[发明专利]一种基于光催化自由基高级氧化的VOCs脱除方法

说明书

本发明涉及一种基于光催化自由基高级氧化的VOCs脱除系统，所述的方法是采用紫外光联合催化剂分解过氧化物产生强氧化性的羟基或硫酸根自由基在撞击床中氧化脱除VOCs。来自排放源的部分烟气与部分催化剂颗粒混合后由高速喷嘴喷入撞击床，另一部分烟气与另一部分催化剂颗粒混合后由同轴对向布置的高速喷嘴喷入撞击床。与此同时，过氧化物溶液通过喷雾器喷入撞击床内，三股气液固混合物在撞击床内发生充分的混合。紫外光联合催化剂分解过氧化物产生羟基或硫酸根自由基将VOCs降解为无害的CO₂和H₂O。该系统能够实现100％脱除率，具有广阔的开发前景。

技术领域

本发明涉及燃烧烟气污染控制领域，具体涉及一种基于光催化自由基高级氧化的VOCs脱除方法。

背景技术

大量研究表明，VOCs(挥发性有机化合物)通过呼吸道和皮肤进入人体后，能给人的呼吸、血液、肝脏等器官造成暂时性和永久性病变。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，这些有机废气会造成大气污染，危害人体健康。随着经济的快速发展和人们环保意识的提高，尾气中VOCs脱除问题越来越受到人们的关注。同时国家也制定了相应的法律法规对VOCs的排量作了严格的限制。研究开发VOCs的高效脱除技术已成为世界各国关注的热点问题。

国内外研究人员对废气中VOCs脱除问题作了大量的研究并开发了多种VOCs脱除方法。按照脱除的基本原理，废气VOCs脱除方法主要包括冷凝回收法﹑吸收法﹑直接燃烧法﹑催化燃烧法和吸附法等。

冷凝回收法适用于有机废气浓度高、温度低、风量小的工况，需要附属冷冻设备，主要应用于制药、化工行业，而印刷企业较少采用，应用范围受到局限。吸收法常用的是物理吸收，即将废气引入吸收液净化，待吸收液饱和后经加热、解析、冷凝回收。这种方法适用于大气量、低温度、低浓度的废气，但需配备加热解析回收装置，设备体积大、投资较高。

直接燃烧法是利用燃气或燃油等辅助燃料燃烧，将混合气体加热，使有害物质在高温作用下分解为无害物质。该方法工艺简单、投资小，适用于高浓度、小风量的废气，但对安全技术、操作要求较高。

催化燃烧法是把废气加热经催化燃烧转化成无害无臭的二氧化碳和水，这种方法起燃温度低、节能、净化率高、操作方便、占地面积少、适用于高温或高浓度的有机废气，但催化剂容易中毒失活，稳定性差。活性炭吸附法脱除效率可达95％，设备简单、投资小，但活性炭更换频繁，增加了装卸、运输、更换等工作程序，导致运行费用增加。因此，到目前为止，尽管有多种VOCs脱除技术被开发和利用，但每一种技术几乎都有应用范围的限制和有诸多缺点。

因此，继续开发更加经济有效的VOCs脱除技术具有重要的现实意义。

发明内容

本发明涉及一种基于光催化自由基高级氧化的VOCs脱除方法，所述的方法是采用紫外光联合催化剂分解过氧化物产生强氧化性的羟基或硫酸根自由基在撞击床中氧化脱除VOCs。

本发明的VOCs脱除方法所基于的原理如下：

1、由图1所示，采用电子自旋共振光普仪可测定到紫外光联合金属氧化物催化剂催化分解过氧化物过程中产生了羟基和硫酸根自由基。因此，紫外光联合金属氧化物催化剂催化分解过氧化物首先是释放了具有强氧化性的羟基和硫酸根自由基，具体过程可用如下的化学反应(1)-(3)表示：

H₂O₂+UV+催化剂→2·OH (1)

2、产生的强氧化性的硫酸根和羟基自由基可将烟气中的VOCs氧化脱除，具体过程可用如下的化学反应(4)-(5)表示：