一種采用吸附-臭氧催化伴隨吸附材料原位再生處理廢氣的方法
【專利摘要】一種采用吸附-臭氧催化伴隨吸附材料原位再生法處理廢氣的方法，含以下步驟：有機廢氣溫度低于35℃時，采用先吸附有機廢氣再采用臭氧再生吸附催化材料的方式，使有機廢氣得到催化凈化的同時，吸附催化材料得到原位再生，或有機廢氣溫度低于35℃時，先將吸附催化凈化器中的吸附催化材料的溫度調(diào)整至35~100℃，再將有機廢氣和臭氧同時通入吸附催化凈化器中，實時原位再生吸附催化凈化器中吸附催化材料的吸附性能，同時使有機廢氣得到凈化；或直接將有機廢氣和臭氧同時通入吸附催化凈化器中，實時原位再生吸附催化凈化器中吸附催化材料的吸附性能，同時使有機廢氣得到凈化。該方法操作簡單、效率高、廢氣降解徹底、反應(yīng)條件溫和。
【專利說明】一種采用吸附-臭氧催化伴隨吸附材料原位再生處理廢氣的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于廢氣處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種采用吸附-臭氧催化伴隨吸附材料原位再生處理廢氣的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國工業(yè)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，揮發(fā)性有機污染物(或稱有機廢氣)已成為我國城市大氣污染的主要因素之一，是我國重點城市群和重點區(qū)域大氣復(fù)合污染的重要前驅(qū)物，嚴(yán)重破壞大氣環(huán)境和危害人類健康。有機廢氣與大氣環(huán)境氣溶膠顆粒物(如PM2.5等)、霧霾和光化學(xué)煙霧等形成密切相關(guān)。我國每年排入大氣的有機廢氣超過2000萬噸。近年來我國大面積持久爆發(fā)的霧霾天氣嚴(yán)重影響人們的生活和工作、極大損害民眾健康，并引發(fā)社會的恐慌和強烈不滿，甚至引起全世界的廣泛關(guān)注。VOCs不僅大量來源于汽車制造、包裝印刷、裝備制造、電子制造、家具制造以及生物制藥等眾多工業(yè)生產(chǎn)過程，也廣泛存在于室內(nèi)人居環(huán)境和人類活動過程。主要的有機廢氣包括碳烴化合物、苯及苯系物、醇類、酮類、酚類、醛類、酯類。許多VOCs (如苯系物等)毒性極強，能通過呼吸道和皮膚進(jìn)入人體，造成呼吸、血液、肝臟等系統(tǒng)和器官病變，是白血病等諸多疾病的重要誘因。美國環(huán)保署所列的有毒氣體排放物清單(TRI)中的25種氣體中，有18種是有機污染物。因此，VOCs治理是事關(guān)國民健康、社會穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性發(fā)展，具有重要的意義。
[0003]有機廢氣治理技術(shù)主要包括活性炭吸附、溶劑吸收、冷凝法、催化燃燒和微生物降解、低溫等離子體、光催化等，但這些技術(shù)由于本身的局限性以及VOCs的復(fù)雜多樣性，難以經(jīng)濟(jì)、長效地去除VOCs，均存在一定的不足，不能滿足當(dāng)前日益嚴(yán)格的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、工業(yè)過程氣體排放標(biāo)準(zhǔn)以及人民群眾對改善空氣質(zhì)量的迫切要求。例如，催化燃燒通常以貴金屬為催化劑，一次性投資成本大、能耗高，且在高溫環(huán)境進(jìn)行，存在安全隱患。等離子體氧化法對有機廢氣的去除效率雖然高，但缺點污染物降解不徹底以及產(chǎn)生臭氧、NOx等有害副產(chǎn)物。光催化技術(shù)反應(yīng)速率慢、光子效率低和催化劑易失活等缺點制約其應(yīng)用。吸收法和冷凝法應(yīng)用范圍受限。生物法投資和運行費用較低，但運行操作復(fù)雜、微生物易受外界影響，且占地面積較大，存在二次污染的可能性?；钚蕴课椒ㄓ捎谠O(shè)備簡單、投資小、效率高，因此在有機廢氣治理中得到廣泛應(yīng)用。但吸附劑飽和后需要更換、再生并重復(fù)使用。但活性炭更換頻繁，增加了裝卸、運輸、更換等工作程序，導(dǎo)致運行費用增加。而且再生通常采用高溫蒸汽吹脫，不僅消耗了大量的能量、增加成本，并且再生脫除的污染物會導(dǎo)致二次污染，需進(jìn)一步處理。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種采用吸附-臭氧催化伴隨吸附材料原位再生處理廢氣的方法，該方法解決了傳統(tǒng)廢氣吸附法存在的吸附材料再生困難、成本及能耗高以及二次污染等問題，具有操作簡單、效率高、廢氣降解徹底、反應(yīng)條件溫和等優(yōu)點。
[0005]本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:一種采用吸附-臭氧催化伴隨吸附材料原位再生處理廢氣的方法，包括以下步驟:有機廢氣溫度低于35°C時，將有機廢氣通入吸附催化凈化器中，吸附凈化催化器中的吸附催化材料捕集有機廢氣中的氣體污染物，待吸附接近飽和或吸附飽和時，停止通入有機廢氣，通入臭氧，在臭氧協(xié)同作用下，吸附催化材料捕集的有機廢氣中的氣體污染物被催化氧化降解，待氣體污染物被完全降解后，吸附催化材料得到原位再生，繼續(xù)循環(huán)使用，通過切換有機廢氣和臭氧，有機廢氣通過吸附凈化催化器凈化，同時吸附凈化催化器中的吸附催化材料得到原位再生；或有機廢氣溫度低于35°C時，先將吸附催化凈化器中的吸附催化材料的溫度調(diào)整至35~100°C，再將有機廢氣和臭氧同時通入吸附催化凈化器中，利用臭氧的催化氧化活性，實時原位再生吸附催化凈化器中吸附催化材料的吸附性能，同時使有機廢氣得到凈化；或直接將有機廢氣和臭氧同時通入吸附催化凈化器中，利用臭氧的催化氧化活性，實時原位再生吸附催化凈化器中吸附催化材料的吸附性能，同時使有機廢氣得到凈化。
[0006]即本發(fā)明中利用臭氧的催化氧化活性，原位再生吸附催化凈化器中吸附催化材料的吸附性能，同時使有機廢氣得到凈化的方法中，存在以下三種情況:
(一):當(dāng)有機廢氣溫度過低時，尤其是低于35°C，將有機廢氣通入吸附催化凈化器中，吸附凈化催化器中的吸附催化材料捕集有機廢氣中的氣體污染物，待吸附接近飽和或吸附飽和時，停止通入有機廢氣，通入臭氧，在臭氧協(xié)同作用下，吸附催化材料捕集的有機廢氣中的氣體污染物被催化氧化降解，待氣體污染物被完全降解后，吸附催化材料得到原位再生，繼續(xù)循環(huán)使用，通過切換有機廢氣和臭氧，有機廢氣通過吸附凈化催化器凈化，同時吸附凈化催化器中的吸附催化材料得到原位再生；
(二):有機廢氣溫度低于35°C時，先將吸附催化凈化器中的吸附催化材料的溫度調(diào)整至35~100°C，再將有機廢氣和臭氧同時通入吸附催化凈化器中，利用臭氧的催化氧化活性，實時原位再生吸附催化凈化器中吸附催化材料的吸附性能，同時使有機廢氣得到凈化；
(三)有機廢氣溫度無論是高還是低，均直接將有機廢氣和臭氧同時通入吸附催化凈化器中，利用臭氧的催化氧化活性，實時原位再生吸附催化凈化器中吸附催化材料的吸附性能，同時使有機廢氣得到凈化。
[0007]作為本發(fā)明的另外一種優(yōu)選的實施方式:針對上述(三)中的情形，當(dāng)有機廢氣溫度在35°C ~150°C時，將有機廢氣和臭氧同時通入吸附催化凈化器中，利用臭氧的催化氧化活性，實時原位再生吸附催化凈化器中吸附催化材料的吸附性能，同時使有機廢氣得到凈化。
[0008]作為本發(fā)明的一種改進(jìn):通入臭氧后臭氧的濃度逐漸上升再逐漸降低至氣體污染物被完全降解后，調(diào)整凈化催化器中吸附催化材料的溫度為35~100°C，在低濃度臭氧條件下(臭氧的質(zhì)量濃度最好是100~200mg/m3)，維持20~60min，以恢復(fù)吸附催化材料的吸附性能和催化活性。
[0009]其中臭氧濃度最好是逐漸上升至一穩(wěn)定濃度并維持一段時間后，再逐漸降低濃度至氣體污染物被完全降解。
[0010]關(guān)于臭氧濃度的大小，可以通過分析有機廢氣中氣體污染的濃度來確定。
[0011]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方式:本發(fā)明所述的吸附催化凈化器至少為一個。
[0012]作為本發(fā)明的一種更優(yōu)選的實施方式:本發(fā)明所述的吸附催化凈化器為兩個以上，兩個以上的吸附催化凈化器同時進(jìn)行吸附和臭氧催化氧化再生，或兩個以上的吸附催化凈化器中部分吸附催化凈化器在進(jìn)行吸附有機廢氣時，剩余部分吸附催化凈化器在進(jìn)行臭氧催化氧化再生，即兩個以上的吸附催化凈化器交替進(jìn)行吸附和臭氧催化再生，以保證有機廢氣的連續(xù)凈化。
[0013]作為本發(fā)明的一種具體的實施方式，本發(fā)明所述的吸附催化凈化器為一對吸附催化凈化器，臭氧由臭氧發(fā)生器提供，臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧分別通過臭氧進(jìn)氣管道進(jìn)入所述的一對吸附催化凈化器中，所述的一對吸附催化凈化器還分別連接有有機廢氣進(jìn)氣管道，有機廢氣通過有機廢氣進(jìn)氣管道分別進(jìn)入所述的一對吸附催化凈化器中。
[0014]本發(fā)明所述的吸附催化凈化器包括殼體和設(shè)于殼體內(nèi)部的吸附催化材料固定床，所述的殼體兩端設(shè)有進(jìn)風(fēng)管和出風(fēng)管，在所述進(jìn)風(fēng)管內(nèi)設(shè)有用于通入或關(guān)閉有機廢氣的閥門；所述的臭氧進(jìn)氣管道上也設(shè)有用于通入或關(guān)閉臭氧的閥門。
[0015]所述的殼體的進(jìn)風(fēng)管具有底部進(jìn)氣口和側(cè)方進(jìn)氣口，所述的臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧通過臭氧進(jìn)氣管道從所述殼體的進(jìn)風(fēng)管的側(cè)方進(jìn)氣口進(jìn)入所述的吸附催化凈化器中，有機廢氣通過有機廢氣進(jìn)氣管道從進(jìn)風(fēng)管的底部進(jìn)氣口進(jìn)入所述的吸附催化凈化器中。
[0016]所述的殼體內(nèi)還設(shè)有換熱器和多孔布?xì)獍澹龅膿Q熱器設(shè)于所述殼體的進(jìn)風(fēng)管內(nèi)，所述的多孔布?xì)獍逦挥谒龅膿Q熱器和催化吸附材料固定床之間。
[0017]所述的吸附催化凈化器還包括溫控探頭，所述的溫控探頭一端設(shè)于催化吸附材料固定床中，另一端伸出殼體的外部。
[0018]所述殼體的外部還包裹有保溫層。
[0019]還可以在臭氧發(fā)生器前增設(shè)風(fēng)機和干燥器，以更好的產(chǎn)生臭氧。
[0020]同樣的，也可以在有機廢氣進(jìn)氣管道前增設(shè)過濾器，以去除有機廢氣中的顆粒物，同時還可以在過濾器前增設(shè)風(fēng)機，可以更好地將有機廢氣鼓入有機廢氣管道中。
[0021]本發(fā)明所述的吸附催化凈化器中的吸附催化材料主要由載體和活性成分組成，其中所述的載體為分子篩、活性炭、氧化鋁或二氧化硅，所述的活性成分為錳、鈷、銅、鎳和鐵等過渡金屬氧化物中的一種或幾種，其中活性成分的含量占吸附催化材料總質(zhì)量的
0.5-20%O
[0022]本發(fā)明所述的吸附催化材料的活性成分更進(jìn)一步優(yōu)選為錳、鈷的過渡金屬氧化物中的一種或兩種。
[0023]本發(fā)明所述的吸附催化材料的載體首先優(yōu)選為分子篩。
[0024]本發(fā)明所述的吸附催化材料優(yōu)選通過以下方法制備獲得:
(I)配制含有活性成分的過渡金屬前驅(qū)體水溶液；
(2 )將載體浸漬于步驟(I)中的含有活性成分的過渡金屬氧化前驅(qū)體水溶液中，將所得產(chǎn)物在80~150°C烘干，并在300~600°C焙燒后，即獲得吸附催化材料。
[0025]本發(fā)明步驟(I)中所述的含有活性成分的過渡金屬前驅(qū)體水溶液優(yōu)選為各活性成分的硝酸鹽、醋酸鹽、硫酸鹽或氯化物。較佳為各活性成分的醋酸鹽。
[0026]本發(fā)明所述的有機廢氣通入吸附催化凈化器前先經(jīng)過濾處理除去有機廢氣中的顆粒物。
[0027]本發(fā)明所述的吸附催化凈化器包括由吸附催化材料制成的吸附催化材料固定床。
[0028]本發(fā)明中有機廢氣，其中的氣體污染物包括苯及苯系物、醛類、酮類、脂類等。
[0029]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
(1)本發(fā)明提出的吸附-臭氧催化伴隨吸附材料原位再生處理廢氣的方法，解決了傳統(tǒng)廢氣吸附材料再生困難、再生成本和能耗高，且再生不徹底容易產(chǎn)生二次污染等問題；
(2)本發(fā)明采用的吸附催化材料具有良好的有害氣體吸附性能并能利用臭氧進(jìn)行活化再生；
(3)本發(fā)明中的臭氧和廢氣中的有害氣體具有合理的用量關(guān)系，臭氧與有機廢氣的用量關(guān)系，可根據(jù)有機廢氣中的含碳量進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，苯及苯系物難降解物質(zhì)臭氧含量要適當(dāng)提高，臭氧與有機廢氣的用量關(guān)系可根據(jù)具體排放的有機廢氣的成分經(jīng)過有限次的試驗和換算大致確定，以保證臭氧的用量在除去廢氣中的有害成分同時使臭氧消耗完畢，無殘留，不會引起空氣的二次污染；
(4)本發(fā)明吸附-臭氧催化伴隨吸附材料原位再生法處理廢氣的方法具有操作簡單、效率高、廢氣降解徹底、反應(yīng)條件溫和等優(yōu)點；
(5)本發(fā)明中的凈化裝置具有吸附材料原位再生和廢氣凈化的雙重功能，結(jié)構(gòu)簡單，易實現(xiàn)自動化；
(6)本發(fā)明中的凈化裝置根據(jù)氣溫高低采用不同的凈化方式，運行方式靈活多變，可廣泛應(yīng)用于復(fù)雜工業(yè)有機廢氣和室內(nèi)空氣的治理。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是本發(fā)明實施例1-2中吸附-臭氧催化伴隨吸附材料原位再生處理廢氣的方法中采用的凈化裝置示意圖，其中1、2出口大閥門，5、6保溫層，7、8吸附催化材料固定床，9、10溫度傳感器，11、12多孔布?xì)獍澹?3、14換熱器，15、16，氣閥門，17、18進(jìn)口大閥門，19風(fēng)管，20過濾層，21、22風(fēng)機，23干燥器，24臭氧發(fā)生器，25、26加熱裝置；
圖2是實施案例4中采用Mn02/ZSM-5催化劑利用實施例1中的方法和裝置凈化有機廢氣并再生吸附催化材料；
圖3是實施案例5中采用實施例1中的方法和裝置在MnO2/ Al2O3催化劑上吸附-再生凈化有機廢氣；
圖4是實施例6-9中不同活性組分負(fù)載型ZSM-5催化劑臭氧催化降解苯反應(yīng)；
圖5是實施例10中采用實施例2中的凈化裝置和方法在MnO2Al2O3上臭氧催化降解苯。

【具體實施方式】
[0031]實施例1
本實施例提供的采用吸附-臭氧催化伴隨吸附材料原位再生處理廢氣的方法，包括以下步驟:將溫度低于35°C的有機廢氣通入吸附催化凈化器中，吸附凈化催化器中的吸附催化材料捕集有機廢氣中的氣體污染物，待吸附接近飽和或吸附飽和時，停止通入有機廢氣，通入臭氧，在臭氧協(xié)同作用下，吸附催化材料捕集的有機廢氣中的氣體污染被催化氧化降解，待氣體污染物被完全降解后，吸附催化材料得到原位再生，繼續(xù)循環(huán)使用，通過切換有機廢氣和臭氧，有機廢氣通過吸附凈化催化器凈化，同時吸附凈化催化器中的吸附催化材料得到原位再生。
[0032]其中吸附催化凈化器為兩個，如圖1中所示，二者交替進(jìn)行吸附和臭氧催化氧化，吸附催化凈化器由大閥門、換熱器、多孔布?xì)獍?、吸附催化材料固定床、溫控探頭、保溫層和氣動閥門構(gòu)成，整個方法中采用的凈化系統(tǒng)包括風(fēng)機、過濾網(wǎng)、風(fēng)管、臭氧發(fā)生器、氣動閥門和左、右兩個吸附催化凈化器。假設(shè)左邊的吸附催化凈化器處于吸附凈化有機廢氣階段，右邊的附催化凈化器處于再生階段。當(dāng)有機廢氣溫度低于35°C時，關(guān)閉換熱器13和換熱器14，當(dāng)有機廢氣溫度高于35°C，開啟換熱器13將氣溫降至35°C以下；開啟大閥門17和大閥門1，開啟風(fēng)機21和左邊吸附催化凈化器的進(jìn)出口大閥門，有機廢氣經(jīng)過過濾層20去除顆粒物等雜質(zhì)，進(jìn)入風(fēng)管19，并經(jīng)過換熱器13降溫后，通過多孔布?xì)獍?1進(jìn)入吸附催化固定床7，有機廢氣凈化后由出口排放至大氣中；右邊的吸附催化凈化器處于再生階段，大閥門18和換熱器14處于關(guān)閉狀態(tài)，大閥門2處于開啟狀態(tài)，打開控制臭氧流路的氣動閥門16，開啟臭氧發(fā)生器24和風(fēng)機22，空氣經(jīng)過干燥器23干燥后，進(jìn)入臭氧發(fā)生器24產(chǎn)生臭氧，臭氧通過多孔布?xì)獍?2后經(jīng)過吸附催化固定床8，臭氧經(jīng)過吸附催化材料被催化分解產(chǎn)生高活性物質(zhì)，將吸附催化材料上吸附態(tài)有機物降解為無毒的C02，通過調(diào)整臭氧發(fā)生器24的功率來調(diào)整臭氧濃度，再生過程臭氧濃度逐漸上升，在較高濃度下維持一段時間，待吸附態(tài)有機物被基本降解后，通過調(diào)整臭氧發(fā)生器24功率降低臭氧濃度，同時可以開啟加熱裝置26，將床層溫度調(diào)整到35~100°C，維持0.5h，以充分恢復(fù)吸附催化材料的吸附性能和催化活性，待出口幾乎無CO2產(chǎn)生后，吸附催化材料得到再生，關(guān)閉控制臭氧的氣動閥16，同時同步開啟大閥門18和關(guān)閉大閥門17，右邊的吸附催化凈化器進(jìn)入類似左邊的吸附催化凈化器的吸附階段，左邊的吸附催化凈化器進(jìn)入類似右邊的吸附催化凈化器的再生階段，如此循環(huán)反復(fù)。
[0033]當(dāng)廢氣流量不大時，也可以僅采用其中一個吸附催化凈化器，如有機廢氣流量過大時，也可以采用兩個以上的吸附催化凈化器，兩個以上的吸附催化凈化器可以同時進(jìn)行吸附和臭氧催化氧化再生，兩個以上的吸附催化凈化器也可以其中部分吸附催化凈化器在進(jìn)行吸附有機廢氣時，剩余部分吸附催化凈化器在進(jìn)行臭氧催化氧化再生，即兩個以上的吸附催化凈化器交替進(jìn)行吸附和臭氧催化再生。如同上面描述的一樣。
[0034]其中，吸附催化凈化器中的吸附催化材料主要由載體和活性成分組成，其中載體為分子篩、活性炭、氧化鋁或二氧化硅，活性成分為錳、鈷、銅、鎳和鐵的過渡金屬氧化物中的一種或幾種，其中活性成分的含量優(yōu)選占吸附催化材料總質(zhì)量的0.5~20%。
[0035]吸附催化材料通過以下方法制備獲得:(I)配制含有活性成分的過渡金屬前驅(qū)體水溶液，其中含有活性成分的過渡金屬前驅(qū)體水溶液優(yōu)選為各活性成分的硝酸鹽、醋酸鹽、硫酸鹽或氯化物；(2)將載體浸漬于步驟(I)中的含有活性成分的過渡金屬氧化前驅(qū)體水溶液中，將所得產(chǎn)物在80~150°C烘干，并在300~600°C焙燒后，即獲得吸附催化材料。
[0036]實施例2
有機廢氣溫度高于35°C時，尤其是35°C ~150°C時，直接將有機廢氣和臭氧同時通入吸附催化凈化器中，利用臭氧的催化氧化活性，實時原位再生吸附催化凈化器中吸附催化材料的吸附性能，同時使有機廢氣得到凈化。
[0037]有機廢氣流量較大時，如圖1中所示，兩個催化凈化器可同時開啟運行，流量較小時，可一用一備，假設(shè)其中一個催化凈化器在運行，另一個催化凈化器可處于備用狀態(tài)。也可以僅設(shè)置一個催化凈化器，不設(shè)置備用催化凈化器，大閥門18處于關(guān)閉狀態(tài)，開啟大閥門I和大閥門17，風(fēng)機21和風(fēng)機22、臭氧發(fā)生器24、氣動閥15，關(guān)閉換熱器13，臭氧濃度通過調(diào)整臭氧發(fā)生器功率來實現(xiàn)，有機廢氣經(jīng)過過濾層去除顆粒物等雜質(zhì)后進(jìn)入風(fēng)管19，與臭氧混合后，通過多孔布?xì)獍?1進(jìn)入吸附催化材料固定床7，有機物質(zhì)被臭氧催化氧化降解為無毒的CO2，廢氣經(jīng)過凈化后達(dá)標(biāo)排放，臭氧質(zhì)量濃度是有機污染物質(zhì)量濃度的8/3~10之間，與有機廢氣組分構(gòu)成相關(guān)，有機物含碳量越高越難降解則臭氧與有機物濃度比值越大。
[0038]吸附催化凈化器中的吸附催化材料同實施例1。
[0039]實施例3
有機廢氣溫度低于35°C時，直接將有機廢氣和臭氧同時通入吸附催化凈化器中，利用臭氧的催化氧化活性，實時原位再生吸附催化凈化器中吸附催化材料的吸附性能，或凈化一開始或活性降低后將吸附催化凈化器中的吸附催化材料的溫度調(diào)整至35~100°C，恢復(fù)吸附催化材料的催化活性，同時使有機廢氣得到凈化。
[0040]吸附催化凈化器中的吸附催化材料同實施例1。催化凈化器可以采用本領(lǐng)域中常規(guī)使用的催化凈化器，填充有本發(fā)明中的吸附催化材料即可。
[0041]實施例4
有機廢氣參數(shù):有機廢氣流量為lm3/h，有機廢氣組分構(gòu)成為單組30ppm的苯，廢氣溫度為25~30°C之間，吸附階段反應(yīng)器空速為4900(?'采用實施例1中的凈化方式。
[0042]其中吸附材料為6%Mn02/ZSM-5，載體為分子篩ZSM-5，活性成分為MnO2,活性成分通過以下方法負(fù)載在所述吸附催化材料的載體上:
(1)配制含有活性成分胞02的過渡金屬氧化前驅(qū)體水溶液，醋酸錳水溶液；
(2)將所述吸附催化材料的載體浸漬于步驟(I)中配制的含有醋酸錳水溶液中，浸漬12小時后在120°C烘箱中烘干6h，并在550°C焙燒3h，即獲得所述的吸附催化材料。
[0043]有機廢氣進(jìn)入左邊反應(yīng)器后，30ppm苯被吸附催化材料所吸附，氣體得以凈化，凈化情況如圖2所示，吸附約480min時，達(dá)到吸附穿透點，出口檢測到0.87ppm苯，此時左邊的吸附催化凈化器進(jìn)入再生階段，右邊的吸附催化凈化器進(jìn)入吸附階段。為防止臭氧通入產(chǎn)生反應(yīng)熱以及競爭性吸附導(dǎo)致苯脫附，通入左邊的吸附催化凈化器的臭氧濃度逐漸上升，在 480~500min 上升至 50ppm，500~530min 上升至 lOOppm，530~560 上升至 300ppm，并維持60min，當(dāng)二氧化碳濃度逐漸降低時，通入臭氧濃度也相應(yīng)逐漸降低，到反應(yīng)后期780~800min開啟加熱器，使得催化劑床層溫度在80~100°C之間，以充分再生吸附催化材料。
[0044]實施例5
有機廢氣參數(shù):廢氣流量為lm3/h，組分構(gòu)成為單組30ppm的苯，廢氣溫度為35°C左右，吸附階段反應(yīng)器空速為14700(?'采用實施例1中的凈化方式，空速為1470001^，采用材料為6% (質(zhì)量百分含量)MnO2Al2O3O
[0045]其中吸附材料為6%Μη02/Α1203，載體為活性氧化鋁，活性成分為MnO2,活性成分通過以下方法負(fù)載在所述吸附催化材料的載體上:
(1)配制含有活性成分胞02的過渡金屬氧化前驅(qū)體水溶液，醋酸錳水溶液；
(2)將所述吸附催化材料的載體氧化鋁浸漬于步驟(I)中配制的含有醋酸錳水溶液中，浸漬24小時后在110°C烘箱中烘干6h，并在500°C焙燒2h，即獲得所述的吸附催化材料。
[0046]凈化效果見圖3，此次再生操作條件與實施例1不同的是再生期間臭氧濃度始終為 300ppm。
[0047]實施例6
本實施例中廢氣參數(shù)同實施案例4，采用實施例3中的凈化方式。凈化效果見圖4，吸附材料為6%Mn02/ZSM-5，有機廢氣和臭氧混合后進(jìn)入吸附催化床層，臭氧濃度始終調(diào)整在300~350ppm，與苯濃度比約為10:1。當(dāng)凈化效率降低至80%時，開啟加熱裝置，將催化器床層溫度控制在50~80°C之間，本實施例凈化效率始終維持在100%。
[0048]實施例7
有機廢氣參數(shù):有機廢氣流量為lm3/h，有機廢氣組分構(gòu)成為單組30ppm的苯，廢氣溫度為60°C之間，吸附階段反應(yīng)器空速為4900(?'
[0049]本實施例中采用實施例2中的凈化方式。凈化效果見圖4，吸附材料為6%Mn02/ZSM-5，有機廢氣和臭氧混合后進(jìn)入吸附催化床層，臭氧濃度始終調(diào)整在300~350ppm之間，與苯濃度比約為10:1，吸附催化床層溫度始終控制在80度左右。本實施例凈化效率始終維持在100%。
[0050]實施例8
與實施例6不同的是，活性成分為Ce。凈化效果見圖4，在730min凈化效率降低至80%，開啟加熱裝置，將催化器床層溫度控制在50~80°C之間后凈化效率略微開始回升至84%，在810min后又逐漸降低，凈化效率在960min降至53%。
[0051]實施例9
與實施例6不同的是，活性成分為Co，凈化效果見圖4，在895min凈化效率降低至80%，開啟加熱裝置，將催化器床層溫度控制在50~80°C之間后凈化效率開始回升最終恢復(fù)至
100% ο
[0052]實施例10
與實施例6不同的是，吸附催化材料載體為活性氧化鋁，凈化效果見圖5。在470min凈化效率降低至80%，開啟加熱裝置，將催化器床層溫度控制在50~80°C之間后凈化效率開始回升最終恢復(fù)至90%左右。
[0053]以上列舉具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行說明。需要指出的是，以上實施例只用于對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，不代表本發(fā)明的保護(hù)范圍，其他人根據(jù)本發(fā)明的提示做出的非本質(zhì)的修改和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種采用吸附-臭氧催化伴隨吸附材料原位再生處理廢氣的方法，其特征是包括以下步驟:有機廢氣溫度低于35°c時，將有機廢氣通入吸附催化凈化器中，吸附凈化催化器中的吸附催化材料捕集有機廢氣中的氣體污染物，待吸附接近飽和或吸附飽和時，停止通入有機廢氣，通入臭氧，在臭氧協(xié)同作用下，吸附催化材料捕集的有機廢氣中的氣體污染物被催化氧化降解，待氣體污染物被完全降解后，吸附催化材料得到原位再生，繼續(xù)循環(huán)使用，通過切換有機廢氣和臭氧，有機廢氣通過吸附凈化催化器凈化，同時吸附凈化催化器中的吸附催化材料得到原位再生；或有機廢氣溫度低于35°C時，先將吸附催化凈化器中的吸附催化材料的溫度調(diào)整至35~100°C，再將有機廢氣和臭氧同時通入吸附催化凈化器中，利用臭氧的催化氧化活性，實時原位再生吸附催化凈化器中吸附催化材料的吸附性能，同時使有機廢氣得到凈化；或直接將有機廢氣和臭氧同時通入吸附催化凈化器中，利用臭氧的催化氧化活性，實時原位再生吸附催化凈化器中吸附催化材料的吸附性能，同時使有機廢氣得到凈化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用吸附-臭氧催化伴隨吸附材料原位再生處理廢氣的方法，其特征是:有機廢氣溫度在35V ~150°C時，將有機廢氣和臭氧同時通入吸附催化凈化器中，利用臭氧的催化氧化活性，實時原位再生吸附催化凈化器中吸附催化材料的吸附性能，同時使有機廢氣得到凈化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用吸附-臭氧催化伴隨吸附材料原位再生處理廢氣的方法，其特征是:通入臭氧后臭氧的濃度逐漸上升再逐漸降低至氣體污染物被完全降解后，調(diào)整凈化催化器中吸附催化材料的溫度為35~100°C，在低濃度臭氧條件下，維持20~60min，以恢復(fù)吸附催化材料的吸附性能和催化活性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用吸附-臭氧催化伴隨吸附材料原位再生處理廢氣的方法，其特征是:所述的吸附催化凈化器至少為一個，當(dāng)所述的吸附催化凈化器為兩個以上，兩個以上的吸附催化凈化器同時進(jìn)行吸附和臭氧催化氧化再生，或兩個以上的吸附催化凈化器中部分吸附催化凈化器在進(jìn)行吸附有機廢氣時，剩余部分吸附催化凈化器在進(jìn)行臭氧催化氧化再生，即兩個以上的吸附催化凈化器交替進(jìn)行吸附和臭氧催化再生，以保證有機廢氣的連續(xù)凈化。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的采用吸附-臭氧催化伴隨吸附材料原位再生處理廢氣的方法，其特征是:所述的吸附催化凈化器為一對吸附催化凈化器，臭氧由臭氧發(fā)生器提供，臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧分別通過臭氧進(jìn)氣管道進(jìn)入所述的一對吸附催化凈化器中，所述的一對吸附催化凈化器還分別連接有有機廢氣進(jìn)氣管道，有機廢氣通過有機廢氣進(jìn)氣管道分別進(jìn)入所述的一對吸附催化凈化器中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的采用吸附-臭氧催化伴隨吸附材料原位再生處理廢氣的方法，其特征是:所述的吸附催化凈化器包括殼體和設(shè)于殼體內(nèi)部的吸附催化材料固定床，所述的殼體兩端設(shè)有進(jìn)風(fēng)管和出風(fēng)管，在所述進(jìn)風(fēng)管內(nèi)設(shè)有用于通入或關(guān)閉有機廢氣的閥門；所述的臭氧進(jìn)氣管道上也設(shè)有用于通入或關(guān)閉臭氧的閥門。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的采用吸附-臭氧催化伴隨吸附材料原位再生處理廢氣的方法，其特征是:所述的吸附催化凈化器中的吸附催化材料主要由載體和活性成分組成，其中所述的載體為分子篩、活性炭、氧化鋁或二氧化硅，所述的活性成分為錳、鈷、銅、鎳和鐵過渡金屬氧化物中的一種或幾種，其中活性成分的含量占吸附催化材料總質(zhì)量的0.5-20%O
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的采用吸附-臭氧催化伴隨吸附材料原位再生處理廢氣的方法，其特征是所述的吸附催化材料通過以下方法制備獲得: (I)配制含有活性成分的過渡金屬前驅(qū)體水溶液； (2 )將載體浸漬于步驟(I)中的含有活性成分的過渡金屬氧化前驅(qū)體水溶液中，將所得產(chǎn)物在80~150°C烘干，并在300~600°C焙燒后，即獲得吸附催化材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的采用吸附-臭氧催化伴隨吸附材料原位再生處理廢氣的方法，其特征是:步驟(I)中所述的含有活性成分的過渡金屬前驅(qū)體水溶液為各活性成分的硝酸鹽、醋酸鹽、硫酸鹽或氯化物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的采用吸附-臭氧催化伴隨吸附材料原位再生處理廢氣的方法，其特征是:所述的有機廢氣通入吸附催化凈化器前先經(jīng)過濾處理除去有機廢氣中的顆粒物。
【文檔編號】B01J29/48GK104492255SQ201410823837
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月26日
【發(fā)明者】黃海保, 葉信國, 黃文君, 馮秋雨 申請人:中山大學(xué)