[发明专利]一种臭氧-催化氧化协同处理挥发性有机物的装置及方法

说明书

本发明公开了一种臭氧‑催化氧化协同处理挥发性有机物的装置及方法。本发明装置包括第一反应管和第二反应管，第一反应管内置过滤器、废气预热区及高温催化反应区，经过滤器过滤后的废气在经废气预热区预热后进入高温催化反应区完成催化氧化反应；然后废气进入第二反应管，在第二反应管内通入臭氧的同时进行催化氧化协同处理，最后接入排风系统。经过第一反应管和第二反应管的有机物降解处理，挥发性有机物的去除效率能达到97%，实现了挥发性有机物的高效处理。本发明的装置结构简单、操作方便，在挥发性有机物处理中具有能耗低、处理效率高等优势，可广泛应用于处理工业生产中产生的挥发性有机物。

技术领域

本发明涉及挥发性有机物污染控制技术领域，具体涉及到一种臭氧-催化氧化协同处理挥发性有机物的装置及方法。

背景技术

随着我国化工、石化等相关工业的发展，大量挥发性有机物，简称VOCs（包括芳香类及其衍生物、烷烃类、烯烃类、醇类、酯类等VOCs）被随意排放进入大气。不仅直接危害人类健康和环境安全，而且会与大气中的臭氧、NOx、羟基等自由基发生反应，形成光化学烟雾，破坏臭氧层，已经成为一类主要的大气污染物。

挥发性有机物(VOCs)是一类化合物的统称，具有刺激性、致畸、致癌、致突变作用、易燃易爆，极大的威胁着人体和生态系统健康。

臭氧是一种具有强氧化性的气体，在空气中能够分解生成氧自由基并产生羟基自由基等强氧化基团，臭氧的强氧化性使其能够与大多数有机污染物发生反应。催化氧化技术由于其优异的性能已经成为当今主流VOCs处理方法，也是最高效的处理方法之一。同时从能源方面来说，利用催化的方法也可以很好的与多种污染物的协同脱除有效结合在一起，达到了节能减排的效果。臭氧—催化协同氧化处理挥发性有机污染物是一项很广受关注并且很有前景的技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种臭氧—催化协同氧化处理挥发性有机物的装置及方法。通过臭氧氧化以及催化氧化的协同作用处理挥发性有机污染物，净化有机废气。本发明设备简单、操作方便，在挥发性有机物处理中具有能耗低、处理效率高等优势，可广泛应用于处理工业生产中产生的多种挥发性有机物。

本发明将采用以下技术方案达到上述目的。

一种臭氧-催化氧化协同处理挥发性有机物的装置，其包括第一反应管、第二反应管、臭氧发生装置和排风系统；废气依次进入第一反应管、第二反应管后经排风系统排出；第一反应管和第二反应管是两端分别为进气口和出气口的开口结构，其两端开口上分别配有带孔橡胶塞；玻璃细管分别插入第一反应管和第二反应管的带孔橡胶塞的出气孔和进气孔内，实现第一反应管和第二反应管的串联；第一反应管和第二反应管分别置于两个管式电阻炉内，通过管式电阻炉分别控制两反应管内的温度；第一反应管内挨着进气口的位置设置过滤器，在过滤器后1/4~1/2第一反应管管长的位置后方径向间隔设置m个隔片，在第一反应管内围成m-1个催化剂腔体；臭氧发生装置产生的臭氧通过软管、流量计经第二反应管的进气口安插的玻璃细管进入第二反应管，第二反应管内径向间隔设置n个隔片，在第二反应管内围成n-1个催化剂腔体；其中：隔片为砂芯片，催化剂腔体内设置多孔载体负载过渡金属元素的单一催化剂或者复合催化剂。

本发明中，m,n为大于等于2的整数。

本发明中，第一反应管和第二反应管均采用石英材质；带孔橡胶塞采用耐高温硅胶材质，过滤器为滤芯由玻璃纤维滤料构成的HEPA过滤器。

本发明中，多孔载体为活性炭颗粒或三氧化二铝，过渡金属为Mn、Co、Fe或Cu中任一种或几种。

本发明中，第一反应管内的温度控制在100-150 ℃之间，第二反应管内的温度控制在80-100 ℃之间。