[发明专利]一种臭氧微波激发可磁性分离催化剂脱除VOCs的方法及系统

说明书

本发明提供了一种臭氧微波激发可磁性分离催化剂脱除VOCs的方法及系统，来自排放源的含VOCs的烟气经除尘冷却后，采用臭氧在烟道中预先氧化一部分VOCs。微波协同可磁性分离催化剂在微波喷雾反应器中活化过氧化物产生羟基和硫酸根自由基，然后将余下的VOCs以及预氧化产生的中间体最终转化为包含可磁性分离催化剂﹑H₂O﹑CO₂和固体残渣的气固混合物。气固混合物被尾部的喷淋塔洗涤后形成气液固混合物。包含可磁性分离催化剂﹑H₂O﹑CO₂和固体残渣的气液固混合物进入催化剂磁力分离塔中进行磁力分离回收再生。该系统能够实现VOCs的100％脱除，且脱除过程无二次污染，具有广阔的市场应用前景。

技术领域

本发明涉及烟气净化领域，具体涉及一种基于臭氧﹑羟基和硫酸根自由基高级氧化脱除VOCs的系统。

背景技术

VOCs是挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds)的英文缩写。VOCs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(例如会引发各种血液病和癌症)。垃圾焚烧和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，废气中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，废气中VOCs的脱除方法主要包括催化燃烧法﹑吸附法﹑冷凝回收法﹑直接燃烧法﹑等离子体降解法和吸收法等。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。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。等离子体降解法具有工艺简单﹑运行方便﹑污染物降解彻底等优点，但是等离子体反应器的高能耗和关键装置的稳定可靠性还有待提高。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。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。

中国专利(ZL 201410247572.X)提出了一种利用吸附﹑冷凝和膜分离相结合的VOCs脱除方法及工艺，但该方法工艺复杂，应用成本高，尤其是尾部的膜分离技术不稳定，难以工业应用。

中国专利(ZL201210263021.3)提出了一种基于吸附﹑脱附﹑精馏和渗透汽化分离的VOCs脱除方法和工艺，但该方法同样具有工艺复杂和应用成本高等不足，难以实现工业应用。

中国专利(ZL201210431594.2)提出了一种利用电解工艺脱除VOCs的方法，但该方法系统和工艺复杂，电极材料容易被腐蚀导致失活，且电耗和运行成本很高。