一种处理低浓度有机废气的吸收溶剂及其应用方法与流程

本发明属于废气处理技术领域，具体涉及一种能够高效吸收低浓度有机废气的吸收溶剂及其制备方法。

背景技术：

大气污染是全球目前最突出的环境问题之一，其污染物的主要来源是工业废气，工业生产中会产生各种有机物废气，主要包括各种烃类、醇类、醛类、酸类、酮类和胺类等。这些废气的来源十分广泛，其中一些化学行业石化、有机合成反应设备排气，印刷行业印墨中有机溶剂，机械行业机械喷漆，金属制品产生的气味，汽车行业汽车的喷漆、干燥炉铸件生产设备排气，五金、家私厂喷涂设备排气等。有机废气危害人体健康已经是公认的，有机废气还会造成严重的大气污染。因此采用恰当的方法进行有机废气处理迫在眉睫。

处理低浓度有机废气通常采用活性炭吸附塔或者是光解式废气净化装置，相对节约成本，而且废气净化可以达到通过环评验收，但是其效果往往是不明确的。比如光解式废气净化装置，灯管容易被废气中的沉渣遮盖，容易失去应有的光解左右，清理灯管也是工作量比较大的，一般情况下只能通过测试尾气才能知道其净化装置是否起作用；而活性炭吸附装置，其效果不稳定，对于废气治理的稳定性普遍比较差，容易在前期废气治理达标，随着时间的推移，活性炭失效，其恢复活性的成本也较高。

喷涂废气的主要构成成分是苯、甲苯、二甲苯以及一些粉尘颗粒等，大多数的喷涂废气还包含了乙酸乙酯、丁酮、异丙醇以及一些醚类物质。尽管有机废气在有机溶剂中通常具有较大的溶解度，但目前的有机废气吸收液一般以水溶液为主，这是因为有机溶剂易燃易爆，并且不易分离回收，造价也比较高。而水是廉价且储量较为丰富的，安全系数高，容易有机废气吸收更容易分离反复使用，因此，一些具有增溶能力的表面活性剂常用在有机废气吸收液中。

高浓度的有机废气一般采用燃烧法处理，不适用于低浓度的有机废气，在催化剂的作用下，使有机废气中的碳氢化合物在温度较低的条件下迅速氧化成水和二氧化碳，达到治理的目的。催化燃烧法处理工业有机废气是20世纪40年代末出现的技术。现阶段国内外催化燃烧法所用的催化剂主要分为贵金属型与复合氧化物型两种，贵金属型催化剂由贵金属pt、pd等制成，此类催化剂催化活性好、寿命长；复合金属氧化物型催化剂主要是cu、mn等的金属氧化物，该类催化剂价格低廉，在一定条件下可达到贵金属催化剂的效果。由廉价的氧化铝小球为载体，以氧化铝、氧化铈、氧化镓、铈锆固溶体的混合物等其中一种或几种氧化物作为涂层，以pd作为活性组分。虽然燃烧法效果确切，但是后段仍然有低浓度的有机废气释放，目前尚未有专项技术针对有机废气后段尾气，在燃烧法处理完毕后，对残余尾气进行回收的针对性吸收，也是本发明提供专项治理方案之一。

发明专利《一种有机废气吸收液及其制备方法》（公开号：cn108211670a）公开了一种有机废气的吸收方法，将所述有机废气吸收液置于密闭吸收罐中，用进气管将有机废气从吸收罐外输送至所述有机废气吸收液的四氯化碳层，有机废气依次被四氯化碳层、苯甲酸钠水溶液层和丙酸乙酯层逐层吸收，未被吸收的气体从丙酸乙酯层逸出，从出气口排出罐外。其三层吸收并不稳定，实践中，很容易因为气泡的影响，使上层丙酸乙酯层出现浑浊影响吸收，深度不够的情况下，容易与四氯化碳层相互溶解；同时丙酸乙酯吸收有机物废气成分后，稳定性下降，吸附能力会降低。

以溶剂吸收+光催化在同一废气吸收罐中共同作用治理有机废气的工艺，目前尚未见报道。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术存在的上述技术问题，提供喷涂喷漆等污染较重行业的低浓度有机废气的吸收溶剂及其应用方法，该溶剂也适用于直接燃烧法处理有机废气产生尾气的吸收溶剂，有机废气在燃烧法处理后，其后续的少量有机废气也可以通过本发明方案进行处理。本发明工艺简单投资小，可以重复利用并且处理彻底。

解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种处理低浓度有机废气的吸收溶剂，由以下重量份的原料组成：

水葫芦鲜叶处理液：0.2-10份

0.8-1.2mol/l氢氧化钾溶液：3-8份

纳米二氧化钛：0.005-0.01份

水：80-86份

四氯化碳：7-15份。

本发明的有机废气吸收溶剂液面稳定后分为两层，底层为四氯化碳，上层为混合溶液。相比于现有技术中的三层液面要稳定，同样液面高度下，吸收效率不受影响。

纳米二氧化钛作为光催化材料能够把大部分有机污染物光催化降解为h20和co2，纳米二氧化钛先与水混合制成悬浊液，注入罐体后，悬浮于水中，并受重力影响会逐渐附着于罐体底部的纳米滤网上，在吸收罐中内壁装有365nm的紫外灯，通过发射指定频率光可以促进有机废气的光催化分解作用。

四氯化碳：有机废气中的苯具有易挥发、易燃的特点，其蒸气有爆炸性，甲苯(化学分子式c7h8)，二甲苯(化学分子式c8h10)是同系物。因此本发明采用可以快速吸收苯的四氯化碳作为吸收溶液基底，四氯化碳分子量153.84，比大部分水溶液重，且与水互不相溶。苯的密度比水小、四氯化碳的密度比水大，四氯化碳、苯都不溶于水。

一旦四氯化碳溶解足够的有机物苯后，液面会上升，密度也会相应减小，混合溶液密度约等于水层时，其液体位置会上下颠倒，此时，就可以通过下部阀门，分别取出水层和四氯化碳层。也可以需要，对溶解物资进行检测，以观察是否需要进行溶液置换。

优选的，所述吸收溶剂由以下重量份的原料组成：

水葫芦鲜叶处理液：6-8份

1.0mol/l氢氧化钾溶液：5-6份

纳米二氧化钛：0.0075份

水：84份

四氯化碳：12份。

优选的，本发明中所用的水葫芦鲜叶处理液的制备方法如下：

s1：从河道中收获半年到一年生的水葫芦植株，沥干水分，取水葫芦气囊部位及以上水葫芦鲜叶部分；

s2：将取得的水葫芦鲜叶破碎成碎渣，碎渣含水量为85-89.7%，

s3：将取得的水葫芦气囊部位，获得气囊及气囊上下0.5cm～1cm的植物茎，采用冷冻干燥方式进行处理，使其水分降低至20%以下，然后破碎至60目过筛，加入0.05%～0.2%质量分数的壳聚糖，混合均匀，制成水葫芦气囊纤维束管；

s4：取水葫芦气囊纤维束管4～6份、纳米铝粉1.9～2.2份、茶多酚0.1～0.3份和苯甲酸钠0.8-1.5份，搅拌混合均匀，采用远红外加热，使混合物的温度达到65℃～77℃，并进行充分搅拌翻动，期间喷入0.10%～0.22%混合物质量的0.1mol/l氢氧化钾溶液，使混合物充分吸收，继续搅拌10-20分钟后，取出，静置20分钟后，取上层滤液，为水葫芦鲜叶处理液。

一种权利要求处理低浓度有机废气吸收溶剂的应用，具体应用方法为：

s1：将吸收罐置于10℃环境下，所述吸收罐顶部配有与进气管连通的进气口以及与出气管连接的出气口，所述进气管通入吸收罐底部，利用导液管将配方量的四氯化碳经进液口导入吸收罐内，液面没过进气管底面2cm以上，将配方量的纳米二氧化钛混入，加入配方量的水，再将配方量的水葫芦鲜叶处理液导入吸收罐内，静置30min分层，再利用导液管将配方量的氢氧化钾导入吸收罐内，静置20min，撤出导液管，封闭进液口，关闭冷气，逐渐升至室温；

s2：将混有甲苯蒸汽的氮气经进气管导入吸收罐底部的四氯化碳层，四氯化碳层与混合溶液层的界面出现扰动并产生大量气泡向上升，依次通过四氯化碳层、混合溶液层，进行二级吸收，未被吸收的气体从出气管逸出。

一种处理低浓度有机废气吸收溶剂的应用，用于处理直接燃烧法处理后的有机废气尾气，具体应用方法为：

s1：采用引风机将有机废气引入燃烧室；

s2：采用煤气混合有机废气进行燃烧，燃烧温度为800-1000℃；

s3：对燃烧后的气体进行降温或者进行热量回收使其温度降到60℃以下；

s4：最后进行有机废气的吸收溶剂吸附，排放：

s41：将吸收罐置于10℃环境下，所述吸收罐顶部配有与进气管连通的进气口以及与出气管连接的出气口，所述进气管通入吸收罐底部，利用导液管将配方量的四氯化碳经进液口导入吸收罐内，液面没过进气管底面2cm以上，将配方量的纳米二氧化钛混入，加入配方量的水，再将配方量的水葫芦鲜叶处理液导入吸收罐内，静置30min分层，再利用导液管将配方量的氢氧化钾导入吸收罐内，静置20min，撤出导液管，封闭进液口，关闭冷气，逐渐升至室温；

s42：将步骤s3降温后的气体经进气管导入吸收罐底部的四氯化碳层，四氯化碳层与混合溶液层的界面出现扰动并产生大量气泡向上升，依次通过四氯化碳层、混合溶液层，进行二级吸收，未被吸收的气体从出气管逸出。

步骤（2）中所述煤气与有机废气的体积比为（2-3）：10。

优选的，混合溶液层液面最上层还放置一层10-20mm厚度的活性炭蜂窝网层。

液面最上层，放置一厚度10-20mm厚度的活性炭蜂窝网层。

本发明的有益效果是：本发明工艺简单投资小，可以适用于多种有机废气的尾气处理系统，处理彻底并且处理效率高，特别适合含苯的有机废气处理。

附图说明

图1是本发明的吸收罐的结构示意图。

1、进气管；2、进液口；3、出液阀；4、出气管；5、活性炭蜂窝网层；6、水葫芦鲜叶处理液及水混合层；7、四氯化碳层；8、可抽式纳米金属滤网；9、365nm的紫外灯。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

实施例1：

一种处理低浓度有机废气的吸收溶剂，由以下重量份的原料组成：

水葫芦鲜叶处理液：0.2份

1.2mol/l氢氧化钾溶液：3份

纳米二氧化钛：0.005份

水：80份

四氯化碳：7份；

本实施例中所用的水葫芦鲜叶处理液的制备方法如下：

s1：从河道中收获半年到一年生的水葫芦植株，沥干水分，取水葫芦气囊部位及以上水葫芦鲜叶部分；

s2：将取得的水葫芦鲜叶破碎成碎渣，碎渣含水量为85-89.7%，

s3：将取得的水葫芦气囊部位，获得气囊及气囊上下0.5cm～1cm的植物茎，采用冷冻干燥方式进行处理，使其水分降低至20%以下，然后破碎至60目过筛，加入0.2%质量分数的壳聚糖，混合均匀，制成水葫芦气囊纤维束管；

s4：取水葫芦气囊纤维束管4份、纳米铝粉1.9份、茶多酚0.1份和苯甲酸钠0.8份，搅拌混合均匀，采用远红外加热，使混合物的温度达到65℃，并进行充分搅拌翻动，期间喷入0.10%混合物质量的0.1mol/l氢氧化钾溶液，使混合物充分吸收，继续搅拌10分钟后，取出，静置20分钟后，取上层滤液，为水葫芦鲜叶处理液；

本实施例的应用如下：将容量为150l的吸收罐置于10℃环境下，所述吸收罐顶部配有与进气管1连通的进气口、与出气管4连接的出气口，所述进气管1通入吸收罐底部，利用导液管将四氯化碳经进液口2导入吸收罐内，液面没过进气管底面2cm以上，将g纳米二氧化钛混入水中，加入水，再将水葫芦鲜叶处理液导入吸收罐内，静置30min分层，再利用导液管将浓度为1.2mol/l氢氧化钾导入吸收管内，静置20min，撤出导液管，封闭进液口，关闭冷气，逐渐升至室温；

以20l/h的进气量将混有10％甲苯蒸汽的氮气经进气管导入吸收罐底部的四氯化碳层，四氯化碳层与苯甲酸钠水溶液层的界面出现扰动并产生大量气泡向上升，依次通过四氯化碳层、混合溶液层，进行二级吸收，未被吸收的气体从出气管逸出，待流速稳定后测定出气量，约为18.10l/h，由此计算甲苯去除率约95％。

实施例2：

一种处理低浓度有机废气的吸收溶剂，由以下重量份的原料组成：

水葫芦鲜叶处理液：10份

0.8mol/l氢氧化钾溶液：8份

纳米二氧化钛：0.01份

水：86份

四氯化碳：15份。

本实施例中所用的水葫芦鲜叶处理液的制备方法如下：

s1：从河道中收获半年到一年生的水葫芦植株，沥干水分，取水葫芦气囊部位及以上水葫芦鲜叶部分；

s2：将取得的水葫芦鲜叶破碎成碎渣，碎渣含水量为85-89.7%，

s3：将取得的水葫芦气囊部位，获得气囊及气囊上下0.5cm～1cm的植物茎，采用冷冻干燥方式进行处理，使其水分降低至20%以下，然后破碎至60目过筛，加入0.05%%质量分数的壳聚糖，混合均匀，制成水葫芦气囊纤维束管；

s4：取水葫芦气囊纤维束管6份、纳米铝粉2.2份、茶多酚0.3份和苯甲酸钠1.5份，搅拌混合均匀，采用远红外加热，使混合物的温度达到77℃，并进行充分搅拌翻动，期间喷入0.22%混合物质量的0.1mol/l氢氧化钾溶液，使混合物充分吸收，继续搅拌10-20分钟后，取出，静置20分钟后，取上层滤液，为水葫芦鲜叶处理液。

具体应用方法为：

将容量为150l的吸收罐置于10℃环境下，所述吸收罐顶部配有与进气管1连通的进气口、与出气管4连接的出气口，所述进气管1通入吸收罐底部，利用导液管将四氯化碳经进液口2导入吸收罐内，液面没过进气管底面2cm以上，将g纳米二氧化钛混入水中，加入水，再将水葫芦鲜叶处理液导入吸收罐内，静置30min分层，再利用导液管将浓度为1.2mol/l氢氧化钾导入吸收管内，静置20min，撤出导液管，封闭进液口，关闭冷气，逐渐升至室温；

以20l/h的进气量将混有10％甲苯蒸汽的氮气经进气管导入吸收罐底部的四氯化碳层，四氯化碳层与苯甲酸钠水溶液层的界面出现扰动并产生大量气泡向上升，依次通过四氯化碳层、混合溶液层，进行二级吸收，未被吸收的气体从出气管逸出，待流速稳定后测定出气量，约为18.08l/h，由此计算甲苯去除率约95.5％。

实施例3

一种处理低浓度有机废气的吸收溶剂，由以下重量份的原料组成：

水葫芦鲜叶处理液：6-8份

1.0mol/l氢氧化钾溶液：5-6份

纳米二氧化钛：0.0075份

水：84份

四氯化碳：12份。

本发明中所用的水葫芦鲜叶处理液的制备方法如下：

s1：从河道中收获半年到一年生的水葫芦植株，沥干水分，取水葫芦气囊部位及以上水葫芦鲜叶部分；

s2：将取得的水葫芦鲜叶破碎成碎渣，碎渣含水量为85-89.7%，

s3：将取得的水葫芦气囊部位，获得气囊及气囊上下0.5cm～1cm的植物茎，采用冷冻干燥方式进行处理，使其水分降低至20%以下，然后破碎至60目过筛，加入0.05%～0.2%质量分数的壳聚糖，混合均匀，制成水葫芦气囊纤维束管；

s4：取水葫芦气囊纤维束管5份、纳米铝粉2.0份、茶多酚0.2份和苯甲酸钠1.2份，搅拌混合均匀，采用远红外加热，使混合物的温度达到70℃，并进行充分搅拌翻动，期间喷入0.15%混合物质量的0.1mol/l氢氧化钾溶液，使混合物充分吸收，继续搅拌15分钟后，取出，静置20分钟后，取上层滤液，为水葫芦鲜叶处理液。

液面最上层，放置一厚度10-20mm厚度的活性炭蜂窝网层；

具体应用方法为：

将容量为75l的吸收罐置于10℃环境下，所述吸收罐顶部配有与进气管1连通的进气口、与出气管4连接的出气口，所述进气管1通入吸收罐底部，利用导液管将四氯化碳经进液口2导入吸收罐内，液面没过进气管底面2cm以上，将纳米二氧化钛混入水中，加入水，再将水葫芦鲜叶处理液的水溶液导入吸收罐内，静置30min分层，再利用导液管将浓度为1mol/l氢氧化钾导入吸收管内，静置20min，撤出导液管，封闭进液口，关闭冷气，逐渐升至室温。

采用与实施例3相同的方法通入混有10％甲苯蒸汽的氮气，测得出气量约为17.82l/h，由此计算甲苯去除率约96.8％。

对比例：

将容量为75l的吸收罐置于10℃环境下，所述吸收罐顶部配有与进气管连通的进气口、与出气管连接的出气口，所述进气管通入吸收罐底部，利用导液管将混合均匀的4l四氯化碳、42l水，封闭进液口，关闭冷气，逐渐升至室温。

采用与实施例1相同的方法通入混有10％甲苯蒸汽的氮气，测得出气量约为18.64l/h，由此计算甲苯去除率约68％。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。