[发明专利]一种用于工业有机废气处理的方法

说明书

技术领域

本发明属废气处理技术领域，涉及工业有机废气处理方法，具体涉及一种把介质阻挡放电等离子体技术和活性炭纤维吸附氧化床有机结合的新型有机废气处理工艺技术。

背景技术

工业有机废气一般含有“三苯”(苯、甲苯、二甲苯)、醛、卤代烃、多环芳烃、有机硫化物等挥发性有机污染物。除了化工、油漆生产和机械产品喷涂、出版印刷、污水泵站及污水处理过程等排放外，还有日常生活中随处可见的小污染源，如室内装潢涂料、汽车尾气也排放此类污染物。研究表明，有机污染物基本上可分为易生物降解和难生物降解两大类，其中对人体健康和环境质量危害最为严重的往往是难降解污染物。这些污染物主要通过呼吸、皮肤接触和消化道进入人体，导致内分泌功能紊乱，对人体的免疫功能、呼吸道、心血管和中枢神经系统等产生影响，而且这类物质往往具有生物累积性和“三致”(致癌、致畸形、致突变)作用。另外，这类物质在环境中的寿命较长，并可通过空气、水和迁徙物种作跨区域或长距离迁移，在环境中得到累积或转化为毒性更大的二次污染物，对生态环境和人体健康造成了更大威胁。因此，难降解有机废气的处理和控制问题越来越受到世界各国的重视和关注。

有机废气的排放随生产行业和工业条件的不同，其成分和浓度也各不相同，且多为难降解物质，这给其治理带来一定难度。目前，常规的处理方法有吸附法、液体吸收法、冷凝法、热解法等，近年来形成的新控制技术中有生物法、催化燃烧法、纳米光催化、低温等离子体法等。生物法虽然在净化低浓度有机污染物时效果明显，具有能耗低的优点，但存在气阻大、降解速率慢、设备体积庞大、易受污染物浓度及温度的影响，而且该法仅适用于亲水性及易生物降解物质的处理，对疏水性和难生物降解物质的处理还存在一定难度。此外，在含硫醇、硫醚和苯乙烯等恶臭物质的气体中，由于这些物质的嗅觉阈值极低(一般10^-4~10^-5ppm)，经生物法处理处理后，废气中的臭味仍然存在，达不到彻底解决臭味问题。催化燃烧法较适合于高浓度、小风量废气的净化，在处理低浓度的废气时，由于要维持300～400℃的催化燃烧温度，需借助于活性炭吸附浓缩工艺来提高废气的燃烧热值，但废气中的水气、油污及颗粒物易引起活性炭吸附容量下降及催化剂中毒失活等问题，使得该方法的推广和使用在一定程度上受到了限制。光技术应用于环境污染物治理的研究是当前的热点之一，但大多局限于水体污染物的净化。在光降解气体污染物方面，有研究采用253.7nm波长的光直接用于废气治理，由于相当多的气体污染物(如CHCl₃等)不吸收253.7nm光，而且其光子能量仅为5eV，因此253.7nm大多用于杀菌和消毒。也有研究采用O₃/UV和H₂O₂/UV技术用于有机废气处理，但由于O₃制备成本高、H₂O₂蒸气压太低而难以推广使用。光敏半导体催化氧化或纳米金属氧化物光催化也是近年来的研究热点，但该技术的降解效率受控于污染物质与催化剂表面界面扩散速率，因此很难用于大规模工业化应用，目前多局限于实验研究及小风量应用阶段。因此开发一种经济有效的有机废气治理技术，特别是针对低浓度、大风量有机废气的净化研究十分必要，也符合当前气体污染控制的发展趋势。利用低温等离子体技术处理有机废气是一种全新的思路和方法，该技术在处理难降解、低浓度有机污染物方面，具有简单、成本低廉、效率高等优点，其应用前景广阔。其处理污染物的原理为：在外加电场的作用下，气体放电产生大量携能电子(电子平均能量在1～10eV)，废气中的污染物质在高能电子的轰击下发生电离、解离或激发，并在O₂参与反应下发生一系列复杂的物理、化学反应，最终使废气中的污染物分解达到净化目的。

根据气体放电的方式，等离子体的产生主要有辉光放电(Glow discharge)、电晕放电(Corona discharge)、介质阻挡放电(Dielectric barrier discharge，简称DBD)、射频放电(Radio frequency discharge)和微波放电(Microwave discharge)等。其中介质阻挡放电具有电子密度高和可在常压下运行的特点，因而使其具有工业应用前景，特别适用于恶臭气体的治理，因而备受关注。

但直接利用介质阻挡放电等离子体技术处理有机气体时，主要存在如下问题：

1.有些废气中含有过量的水气，其存在对介质阻挡放电过程产生不利影响。