[发明专利]一种纳米化矿物材料净化气体中有机污染物的方法

说明书

一、技术领域

本发明属于环保技术领域，具体涉及到挥发性有机污染物净化技术和材料。

二、背景技术

挥发性有机物(VOCs)通常是指常压下沸点为50-260℃的有机化合物，如烷烃、烯烃、芳香烃、氯代芳烃以及饱和、不饱和的醛、酮等。VOCs主要来源于石油、化工、造纸、油漆涂料、采矿、金属电镀和纺织等行业排放的废气，以及众多交通工具所排放的废气。

据统计，2005-2010年间，我国VOCs排放总量约2650-3100万吨，而2010年我国仅涂料应用过程就向大气释放VOCs约388万吨，在挥发性有机废气总排放中占有很大比例。苯系物、醇、醋、醚、酮等五类化合物是当前涂料应用排放有机废气的主要成分，分别占到总量的29%、19%、13%、10%和11%，其中31%为有毒有害物质，以甲苯和二甲苯为主。随着社会发展和人们对环境质量要求的提高，世界各国对有机废气的排放制定了严格的环保法规，如美国、日本、德国等都制定了严格的有机废气排放标准，特别是对苯系物、多环芳烃、多氯联苯、二恶英等常见的和强毒性的工业有机废气，更是引起了人们和环保工作者的关注。美国清洁空气修正案(l990年)要求监测的189种优先控制的有毒空气污染物中，约有100种为挥发性有机污染物；我国1997年颁布并实施的《大气污染物综合排放标准》中共限定了33种污染物的排放限值，其中就包括苯系物(苯、甲苯和二甲苯)等多种VOCs。目前我国大气污染的控制和治理多集中于电厂和锅炉等大型固定源的烟气除尘、脱硫、脱硝等的技术研究和工业推广上，相比之下挥发性有机废气，如苯系物有机废气的排放未引起足够的重视。故开发经济、高效的有机废气处理技术，将对改善我国的大气质量，实现大气污染的控制和治理具有重要的环境、经济和社会意义。

气体中有机污染物净化处理的方法主要有两类：一类是回收法，另一类是销毁法。回收法主要有炭吸附、变压吸附、冷凝法及膜分离技术，回收法是通过物理方法用压力、温度、选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法来分离VOCs的。销毁法有高温燃烧法、催化低温燃烧法、催化氧化法、生物氧化及集成技术。销毁法主要是通过化学或生化反应，用催化剂、热或者微生物将挥发性有机物转变成为二氧化碳和水。在这些污染控制技术中，研究较多并且广泛采用的有热破坏法、吸附法、吸收法、冷凝法等，近年来形成的新控制技术有生物膜法、臭氧分解法、电晕法、等离子体分解法等。

催化低温燃烧法产生的热量难以维持自热，还是需要对气体加热才能达到所需温度，能耗较高。吸附法具有去除效率高、净化彻底、能耗低、工艺成熟和易于推广的优点，具有较好的环境和经济效益，缺点是处理设备庞大且流程复杂，当废气中有胶粒物质或其它杂质时吸附剂很容易失效，而且材料再生时必须经过再处理容易造成二次污染，从而增加了处理的成本。吸收法是利用气态污染物在某些液态溶剂中具有很好的溶解性，以液体作为吸收剂，使废气中的有害成分被液体吸收，从而达到分离污染物净化气体的目的，但是仍然有吸收溶剂的挥发以及吸收剂的再生问题。生物降解法成本较低，但是很多有机污染物的可生物降解性不高，限制了生物法的运用。光催化氧化法得到了广泛的研究，但是这一方法在对VOCs的净化方面还存在着较多缺点，例如，在光催化氧化反应过程中会产生酮、醛、酸等有机中间产物，可能造成二次污染，另外，光催化氧化法只能针对浓度较低的VOCs来进行处理，催化剂也存在容易失活、难以固定等缺点。等离子体技术的特点是运行工艺简单，所用的设备维护比较方便，工作流程短而且可操作性好，但是这一方法存在一些弊端：能耗较高，能量利用率有待进一步的提高；放电的副产物可能会造成二次污染，例如会产生NO_x、CO、O₃等气体。

 

三、发明内容

本发明旨在提供一种挥发性有机污染物净化方法，所要解决的技术问题是设计合适的催化材料和工艺使其能通过催化双氧水化学氧化的方式去除气体中的挥发性有机污染物。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

反应器外壳（1）、进气口（2）、穿孔布气板（3）、铁氧化物滤料层（4）、出气口（5）、双氧水储池（6）、双氧水加料口（7）。

净化气体中有机污染物的方法是：

气体从进样口（2）进入，与双氧水储池（6）中的双氧水接触；

通过调节储存池中双氧水浓度、进气速度、进气与双氧水溶液接触方式调控双氧水的挥发速度，使气体中双氧水的量为氧化有机污染物所需双氧水理论量的100-110%；