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CN114210174B - 一种强化吸收/吸附耦合的恶臭及有机废气治理方法 - Google Patents

一种强化吸收/吸附耦合的恶臭及有机废气治理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及恶臭及有机废气治理领域，具体公开了一种强化吸收/吸附耦合的恶臭及有机废气治理方法。一种强化吸收/吸附耦合的恶臭及有机废气治理方法，包括以下步骤：恶臭及有机废气依次进入一级吸收塔和二级吸收塔，一级吸收塔内设有水喷淋装置，去除恶臭及有机废气中易溶于水的成分，如NH3、三甲胺和H2S等；然后进入二级吸收塔，在吸收塔内复合吸收剂和吸附剂的耦合作用下被充分吸收和吸附后排出。该方法复合吸收剂和吸附剂互相促进，复合吸收剂中的活性成分及吸附剂使用量少，效率高、成本低，操作简单，可用于化工、家具、污水处理厂、畜禽养殖厂、饲料加工厂等企业产生的恶臭及有机废气治理，具有广泛应用前景。

Description

一种强化吸收/吸附耦合的恶臭及有机废气治理方法
技术领域
本发明涉及恶臭及有机废气治理领域，具体涉及一种强化吸收/吸附耦合的恶臭及有机废气治理方法。
背景技术
化工、家具、污水处理厂、畜禽养殖厂、饲料加工厂等工业企业在生产过程中会产生恶臭废气，既污染环境，又影响人们生活的舒适度，极易导致社会矛盾冲突。
恶臭废气成分复杂，多数污染物嗅阈值低，包括挥发性有机物(如苯系物)等有机成分，和H2S、NH3等无机成分，其控制可采用吸收法、吸附法、燃烧法、生物法、等离子体法、紫外光解法、光催化及其组合技术等。其中，吸收法和吸附法是目前应用最为广泛的两种恶臭及有机废气治理方法。吸收法是在吸收剂的作用下，利用物理/化学吸收过程将臭气成分去除，具有设备简单、适应性广等优点。水是最廉价易得的吸收剂，水吸收法已在工程上广泛应用，然而，水吸收法对恶臭及有机废气中难溶的有机成分去除效率不高。以活性炭为吸附剂的吸附法同样广泛应用，对恶臭及有机废气的去除效率很高，但工业废气量大面广，治理所需的活性炭的量很大，成本较高，且使用后的活性炭成为危险废物，易造成二次污染。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种强化吸收/吸附耦合的恶臭及有机废气治理方法。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种强化吸收/吸附耦合的恶臭及有机废气治理方法，包括以下步骤：
恶臭及有机废气依次进入一级吸收塔和二级吸收塔；一级吸收塔内设有喷淋装置，去除恶臭及有机废气中易溶于水的成分；然后进入二级吸收塔，在吸收塔内复合吸收剂和吸附剂的耦合作用下被充分吸收和吸附后排出；
所述复合吸收剂包括活性成分、添加剂和水；
所述添加剂为氯化钠、柠檬酸钠、十二烷基苯磺酸钠、正丁醇中的一种或多种；
所述活性成分通过如下方法制备：将原料加热脱水；然后加入酸，并持续搅拌；再加入碱液，持续搅拌得到活性成分。
作为一种优选，所述原料为大豆油、棕榈油、玉米油、花生油、橄榄油、菜籽油、红花籽油、葵花籽油、芥花籽油、沙棘籽油、茶油、美藤果油、亚麻油、阿甘油、核桃油的一种或多种。
作为一种优选，所述加热脱水的温度为50-150℃，加热脱水的时间为0.5-5h。第一次和第二次所述搅拌温度均为20-100℃，搅拌时间均为2-10h。
作为一种优选，所述吸附剂为细颗粒多孔材料，包括活性炭、沸石、分子筛中的一种或多种，更优选的，吸附剂为活性炭。
作为一种优选，所述活性炭通过如下方法制备：
第一步，选取生物质、污泥或煤作为原料，制成粉末；
第二步，将原料置于氮气气氛中热解，得到热解炭；
第三步，将热解炭在氧化性气体的作用下进行物理活化，得到活性炭；
第四步，将活性炭置于氮气气氛中高温处理，冷却后研磨。
作为一种优选，第一步中，所述生物质为秸秆、木头、竹子、果壳、锯末中的一种或多种。
作为一种优选，第二步中，所述热解温度为500-700℃，热解时间为1-5h。
作为一种优选，第三步中，所述氧化性气体包括H2O、CO2、氧气中的一种或多种；所述活化温度为600-900℃，所述活化时间为1-3h。
作为一种优选，第四步中，所述高温处理温度为600-800℃，高温处理时间为1-3h，目的是利用高温气流去除表面官能团，尤其是含氧官能团，以提高活性炭的疏水性能。研磨后活性炭颗粒粒径<200目。
作为一种优选，所述活性炭添加量满足每升复合吸收剂添加0.1-5g活性炭。
作为一种优选，复合吸收剂中活性成分的比例为0.01％-1％，添加剂的比例为0.01％-5％，剩余为水；上述比例为质量比。
作为一种优选，所述一级吸收塔为喷淋塔，包括进气口、三层喷淋装置、除雾器、排气口、水泵。恶臭及有机废气通过吸收塔下部进气口进入塔内，水通过三层喷淋装置喷入塔内，在重力的作用下与废气逆向流动，废气与水充分接触并除雾后从排气口排出，喷淋塔底部的水通过水泵循环使用。通过一级吸收塔可以去除恶臭及有机废气中易溶于水的成分，如NH3、三甲胺和H2S等。
作为一种优选，所述二级吸收塔为填料塔，包括进气口、拉西环填料、喷淋装置、除雾器、排气口、循环泵；恶臭及有机废气通过吸收塔下部进气口进入塔内，所述复合吸收剂和吸附剂充分混合后形成悬浊液，通过吸收塔上部的喷淋装置进入塔内，废气与复合吸收剂、吸附剂逆向流动，充分作用并除雾后从排气口排出，塔底的复合吸收剂和吸附剂通过循环泵循环使用。
采用两级吸收，第一级吸收去除了恶臭及有机废气中较易溶于水的成分NH3、三甲胺和H2S，避免了其对第二级吸收塔中复合吸收剂pH值的影响，有利于复合吸收剂对难溶有机物的高效吸收去除。
第二级吸收中，复合吸收剂中的活性成分可以有效降低水的表面张力，而且当溶液浓度达到临界胶束浓度时，溶液中胶团大量产生，有利于有机物进入到胶团内部，从而显著增强有机物在水中的溶解性能。添加剂氯化钠具有助洗功能，有利于胶束的形成，从而进一步促进有机物的吸收。细颗粒多孔材料具有发达的孔隙，在复合吸收剂中均匀分散，与恶臭及有机废气充分接触，有机物会部分吸附在多孔材料上，从而进一步提高有机物的去除率。对活性炭进行表面处理，提高其疏水性能，减少了水在活性炭上的竞争吸附，提高其使用寿命。使用后的吸附剂可回收并加热再生。
复合吸收剂和吸附剂存在耦合作用，彼此促进。在复合吸收剂中加入细颗粒多孔材料吸附剂，由于颗粒物的穿梭效应，气泡附近的液膜层厚度变薄，减小了液膜传质阻力，从而提高气液传质速率，实现有机物增溶。此外，复合吸收剂中的活性成分可对活性炭进行表面改性，提高其表面疏水性，通过疏水作用及电子供体受体相互作用增强对有机物的吸附。
总的来说，本发明具有如下优点：
1、本发明所得复合吸收剂制备过程简单、原料来源广泛，对恶臭及有机废气中难溶于水的有机物吸收去除效率高。
2、本发明采用两级吸收法，第一级去除恶臭及有机废气中较易溶于水的成分如NH3、三甲胺和H2S等，第二级深度脱除难溶成分，可避免NH3和H2S对难溶成分增溶的不利影响。
3、本发明采用强化吸收/吸附耦合的方法，复合吸收剂和吸附剂互相促进，吸附剂及复合吸收剂中的活性成分使用量少，效率高、成本低、操作简单，可用于化工、家具、污水处理厂、畜禽养殖厂、饲料加工厂等企业产生的恶臭及有机废气治理，具有广泛应用前景。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。
实施例一
一种强化吸收/吸附耦合的恶臭及有机废气治理方法，恶臭及有机废气依次进入一级吸收塔和二级吸收塔，一级吸收塔内设有水喷淋装置，去除恶臭及有机废气中较易溶于水的成分，如NH3、三甲胺和H2S等；然后进入二级吸收塔，在吸收塔内复合吸收剂和吸附剂的耦合作用下被充分吸收和吸附后排出。
一级吸收塔为喷淋塔，包括进气口、三层喷淋装置、除雾器、排气口、水泵。恶臭及有机废气通过吸收塔下部进气口进入塔内，水通过三层喷淋装置喷入塔内，在重力的作用下与废气逆向流动，废气与水充分接触并除雾后从排气口排出，喷淋塔底部的水通过水泵循环使用。
二级吸收塔为填料塔，包括进气口、拉西环填料、喷淋装置、除雾器、排气口、循环泵。恶臭及有机废气通过吸收塔下部进气口进入塔内，复合吸收剂和吸附剂充分混合后形成悬浊液，通过吸收塔上部的喷淋装置进入塔内，废气与复合吸收剂、吸附剂逆向流动，充分作用经除雾后从排气口排出，塔底的复合吸收剂和吸附剂通过循环泵循环使用。
复合吸收剂由活性成分、添加剂和水组成。
活性成分通过如下方法制备：
第一步，将原料加热脱水；
第二步，加入酸到原料中，持续搅拌，防止局部过热；
第三步，加入碱液，持续搅拌，得到活性成分。
第一步中，加热温度为130℃，加热时间为3h，第二步和第三步中所述搅拌温度为30℃，搅拌时间为5h。
吸附剂为活性炭，通过如下方法制备：
第一步，选取生物质为原料，制成粉末；
第二步，将原料置于惰性气体氮气中600℃下热解1h，得到热解炭；
第三步，将热解炭在氧化性气体的作用下进行物理活化，得到活性炭；
第四步，将活性炭置于惰性气体中高温处理，冷却后研磨。
第三步中，氧化性气体包括CO2，活化温度为800℃，活化时间为1h。
第四步中，处理温度为700℃，处理时间为1h，目的是利用高温气流去除表面官能团，尤其是含氧官能团，以提高活性炭的疏水性能。研磨后活性炭颗粒粒径<200目。
复合吸收剂中活性成分的原料为棕榈油，添加剂为氯化钠，复合吸收剂中活性成分比例为0.03％，NaCl比例为1％，剩余为水。活性炭原料为椰壳。二级吸收塔吸收/吸附耦合操作条件：液气比10L/m3，活性炭3g/L，温度20℃。模拟的废气组成为：甲苯浓度130ppm，NH3浓度350ppm，三甲胺浓度150ppm。实测效果：甲苯去除率高于90％，NH3去除率高于98％，三甲胺去除率高于95％。
实施例二
复合吸收剂中活性成分原料为大豆油，添加剂为氯化钠，复合吸收剂中活性成分比例为0.03％，NaCl比例为1％，剩余为水。活性炭原料为椰壳。二级吸收塔吸收/吸附耦合操作条件：液气比10L/m3，活性炭3g/L，温度20℃。模拟的废气组成为：甲苯浓度130ppm，NH3浓度350ppm，三甲胺浓度150ppm。实测效果：甲苯去除率高于85％，NH3去除率高于95％，三甲胺去除率高于92％。
本实施例未实施部分同实施例一。
实施例三
复合吸收剂中活性成分原料为棕榈油，添加剂为氯化钠，复合吸收剂中活性成分比例为0.01％，NaCl比例为1％，剩余为水。活性炭原料为椰壳。二级吸收塔吸收/吸附耦合操作条件：液气比10L/m3，活性炭3g/L，温度20℃。模拟的废气组成为：甲苯浓度130ppm，NH3浓度350ppm，三甲胺浓度150ppm。实测效果：甲苯去除率高于80％，NH3去除率高于95％，三甲胺去除率高于92％。
本实施例未实施部分同实施例一。
对比例一
复合吸收剂中活性成分的原料为棕榈油，添加剂为氯化钠，复合吸收剂中活性成分比例为0.03％，NaCl比例为1％，剩余为水。二级吸收塔操作条件：液气比10L/m3，温度20℃。模拟的废气组成为：甲苯浓度130ppm，NH3浓度350ppm，三甲胺浓度150ppm。实测效果：甲苯去除率高于70％，NH3去除率高于90％，三甲胺去除率高于90％。
本对比例未实施部分同实施例一。
对比例二
吸收剂中活性成分比例为0，NaCl比例为1％，剩余为水。活性炭原料为椰壳。二级吸收塔操作条件：液气比10L/m3，活性炭3g/L，温度20℃。模拟的废气组成为：甲苯浓度130ppm，NH3浓度350ppm，三甲胺浓度150ppm。实测效果：甲苯去除率高于75％，NH3去除率高于90％，三甲胺去除率高于90％。
本对比例未实施部分同实施例一。
上述实施例为发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种强化吸收/吸附耦合的恶臭及有机废气治理方法，其特征在于包括以下步骤：
恶臭及有机废气依次进入一级吸收塔和二级吸收塔；一级吸收塔内设有喷淋装置，去除恶臭及有机废气中易溶于水的成分；然后进入二级吸收塔，在吸收塔内复合吸收剂和吸附剂的耦合作用下被充分吸收和吸附后排出；
所述复合吸收剂包括活性成分、添加剂和水；
所述添加剂为氯化钠；
所述活性成分通过如下方法制备：将原料加热脱水；然后加入酸，并持续搅拌；再加入碱液，持续搅拌得到活性成分；
所述复合吸收剂中活性成分的比例为 0.01%-1%，添加剂的比例为 0.01%-5%，剩余为水；
所述原料为大豆油、棕榈油、玉米油、花生油、橄榄油、菜籽油、红花籽油、葵花籽油、芥花籽油、沙棘籽油、茶油、美藤果油、亚麻油、阿甘油、核桃油的一种或多种；
活性成分的制备中，加热脱水温度为 50-150℃，加热脱水时间为 0.5-5h，第一次和第二次搅拌温度均为 20-100℃，搅拌时间均为 2-10h。
2.根据权利要求1所述的强化吸收/吸附耦合的恶臭及有机废气治理方法， 其特征在于：所述吸附剂为细颗粒多孔材料，包括活性炭、沸石、分子筛中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的强化吸收/吸附耦合的恶臭及有机废气治理方法，其特征在于：所述活性炭通过如下方法制备：
第一步，选取生物质作为原料，制成粉末；
第二步，将原料置于氮气气氛中热解，得到热解炭；
第三步，将热解炭在氧化性气体的作用下进行物理活化，得到活性炭；
第四步，将活性炭置于氮气气氛中高温处理，冷却后研磨。
4.根据权利要求3所述的强化吸收/吸附耦合的恶臭及有机废气治理方法，其特征在于：
第一步中，所述生物质为秸秆、木头、竹子、果壳、锯末中的一种或多种；
第二步中，热解温度为 500-700℃，热解时间为 1-5h；
第三步中，所述氧化性气体包括H2O、CO2、氧气中的一种或多种；活化温度为 600-900℃，活化时间为 1-3h；
第四步中，高温处理温度为 600-800℃，高温处理时间为 1-3h。
5.根据权利要求2所述的强化吸收/吸附耦合的恶臭及有机废气治理方法， 其特征在于：所述活性炭添加量为满足每升复合吸收剂添加 0.1-5g 活性炭。
6.根据权利要求1所述的强化吸收/吸附耦合的恶臭及有机废气治理方法， 其特征在于：
所述一级吸收塔为喷淋塔，包括进气口、三层喷淋装置、除雾器、排气口、水泵；恶臭及有机废气通过吸收塔下部进气口进入塔内，水通过三层喷淋装置喷入塔内，在重力的作用下与废气逆向流动，废气与水充分接触并除雾后从排气口排出，喷淋塔底部的水通过水泵循环使用；
所述二级吸收塔为填料塔，包括进气口、拉西环填料、喷淋装置、除雾器、排气口、循环泵；恶臭及有机废气通过吸收塔下部进气口进入塔内，所述复合吸收剂和吸附剂充分混合后形成悬浊液，通过吸收塔上部的喷淋装置进入塔内，废气与复合吸收剂、吸附剂逆向流动，充分作用并除雾后从排气口排出，塔底的复合吸收剂和吸附剂通过循环泵循环使用。
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