专利名称：处理有机废气的多级天然吸附剂的制备和使用方法
技术领域：
本发明涉及废气处理技术与应用，尤其涉及一种处理有机废气的多级天然吸附剂的制备和使用方法。
背景技术：
大气污染是我国目前最突出的环境问题之一，工业废气是大气污染物的重要来源。工业废气中危害最大又难处理的就是有机废气；不同行业的有机废气的组成不同，对处理方法和装置也有不同的要求。目前有机废气的处理方法主要分为两类回收法和消除法。回收法即在一定条件下选择合适的吸附剂和选择性渗透膜等方法来分离挥发性有机污染物。消除法是通过化学或者生物反应，将污染物转化为水和二氧化碳，包括热氧化、催化燃烧、生物氧化、电晕法、等离子体分解法、光分解法等。一般工业废气都采用先回收再消除的策略。
回收法中，最为常用的是吸附法。而吸附剂的选择对吸附效率起着决定性的作用。目前吸附剂主要有颗粒或者蜂窝活性炭、活性炭纤维、分子筛、硅胶、高聚合物吸附树脂等。活性炭因为表面积高、吸附容量大且价格较低而常被应用。但是活性炭存在不耐高温、在湿润条件下不能保持良好的吸附能力的缺点。活性炭纤维具有比表面积大、热容量小、吸附解吸速度快、耗能低等特点，是较受欢迎的一种新型吸附剂；吸附效率非常高，根据所处理废气的有机气体含量和其它物理特性的不同，吸附效率在85％至98％之间，多级吸附工艺可以达到99.99％，远远高于活性碳颗粒吸附法的最高吸附率88％，而且体积及总重量也都很小；但由于价格太高，难以处理高湿度的有机废气，应用受到限制。国内已有含水蒸气有机废气处理的公知方法，如CN1112228C，将含有大量水蒸气的有机废气冷凝，去除其中大部分水蒸气，然后与空气混合进入浓度均化器，最后进入催化反应器去除其中的有害组分；但难以去除有机废气中难降解的疏水性有机污染物。高聚物吸附树脂又具有吸附容量较小的缺点。因此寻找合适的替代吸附剂具有重要的意义。本发明的目的是提供一种有机废气的天然吸附材料，能够经济有效的处理高湿度且有机物浓度变化大的复杂的有机废气。
一般有机废气如制药厂废气中主要成分包括亲水性有机污染物和疏水性有机污染物。对于亲水性组分采用水或者溶液淋洗法可以达到很好的效果；但对于疏水性组分，目前还没有合适的处理方法。本发明专利旨在提供一种天然的生物吸附剂，用于同时处理制药、农药、化工等行业的有机废气中的疏水性和亲水性组分。我们研究发现，天然植物角质是一种多功能的高效吸附剂，具有疏水性结构和亲水性结构，具有抗湿度能力强，具有同时高效去除有机废气中的疏水性有机物和亲水性有机物的能力。
随着农产品加工业的发展，大量的废弃植物角质组分被抛弃闲置，占用大量土地，影响景观。利用植物角质层组分处理有机废气，达到以废治废的目的，解决了当前制药行业等有机废气中疏水性有机污染物治理的难题。该方法最大的优点在于可以将有机废气中的疏水性有机污染物和亲水性有机污染物两步处理和为一步，减少工艺程序。处理结束后，角质易于和溶液分离，有用成分的回收和角质的回用容易实现。
发明内容
本发明的目的是提供一种处理有机废气的多级天然吸附剂的制备和使用方法。
处理有机废气的多级天然吸附剂的制备方法包括如下步骤1)清洗废弃的植物角质，去除剩余果肉、种子杂质，干燥，粉碎，过筛20～200目，制得有机废气的初级天然吸附剂；2)将初级天然吸附剂加入淋洗液中，初级天然吸附剂与淋洗液的质量体积比为1∶1000～1∶10000，经喷淋，同时去除有机废气中的亲水性和疏水性有机污染物；沉淀后，回收吸附有有机污染物的初级天然吸附剂，经干燥，在100～200℃下炭化2～6小时，制得次级天然吸附剂。
所述的植物角质包括西红柿、苹果、青椒、土豆或冬瓜的表皮。初级天然吸附剂与淋洗液的质量体积比为1∶2000～1∶6000。有机废气中的有机污染物为苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、正己烷、庚烷、石脑油、环己烷、三氯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烷、亚甲基氯化物、二氯苯、三氯苯、四氯化碳、氯仿、氟里昂、丙酮、丁酮、甲基异丁酮、环己酮、醋酸酯、丁酸酯、乙醚、二氯乙烷、四氢呋喃、糠醛、甲醇、乙醇、丁醇、醋酸乙烯酯、丙烯酸、丙烯腈、苯乙烯、丙烯酸、萘、菲、芘。有机废气的温度为40～200℃、湿度为40～100％。有机废气的操作空速为100～10000h-1。
处理有机废气的多级天然吸附剂的使用方法包括如下步骤1)将初级天然吸附剂投入淋洗液中，初级天然吸附剂与淋洗液的质量体积比为1∶1000～1∶10000，经喷淋，对有机废气进系预处理，同时去除有机废气中亲水性和疏水性有机污染物；2)经预处理后的有机废气经过填充有次级天然吸附剂的吸附器，经吸附，进一步同时去除有机废气中亲水性和疏水性有机污染物，达标排放。
本发明可同时去除有机废气中的疏水性有机污染物和亲水性有机污染物，解决工业排放有机废气中疏水性有机污染物难以达标的问题；特别是适合于高湿度高浓度有机废气的吸附处理。吸附材料源自天然、含量丰富、无毒害作用、成本低廉，操作流程简单、净化效果显著，吸附处理后，固-液易分离，易回收利用。
附图是处理有机废气的多级天然吸附剂的使用方法的流程图。
具体实施方法实施例11)清洗废弃的植物角质，去除剩余果肉、种子杂质，干燥，粉碎，过筛20目，制得有机废气的初级天然吸附剂；2)将初级天然吸附剂加入淋洗液中，初级天然吸附剂与淋洗液的质量体积比为1∶1000，经喷淋，同时去除有机废气中的亲水性和疏水性有机污染物；沉淀后，回收吸附有有机污染物的初级天然吸附剂，经干燥，在200℃下炭化2小时，制得次级天然吸附剂。
实施例21)清洗废弃的植物角质，去除剩余果肉、种子杂质，干燥，粉碎，过筛200目，制得有机废气的初级天然吸附剂；2)将初级天然吸附剂加入淋洗液中，初级天然吸附剂与淋洗液的质量体积比为1∶10000，经喷淋，同时去除有机废气中的亲水性和疏水性有机污染物；沉淀后，回收吸附有有机污染物的初级天然吸附剂，经干燥，在200℃下炭化6小时，制得次级天然吸附剂。
实施例31)清洗废弃的植物角质，去除剩余果肉、种子杂质，干燥，粉碎，过筛150目，制得有机废气的初级天然吸附剂；2)将初级天然吸附剂加入淋洗液中，初级天然吸附剂与淋洗液的质量体积比为1∶8000，经喷淋，同时去除有机废气中的亲水性和疏水性有机污染物；沉淀后，回收吸附有有机污染物的初级天然吸附剂，经干燥，在150℃下炭化4小时，制得次级天然吸附剂。
实施例41)将初级天然吸附剂投入淋洗液中，初级天然吸附剂与淋洗液的质量体积比为1∶1000，经喷淋，对有机废气进系预处理，同时去除有机废气中亲水性和疏水性有机污染物；2)经预处理后的有机废气经过填充有次级天然吸附剂的吸附器，经吸附，进一步同时去除有机废气中亲水性和疏水性有机污染物，达标排放。
实施例51)将初级天然吸附剂投入淋洗液中，初级天然吸附剂与淋洗液的质量体积比为1∶10000，经喷淋，对有机废气进系预处理，同时去除有机废气中亲水性和疏水性有机污染物；2)经预处理后的有机废气经过填充有次级天然吸附剂的吸附器，经吸附，进一步同时去除有机废气中亲水性和疏水性有机污染物，达标排放。
实施例61)将初级天然吸附剂投入淋洗液中，初级天然吸附剂与淋洗液的质量体积比为1∶8000，经喷淋，对有机废气进系预处理，同时去除有机废气中亲水性和疏水性有机污染物；2)经预处理后的有机废气经过填充有次级天然吸附剂的吸附器，经吸附，进一步同时去除有机废气中亲水性和疏水性有机污染物，达标排放实施例7将初级天然吸附剂加入淋洗液中，搅拌混匀，吸附制药有机废气中的苯、甲苯、二甲苯、酯、酮、醇、醛、醚、酚等有机污染物，初级天然吸附剂的用量与淋洗液的质量体积比为1∶1000时，废气中亲水性和疏水性有机污染物的削减率大于90％；处理后的有机废气再经过填充有级天然吸附剂的吸收器，进一步去除废气中亲水性和疏水性有机污染物，总削减率大于98％。
实施例8将初级天然吸附剂投入淋洗液中搅拌混匀，吸附制药有机废气中的苯、甲苯、二甲苯、酯、酮、醇、醛、醚、酚等有机污染物，初级天然吸附剂的用量与淋洗液的质量体积比为1∶10000时，废气中亲水性和疏水性有机污染物的削减率大于80％；处理后的有机废气再经过填充有级天然吸附剂的吸收器，进一步去除废气中亲水性和疏水性有机污染物，总削减率大于95％。
实施例9将初级天然吸附剂投入淋洗液中搅拌混匀，吸附焦化厂有机废气中的苯、甲苯、萘、菲、芘等有机污染物，初级天然吸附剂的用量与淋洗液的质量体积比为1∶10000时，废气中疏水性有机污染物的削减率大于95％；处理后的有机废气再经过填充有级天然吸附剂的吸收器，进一步去除废气中亲水性和疏水性有机污染物，总削减率大于99％。
实施例10将初级天然吸附剂投入淋洗液中搅拌混匀，吸附化工厂有机废气中的环己酮、石油醚、乙醇、氯苯、甲醇、正己烷、正庚烷、氨等有机污染物，吸附剂的用量与淋洗液的质量体积比为1∶5000时，废气中疏水性有机污染物的削减率大于88％；处理后的有机废气再经过填充有级天然吸附剂的吸收器，进一步去除废气中亲水性和疏水性有机污染物，总削减率大于95％。
权利要求
1.一种处理有机废气的多级天然吸附剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤1)清洗废弃的植物角质，去除剩余果肉、种子杂质，干燥，粉碎，过筛20～200目，制得有机废气的初级天然吸附剂；2)将初级天然吸附剂加入淋洗液中，初级天然吸附剂与淋洗液的质量体积比为1∶1000～1∶10000，经喷淋，同时去除有机废气中的亲水性和疏水性有机污染物；沉淀后，回收吸附有有机污染物的初级天然吸附剂，经干燥，在100～200℃下炭化2～6小时，制得次级天然吸附剂。
2.根据权利要求1所述的一种处理有机废气的多级天然吸附剂的制备方法，其特征在于所述的植物角质包括西红柿、苹果、青椒、土豆或冬瓜的表皮。
3.根据权利要求1所述的一种处理有机废气的多级天然吸附剂的制备方法，其特征在于所述的初级天然吸附剂与淋洗液的质量体积比为1∶2000～1∶6000。
4.根据权利要求1所述的一种处理有机废气的多级天然吸附剂的制备方法，其特征在于所述的有机废气中的有机污染物为苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、正己烷、庚烷、石脑油、环己烷、三氯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烷、亚甲基氯化物、二氯苯、三氯苯、四氯化碳、氯仿、氟里昂、丙酮、丁酮、甲基异丁酮、环己酮、醋酸酯、丁酸酯、乙醚、二氯乙烷、四氢呋喃、糠醛、甲醇、乙醇、丁醇、醋酸乙烯酯、丙烯酸、丙烯腈、苯乙烯、丙烯酸、萘、菲、芘。
5.根据权利要求1所述的一种处理有机废气的多级天然吸附剂的制备方法，其特征在于所述的有机废气的温度为40～200℃、湿度为40～100％。
6.根据权利要求1所述的一种处理有机废气的天然吸附剂的制备和使用方法，其特征在于所述的有机废气的操作空速为100～10000h-1。
7.一种如权利要求1所述方法制备的处理有机废气的多级天然吸附剂的使用方法，其特征在于包括如下步骤1)将初级天然吸附剂投入淋洗液中，初级天然吸附剂与淋洗液的质量体积比为1∶1000～1∶10000，经喷淋，对有机废气进系预处理，同时去除有机废气中亲水性和疏水性有机污染物；2)经预处理后的有机废气经过填充有次级天然吸附剂的吸附器，经吸附，进一步同时去除有机废气中亲水性和疏水性有机污染物，达标排放。
全文摘要
本发明公开了一种处理有机废气的多级天然吸附剂的制备和使用方法。制备方法如下1)清洗废弃的植物角质，去除剩余果肉、种子杂质，干燥，粉碎，过筛20～200目，制得有机废气的初级天然吸附剂；2)将初级天然吸附剂加入淋洗液中，初级天然吸附剂与淋洗液的质量体积比为1∶1000～1∶10000，经喷淋，同时去除有机废气中的亲水性和疏水性有机污染物；沉淀后，回收吸附有有机污染物的初级天然吸附剂，经干燥，在100～200℃下炭化2～6小时，制得次级天然吸附剂。本发明解决了同时去除有机废气中亲水性和疏水性有机污染物的难题，可用于制药、石油化工、农药等行业的含水蒸气的高浓度有机废气的吸附处理；其优点在于吸附材料源自天然、含量丰富、无毒害作用、成本低廉，操作流程简单、净化效果显著，吸附处理后，固－液易分离，易回收利用。
文档编号B01J20/24GK101091907SQ20071006814
公开日2007年12月26日 申请日期2007年4月19日 优先权日2007年4月19日
发明者陈宝梁, 李云桂 申请人:浙江大学