jìn)而經(jīng)過(guò)處理的氣體仍然會(huì)污染空氣危害人體健康；另外對(duì)于處理的有機(jī)廢氣不能有效轉(zhuǎn)化利用，某種程度造成資源的浪費(fèi)。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，對(duì)工業(yè)有害有機(jī)廢氣的處理開(kāi)始采用新的光微波處理技術(shù)，與傳統(tǒng)處理有機(jī)廢氣方法相比，無(wú)論各方面都取得了較好的技術(shù)效果，特別是處理效果明顯提高，但處理過(guò)程中所消耗的電能較多，節(jié)能效果還不夠好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的有機(jī)廢氣在處理中所存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種不僅處理效果好，處理過(guò)程穩(wěn)定可靠和安全，而且適用性強(qiáng)，節(jié)能環(huán)保，運(yùn)行成本低的光微波催化氧化處理有機(jī)廢氣的方法。
[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案:所述光微波催化氧化處理有機(jī)廢氣的方法是:
1、先將堿液噴到波紋板上形成液膜，使液膜與有機(jī)廢氣充分接觸發(fā)生物理溶解和化學(xué)反應(yīng)形成預(yù)處理，從而去除有機(jī)廢氣中的無(wú)機(jī)氣體、粉塵和粘附物，并降低有機(jī)廢氣的濃度和溫度，
2、將已預(yù)處理的有機(jī)廢氣網(wǎng)濾后進(jìn)行微波輻射，將有機(jī)廢氣中的分子鏈進(jìn)行第一次破壞，將有機(jī)廢氣中的高分子污染物分解成低分子無(wú)害物質(zhì)，再用高能C波段紫外線對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行照射，將有機(jī)廢氣中的分子鏈進(jìn)行第二次破壞，使有機(jī)廢氣中的高分子污染物分子鏈分解，并用微波輻射中產(chǎn)生的羥基自由基對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行第一次氧化，使有機(jī)廢氣中的有害物質(zhì)氧化C02、H20或礦物鹽，
3、再用高臭氧HV紫外線光束產(chǎn)生的臭氧對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行第二次氧化，使有機(jī)廢氣進(jìn)行脫臭和滅菌，
4、再將已脫臭和滅菌的有機(jī)廢氣經(jīng)過(guò)以二氧化鈦為蜂窩載體的稀土氧化物催化劑進(jìn)行第三次催化氧化并經(jīng)網(wǎng)濾后外排，所述稀土氧化物為重量比為1: 2?1: 4的A02和BO組成,所述A為鑭、鋪或乾,所述B為銪、禮或鋪。
本發(fā)明一是提出了對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行兩重分解破壞和三重催化氧化的處理方法，即對(duì)有機(jī)廢氣依次進(jìn)行微波輻射和高能C波段紫外線照射的兩重分子鏈破壞以及用羥基自由基、臭氧和二氧化鈦稀土氧化物催化劑進(jìn)行三重催化氧化，可有效地將有機(jī)廢氣中高分子污染物和高分子污染物分子鏈全部分解、裂解后催化氧化成低分子無(wú)害物質(zhì)，提高了有機(jī)廢氣處理效果；二是本發(fā)明采用由二氧化鈦為載體的稀土氧化物為催化劑進(jìn)行催化氧化，加快了催化氧化速度，縮短了處理時(shí)間，節(jié)約了電能。
[0005]本發(fā)明所述方法具有以下特點(diǎn):
1、節(jié)能:50多KW電可以處理10萬(wàn)立方風(fēng)量的有機(jī)廢氣，與現(xiàn)有微波處理相比，可省電50%,做到節(jié)能環(huán)保，
2、穩(wěn)定性:整機(jī)所有配件均屬于持續(xù)性材料，適用于24小時(shí)不間斷運(yùn)行，
3、安全性:本方法不需電路，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能操作，并無(wú)安全隱患，
4、適應(yīng)性強(qiáng):可適應(yīng)高濃度,大氣量,不同惡臭氣體物質(zhì)的脫臭凈化處理,可每天24小時(shí)連續(xù)工作，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，
5、處理效率可達(dá)99%以上，運(yùn)行成本低，
6、能夠分解掉有機(jī)廢氣中的所有分子鏈，做到有效處理而無(wú)第二次污染。
【具體實(shí)施方式】
[0006]本發(fā)明所述光微波催化氧化處理有機(jī)廢氣的方法是；
1、先將有機(jī)廢氣進(jìn)行預(yù)處理，采用雙級(jí)立式填料吸收塔，以堿液做為噴淋液，以金屬或陶瓷波紋板填料作為脫水裝置，當(dāng)液體噴灑到填料上時(shí)形成液膜，由于該液膜作用，使有機(jī)廢氣與噴淋液接觸面積增大，充分接觸，在此接觸過(guò)程中液相與氣相發(fā)生物理溶解和化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，從而去除有機(jī)廢氣中污染成分。采用快速動(dòng)態(tài)洗滌的設(shè)備，大大的加強(qiáng)了原有的霧化效果10倍以上，更有效的去除溶于水的無(wú)機(jī)氣體，稀釋有機(jī)廢氣濃度，降低安全隱患，酸堿中和，降低有機(jī)廢氣溫度及去除其中的粉塵和粘附物；
2、將已預(yù)處理的有機(jī)廢氣經(jīng)活性炭濾網(wǎng)緩沖吸附后進(jìn)行微波輻射，微波輻射功率300-500W(頻率為300MHz-300GHz的電磁波)，輻射時(shí)間6_8鐘，使有機(jī)廢氣中的分子鏈進(jìn)行第一次破壞，使有機(jī)物廢氣的分子鏈完全打斷，裂解、改變物質(zhì)結(jié)構(gòu)，從而將有機(jī)廢氣中的高分子污染物降解成低分子無(wú)害物質(zhì)；再用波長(zhǎng)為250-270nm的高能C波段紫外線(僅次于切割不銹鋼的激光，強(qiáng)于氬弧焊光源的數(shù)十倍強(qiáng)度)對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行照射，將有機(jī)廢氣中的分子鏈進(jìn)行第二次破壞，使有機(jī)廢氣中的高分子污染物分子鏈分解，并裂解惡臭物質(zhì)分子鏈，改變物質(zhì)結(jié)構(gòu)，將高分子污染物質(zhì)裂解、氧化成為低分子無(wú)害物質(zhì)，如水和二氧化碳等。并將在分解過(guò)程中產(chǎn)生的大量羥基自由基對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行第一次催化氧化，羥基自由基(.0H)因其有極高的氧化電位(2.80EV)，其氧化能力極強(qiáng)，與大多數(shù)有機(jī)污染物都可以發(fā)生快速的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，無(wú)選擇性地把有害物質(zhì)氧化成C02、H2O或礦物鹽，無(wú)二次污染；
3、再用高臭氧HV紫外線光束(波長(zhǎng)185nm)產(chǎn)生的臭氧對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行第二次氧化，對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行脫臭和滅菌，因高能高臭氧UV紫外線光束能分解空氣中的氧分子產(chǎn)生游離氧，即活性氧，因游離氧所攜正負(fù)電子不平衡所以需與氧分子結(jié)合，進(jìn)而產(chǎn)生臭氧。UV+02 — 0-+0* (活性氧)0+02 — O3 (臭氧)，臭氧對(duì)有機(jī)物具有極強(qiáng)的氧化作用，對(duì)惡臭氣體及其它刺激性異味有極強(qiáng)的清除效果。O3也為強(qiáng)催化氧化劑進(jìn)行有機(jī)廢氣催化氧化，裂解惡臭氣體中細(xì)菌的分子鍵，破壞細(xì)菌的核酸(DNA)，再用臭氧進(jìn)行氧化反應(yīng)，徹底達(dá)到脫臭及殺滅菌的目的；
4、再將已脫臭和滅菌的有機(jī)廢氣經(jīng)過(guò)以二氧化鈦為蜂窩載體的稀土氧化物催化劑進(jìn)行第三次催化氧化，本實(shí)施例中采用納米Ti02為蜂窩載體、重量比為1: 2的CeO2和EuO稀土氧化物混合為催化層的催化劑是目前反應(yīng)效率最高的納米Ti02光催化劑。通過(guò)催化氧化處理，使細(xì)胞中極性物質(zhì)隨高頻微波場(chǎng)的擺動(dòng)受到干擾和阻礙，引起微生物細(xì)胞的蛋白質(zhì)，核酸等生物大分子受熱凝固或變性失活，從而導(dǎo)致其突變或死亡，同時(shí)對(duì)磁共振使之產(chǎn)生強(qiáng)磁輻射對(duì)廢氣分子進(jìn)行切割、破壞、斷裂，如:氨、三甲胺、硫化氫、甲硫氫、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳和苯乙烯，硫化物H2s、VOC類(lèi)，苯、甲苯、二甲苯的分子鍵，破壞細(xì)菌的核酸(DNA)，而后再經(jīng)網(wǎng)濾后外排，其它實(shí)施例中，所述稀土氧化物A02和BO重量比為
1: 2~1: 4,所述A為鑭或乾,所述B為禮或鋪。
上述改性二氧化鈦催化劑的制備方法采用溶膠-凝膠法，即利用鈦的無(wú)機(jī)鹽或者鈦酸酯類(lèi)(如鈦酸四丁酯)為原料，先將鈦酸四丁酯溶解在無(wú)水乙醇溶劑中，攪拌混合，中加入適量冰醋酸(螯合劑)，于鈦酸四 丁酯反應(yīng)形成螯合物，控制鈦酸四丁酯在水解過(guò)程中均勻緩慢水解，可得到顆粒細(xì)小且均勻的膠體溶液，即配置好的Ti02溶膠，其中，鈦酸四丁酯、水、無(wú)水乙醇、冰醋酸的質(zhì)量之比為1:3:20:1，反應(yīng)溫度為25°C;然后將前述稀土元素的硝酸鹽溶液按比例以及少量去離子水滴入已配置好的Ti02溶膠，滴加鹽酸調(diào)節(jié)PH值，不斷攪拌，然后靜置，然后將溶膠涂于片狀載體上或者將顆粒、蜂窩狀等載體浸入溶膠內(nèi)(可多層涂覆，層數(shù)為2-4層，優(yōu)選2層)，使其在100°C或者自然狀態(tài)下凝固，然后在一定溫度下(400-650°C，優(yōu)選500°C)燒結(jié)即成成品，其中，稀土氧化物占催化劑的wt%為1%_1.8%。當(dāng)然，也可使用現(xiàn)有技術(shù)中的沉淀法、噴霧熱解法、水熱法和氧化-還原法等制備。摻入稀土元素氧化物的改性二氧化鈦催化劑中的稀土元素能夠細(xì)化晶粒，使Tio2晶格產(chǎn)生較大的晶格崎變和應(yīng)變力，有效抑制電子和空穴的復(fù)合，使氧化還原的幾率增聞，進(jìn)而提聞了催化劑的活性。
[0007]實(shí)驗(yàn)一
用純二氧化鈦催化劑與改性二氧化鈦催化劑(其中CeO2和EuO重量比為1: 2)分別作模擬光催化實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)條件為羅明丹B濃度為1.25mg/L,體積500ml ;PH值為2.20 ;小型微波爐，功率500W，頻率2450MHz;紫外無(wú)極燈，功率15W，波長(zhǎng)253.7nm ;有臭氧紫外線燈，功率15W,波長(zhǎng)185nm ;反應(yīng)室為石英管反應(yīng)器,將羅明丹B移入石英管反應(yīng)器中，使之與光源的距離為12cm左右，通過(guò)對(duì)羅明丹B溶液降解前后的吸光度來(lái)測(cè)定降解率，經(jīng)5h反應(yīng)后結(jié)果如下表一所不:
【權(quán)利要求】
1.一種光微波催化氧化處理有機(jī)廢氣的方法，其特征在于: a、將堿液噴到波紋板上形成液膜，使液膜與有機(jī)廢氣充分接觸發(fā)生物理溶解和化學(xué)反應(yīng)形成預(yù)處理，從而去除有機(jī)廢氣中的無(wú)機(jī)氣體、粉塵和粘附物，并降低有機(jī)廢氣的濃度和溫度， b、將已預(yù)處理的有機(jī)廢氣網(wǎng)濾后進(jìn)行微波輻射，將有機(jī)廢氣中的分子鏈進(jìn)行第一次破壞，使有機(jī)廢氣中的高分子污染物分解成低分子無(wú)害物質(zhì)，再用高能C波段紫外線對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行照射，將有機(jī)廢氣中的分子鏈進(jìn)行第二次破壞，使有機(jī)廢氣中的高分子污染物分子鏈分解，并用微波輻射中產(chǎn)生的羥基自由基對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行第一次氧化，使有機(jī)廢氣中的有害物質(zhì)氧化C02、H2O或礦物鹽， C、再用高臭氧HV紫外線光束產(chǎn)生的臭氧對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行第二次氧化，對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行脫臭和滅菌， d、再將已脫臭和滅菌的有機(jī)廢氣經(jīng)過(guò)以二氧化鈦為蜂窩載體的稀土氧化物催化劑進(jìn)行第三次催化氧化并經(jīng)網(wǎng)濾后外排，所述稀土氧化物為重量比為1: 2?1: 4的AO2和BO組成,所述A為鑭、鋪或乾,所述B為銪、禮或鋪。
【文檔編號(hào)】B01D53/75GK103977678SQ201410198854
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月13日
【發(fā)明者】賴(lài)永發(fā), 賴(lài)祖明, 賴(lài)興 申請(qǐng)人:江西耐可化工設(shè)備填料有限公司