一種光輻射氯原子和羥基脫除廢氣中VOCs的方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發明提供了一種光輻射氯原子和羥基脫除廢氣中VOCs的方法及裝置，該方法是采用紫外光輻射分解次氯酸產生氯原子和羥基作為VOCs的氧化劑，在光解吸附床中氧化脫除煙氣中的VOCs。該系統具有極強的氧化性，能夠實現100％的VOCs脫除率，且脫除過程無二次污染，具有廣闊的市場應用前景。
【專利說明】
-種光福射氯原子和哲基脫除廢氣中VOCs的方法及裝置
技術領域
[0001] 本發明設及燃燒煙氣污染物控制領域，具體設及一種光福射氯原子和徑基脫除廢 氣中VOCs的方法及裝置。
【背景技術】
[0002] VOCs是揮發性有機化合物(Volatile Organic Compounds)的英文縮寫。大量研究 表明，VOCs通過呼吸道和皮膚進入人體后，能給人的呼吸、血液、肝臟等器官造成暫時性和 永久性病變(例如會引發各種血液病和癌癥）。工業生產中會產生各種有機物廢氣，主要包 括各種控類、醇類、醒類、酸類、酬類和胺類等，運些有機廢氣會造成大氣污染，危害人體健 康。隨著經濟的快速發展和人們環保意識的提高，尾氣中VOCs脫除問題越來越受到人們的 關注。同時國家也制定了相應的法律法規對VOCs的排量作了嚴格的限制。研究開發VOCs的 高效脫除技術已成為世界各國關注的熱點問題。
[0003] 在過去的幾十年中，國內外研究人員對廢氣中VOCs脫除問題作了大量的研究并開 發了多種VOCs脫除方法。按照脫除的基本原理，廢氣VOCs脫除方法主要包括冷凝回收法、吸 收法、直接燃燒法、催化燃燒法和吸附法等。冷凝回收法適用于有機廢氣濃度高、溫度低、風 量小的工況，需要附屬冷凍設備，主要應用于制藥、化工行業，而印刷企業較少采用，應用范 圍受到局限。吸收法常用的是物理吸收，即將廢氣引入吸收液凈化，待吸收液飽和后經加 熱、解析、冷凝回收。運種方法適用于大氣量、低溫度、低濃度的廢氣，但需配備加熱解析回 收裝置，設備體積大、投資較高。直接燃燒法是利用燃氣或燃油等輔助燃料燃燒，將混合氣 體加熱，使有害物質在高溫作用下分解為無害物質。該方法工藝簡單、投資小，適用于高濃 度、小風量的廢氣，但對安全技術、操作要求較高。催化燃燒法是把廢氣加熱經催化燃燒轉 化成無害無臭的二氧化碳和水，運種方法起燃溫度低、節能、凈化率高、操作方便、占地面積 少、適用于高溫或高濃度的有機廢氣，但催化劑容易中毒失活，穩定性差。活性炭吸附法脫 除效率可達95%，設備簡單、投資小，但活性炭更換頻繁，增加了裝卸、運輸、更換等工作程 序，導致運行費用增加。因此，到目前為止，盡管有多種VOCs脫除技術被開發和利用，但每一 種技術幾乎都有應用范圍的限制和有諸多缺點。因此，繼續開發更加經濟有效的VOCs脫除 技術具有重要的現實意義。

【發明內容】

[0004] 針對現有技術中存在不足，本發明提供了一種光福射氯原子和徑基脫除廢氣中 VOCs的方法及裝置。
[0005] 本發明是通過W下技術手段實現上述技術目的的。
[0006] -種光福射氯原子和徑基脫除廢氣中VOCs的裝置，其特征在于:設有一個光解吸 附床，所述光解吸附床為一個密閉的反應器，所述反應器內具有用于盛裝水的產物分離槽， 所述分離槽下部設有產物回收口，所述反應器壁上設有煙氣入口、煙氣出口、氯氣入口、補 液口，所述氯氣入口延伸至反應器內、并與能夠位于液面W下的曝氣管連通，所述反應器內 還設置有裝于側壁上吸附分離柱、裝于反應器頂板上的紫外燈，紫外燈外部套有石英套管， 所述吸附分離柱的表面設有活性碳纖維，吸附分離柱與傳動軸連接、且與反應器側壁轉動 副連接，所述吸附分離柱的下半部分能夠浸泡在液面W下。
[0007] 進一步地，還包括超聲清洗裝置，所述超聲清洗裝置是位于液面W下、且位于吸附 分離柱下部的超聲發射器。
[0008] 進一步地，其特征在于:所述煙氣出口與氯氣分離塔連接，所述氯氣分離塔與煙畫 出口和氯氣入口連通。
[0009] 進一步地，所述吸附分離柱的母線與反應器頂板接觸，兩端面與反應器側壁接觸。
[0010] 進一步地，所述吸附分離柱的數量為1-6個，紫外燈的數量也為多個，且吸附分離 柱(10)與紫外燈間隔設置。
[0011]進一步地，吸附分離柱與紫外燈之間的縱向間距A位于15cm-25cm之間；紫外燈與 紫外燈之間的最佳橫向間距D位于10cm-30cm之間；煙氣入口間距C在15cm-40cm之間；氯氣 曝氣管鼓出的氣泡平均直徑不大于100微米；吸附分離柱母線進入溶液的深度B位于5cm- 10cm;紫外燈及石英套管插入液面W下lOcmW上;超聲發射器與吸附分離柱最底處的端面 保持垂直距離2cm-5cm厘米;吸附分離柱的直徑是30cm-90cm。
[0012] -種光福射氯原子和徑基脫除廢氣中VOCs的方法，其特征在于，包括W下步驟：
[0013] (1)氯氣由氯氣入口通過氯氣曝氣管噴入水中形成次氯酸溶液，吸附分離柱上的 活性碳纖維通過旋轉浸入次氯酸溶液后會在表面上附有次氯酸;在紫外光福射下，吸附分 離柱的活性碳纖維表面的次氯酸分解產生高活性氯原子和徑基；
[0014] (2)含VOCs煙氣從煙氣入口進入光福射吸附洗涂床中并與吸附分離柱上的活性碳 纖維接觸，煙氣中的隸VOCs在吸附分離柱上的活性碳纖維表面與徑基發生氧化反應，生成 有機碳渣和C〇2，
[001引有機碳渣被固定在棘性碳纖維表面，C02伴隨煙氣排入大氣；
[0016] (3)當吸附分離柱繼續旋轉并再次浸入溶液后，吸附在活性碳纖維表面的有機碳 渣脫落后進入溶液，從而完成持續不斷的脫除VOCs和洗涂過程，有機碳渣進入底部的產物 分離槽后，會因自身重力原因下沉分離，被回收利用。
[0017] 進一步地，所述步驟(3)中隸氧化產物脫落是采用超聲波振蕩方式，所述步驟（1) 中還包括采用氯氣分離塔回收氯氣的過程，回收的氯氣再次通過氯氣入口進入曝氣管。
[0018] 進一步地，所述步驟中吸附分離柱呈逆時針方向旋轉，并且吸附分離柱的旋轉切 線速度方向與煙氣流動方向相反。
[0019]進一步地，吸附分離柱的轉速r位于5轉/分鐘-30轉/分鐘之間；煙氣入口溫度不高 于200°C，溶液與煙氣的液氣比為lL/m3-25m3L/m3;氯氣的投加量為0.化(氯氣體積)/m 3(溶 液體積)-5.0L(氯氣體積)/m3(溶液體積)之間，溶液的抑不高于5.5;溶液溫度一般不高于 65°C;紫外光有效福射強度為30yW/cm2-20化W/cm2;紫外光的有效波長應當保持在180nm- 366nm〇
[0020]本發明所述的光福射氯原子和徑基脫除廢氣中VOCs的方法，是采用紫外光福射分 解次氯酸產生氯原子和徑基作為VOCs的氧化劑，在光解吸附床中氧化脫除煙氣中的VOCs。 來自工業裝置含VOCs煙氣從煙氣入口進入光解吸附床中并與吸附分離柱上的活性碳纖維 接觸。氯氣由氯氣入口通過氯氣曝氣管噴入水中形成次氯酸溶液。吸附分離柱上的活性碳 纖維通過旋轉浸入溶液后會在表面上附有次氯酸。在紫外光福射下，吸附分離柱上的活性 碳纖維表面會因次氯酸分解而產生高活性氯原子和徑基。煙氣中的VOCs會在吸附分離柱上 的活性碳纖維表面與徑基發生氧化反應，并且被固定在活性碳纖維表面。當吸附分離柱繼 續旋轉并再次浸入溶液后，吸附在上面的VOCs氧化產物會因為超聲波振蕩脫落后進入溶 液，從而完成持續不斷的脫除VOCs過程。VOCs的氧化產物主要是C〇2和有機碳殘渣沉淀，有 機碳殘渣沉淀進入底部的產物分離槽后會因自身重力原因下沉分離，從而被回收利用，0)2 則伴隨煙氣排入大氣。煙氣中殘留的氯氣會被尾部的氯氣分離塔吸收分離并循環再利用。
[0021] 該系統具有極強的氧化性，能夠實現100%的VOCs脫除率，且脫除過程無二次污 染，具有設備簡單、初投資小、脫VOCs效率高、整個脫除過程無二次污染等諸多優點，具有廣 闊的開發和應用前景。
【附圖說明】
[0022] 圖1為光福射氯原子和徑基的電子自旋共振光譜圖。
[0023] 圖2是本發明中光解吸附床的主視圖及結構示意圖。
[0024] 圖3是本發明中光解吸附床的左視圖及結構示意圖。
[0025] 圖4是本發明中光解吸附床的燈管布置結構示意圖。
[0026] 圖中；
[0027] 1-煙氣入口，2-氯氣入口，3-煙氣出口，4-曝氣管，5-紫外燈，6-產物回收口，7-補 液口，8-產物分離槽，9-氯氣分離塔，10-吸附分離柱，11-反應器，12-超聲清洗裝置，13-超 聲發射器，14-反應器頂板，15-反應器側壁，16-傳動軸。
【具體實施方式】
[0028] 下面結合附圖W及具體實施例對本發明作進一步的說明，但本發明的保護范圍并 不限于此。
[0029] 如圖2所示，本發明所述的光福射氯原子和徑基脫除廢氣中VOCs的裝置，設有一個 光解吸附床，所述光解吸附床為一個密閉的反應器11，所述反應器11內具有用于盛裝水的 產物分離槽8,所述分離槽下部設有產物回收口 6,所述反應器11壁上設有煙氣入口 1、煙氣 出口 3、氯氣入口 2、補液口 7,所述氯氣入口 2延伸至反應器11內、并與能夠位于液面W下的 曝氣管4連通，所述煙氣出口 3與氯氣分離塔9連接，所述氯氣分離塔9與煙畫出口和氯氣入 口 2連通。所述反應器11內還設置有裝于側壁上吸附分離柱10、裝于反應器頂板14上的紫外 燈5，紫外燈5外部套有石英套管，所述吸附分離柱10的表面設有活性碳纖維，吸附分離柱10 與傳動軸16連接、且與反應器側壁15轉動副連接，所述吸附分離柱10的下半部分能夠浸泡 在液面W下。
[0030] 如圖3和圖4所示，所述吸附分離柱10的母線與反應器頂板14保持充分接觸，兩端 面與反應器側壁15保持充分接觸，W防止煙氣從縫隙中逃逸而不是經過活性碳纖維吸附 層。根據煙氣流量和VOCs入口濃度，所述吸附分離柱10的數量可W為1-6個，通常煙氣流量 越大，VOCs入口濃度越高，吸附分離柱數量越多，具體根據現場測試和VOCs的排放要求來確 定吸附分離柱的數量，太少無法滿足脫除效率要求，太多會加大反應器體積，增加系統運行 成本。紫外燈5的數量也為多個，且吸附分離柱10與紫外燈5間隔設置。
[0031] 反應器內還設有超聲清洗裝置12,所述超聲清洗裝置12是位于液面W下、且位于 吸附分離柱10下部的超聲發射器13。吸附在吸附分離柱10上的有機碳殘渣，通過超聲清洗 脫落至溶液中。
[0032] 在光解吸附床中氧化脫除煙氣中的VOCs的具體方法是:氯氣由氯氣入口 2通過曝 氣管4噴入水中形成次氯酸溶液。吸附分離柱10上的活性碳纖維通過旋轉浸入溶液后會在 表面上附有次氯酸。在紫外光福射下，吸附分離柱10上的活性碳纖維表面會因次氯酸分解 而產生高活性氯原子和徑基。圖1所示為采用電子自旋共振光譜儀可測定到紫外光福射氯 氣水溶液中產生了氯原子和徑基。具體過程可用如下的化學反應(1)-(6)表示：
[0039] 來自工業裝置含VOCs煙氣從煙氣入口 1進入光解吸附床中并與吸附分離柱10上的 活性碳纖維接觸。煙氣中的VOCs會在吸附分離柱10上的活性碳纖維表面與徑基發生氧化反 應。具有活潑性質的徑基可氧化脫除煙氣中的單質VOCs,具體過程可用如下的化學反應(7) 表不：
[0040] VOCs+n . 0H一有機碳殘渣kC〇2 (7)
[0041] VOCs的氧化產物主要是C〇2和有機碳殘渣，有機碳渣被固定在活性碳纖維表面，0)2 伴隨煙氣排入大氣。當吸附分離柱10繼續旋轉并再次浸入溶液后，吸附在上面的有機碳渣 會因為超聲波振蕩脫落后進入溶液，從而完成持續不斷的脫除VOCs過程。有機碳殘渣沉淀 進入底部的產物分離槽8后會因自身重力原因下沉分離，從而被回收利用，0)2則伴隨煙氣 排入大氣。煙氣中殘留的氯氣會被尾部的氯氣分離塔9吸收分離并循環再利用。該系統具有 極強的氧化性，能夠實現100%的VOCs脫除率，且脫除過程無二次污染，具有廣闊的市場應 用前景。
[0042] 在光解吸附床內，吸附分離柱10與紫外燈5之間的縱向間距A太大則無法保證光福 射均勻性和福射強度，太小則能耗過高，紫外燈5投入成本大大增加，故吸附分離柱10與紫 外燈5之間的最佳縱向間距A位于15cm-25cm之間。同理，紫外燈5與紫外燈5之間的最佳橫向 間距D位于10cm-30cm之間。煙氣入口 1間距C太大會導致煙氣分布不均勻，太小會造成煙氣 流動素亂，流動阻力增加，故煙氣入口 1最佳間距C在15cm-40cm之間。氯氣曝氣管4鼓出的氣 泡直徑太大無法滿足足夠的氣液接觸面積，故氯氣曝氣管4鼓出的氣泡平均直徑不大于100 微米。吸附分離柱10母線進入溶液的垂直距離或深度B太小無法提供足夠的活性炭纖維潤 濕面積，太長則會降低轉動和VOCs捕捉效率，因此吸附分離柱10母線進入溶液的最佳垂直 距離或深度B應當位于5畑1-10畑1。紫外燈5及石英套管應當插入液面W下lOcmW上，W保證 紫外燈5在高溫煙氣沖刷下獲得高效的液相冷卻效果，液體冷卻效率要遠遠高于煙氣冷卻 效果。超聲發射器13與吸附分離柱10最底處的端面保持垂直距離2cm-5cm厘米，因為太近會 引發空泡效應，破壞超聲探頭，太遠則降低了清洗振蕩效果。吸附分離柱10必須呈逆時針方 向旋轉，并且吸附分離柱10的旋轉切線速度方向與煙氣流動方向相反，運樣可W保證與煙 氣氣流呈逆流方向，從而強化傳熱傳質，提高捕捉效率。吸附分離柱10的直徑太小會導致活 性碳針維鋪設面積太小，捕捉面積和效率下降，而直徑太大則增加了反應器體積，故吸附分 離柱10的最佳直徑是30cm-90cm。吸附分離柱10轉速越低，單次旋轉捕捉和反應時間越長， 單次脫除效果提高，但轉速太低會導致系統整體脫除效率下降，因此吸附分離柱10的最佳 轉速r位于5轉/分鐘-30轉/分鐘之間，具體還需要根據現場排放要求和脫除效率來確定最 優化的轉速。
[0043] 煙氣入口 1溫度太高會導致紫外燈5工作效率大大下降，增加溶液的冷卻難度，降 低氯氣的溶解度和利用率，并加劇次氯酸的自分解，故煙氣入口 1溫度不能高于200°C。溶液 與煙氣的液氣比太高會導致單位反應器的煙氣處理量大幅度增加，進而導致脫除效率下 降，而溶液與煙氣的液氣比太低則會導致反應器無法充分利用，利用率降低，故溶液與煙氣 的最佳液氣比為lL/m3-25L/m3。氯氣投加量提高可提高溶液中次氯酸的濃度，促進氯原子和 徑基產率提高，從而提高VOCs的脫除效率，但投加量太高會導致尾氣中氯氣的逃逸量大大 提高，從而增加尾部氯氣分離塔的分離難度和成本，因而氯氣的最佳投加量為0.化(氯氣體 積)/V (溶液體積)-5.化(氯氣體積)/V (溶液體積)之間。溶液的抑太高會加速次氯酸自分 解，故一般不高于5.5。溶液溫度太高會導致次氯酸加速自分解，并且降低VOCs的溶解度，從 而降低脫除效率，故溶液溫度一般不高于65°C。煙氣中VOCs的濃度超過lOOOmg/m3時會達不 到脫除要求，故煙氣中VOCs濃度應當低于lOOOmg/m3。紫外光福射強度太低無法滿足福射要 求，太高會導致系統能耗大大提高，故紫外光有效福射強度為50yW/cm2-500yW/cm2。紫外線 波長越短，福射出的光子能量越高，光解次氯酸的能力越強，但此時紫外光的傳播能力很 低，即處理能力有限，相反紫外光波長越長，光子分解次氯酸的能力下降，但有效傳播距離 增加，即處理能力上升，因此紫外光的有效波長應當保持在160nm-280nm。
[0044] 實施例1:
[0045] 吸附分離柱10與紫外燈5之間的縱向間距A為20cm，紫外燈5與紫外燈5之間的橫向 間距D為20cm，煙氣入口 1間距C為25畑1，氯氣曝氣管4鼓出的小氣泡平均直徑為50微米，吸附 分離柱10母線進入溶液的垂直距離或深度B為7畑1，紫外燈5及石英套管插入液面W下15畑1， 超聲發射器13與吸附分離柱10最底處的端面保持垂直距離為3cm，吸附分離柱10呈逆時針 方向旋轉，吸附分離柱10的直徑是50cm，轉速r是15轉/分鐘。煙氣入口 1溫度為120°C，液氣 比為化/V，氯氣的投加量為2.化(氯氣體積)/V (溶液體積），溶液pH為4.5，溶液溫度為45 °C，煙氣中VOCs濃度為lOOmg/m3，紫外光福射強度為100yW/cm2，紫外線波長為254nm。在小型 實驗系統上的結果為:脫VOCs效率達到58.6%。
[0046] 實施例2:
[0047] 吸附分離柱10與紫外燈5之間的縱向間距A為20cm，紫外燈5與紫外燈5之間的橫向 間距D為20cm，煙氣入口 1間距C為25畑1，氯氣曝氣管4鼓出的小氣泡平均直徑為50微米，吸附 分離柱10母線進入溶液的垂直距離或深度B為7畑1，紫外燈5及石英套管插入液面W下15畑1， 超聲發射器13與吸附分離柱10最底處的端面保持垂直距離為3cm，吸附分離柱10呈逆時針 方向旋轉，吸附分離柱10的直徑是50cm，轉速r是15轉/分鐘。煙氣入口 1溫度為120°C，液氣 比為化/V，氯氣的投加量為3.化(氯氣體積)/V (溶液體積），溶液pH為4.5，溶液溫度為45 °C，煙氣中VOCs濃度為lOOmg/m3，紫外光福射強度為150yW/cm2，紫外線波長為254nm。在小型 實驗系統上的結果為:脫VOCs效率達到69.8%。
[004引實施例3:
[0049]吸附分離柱10與紫外燈5之間的縱向間距A為20cm，紫外燈5與紫外燈5之間的橫向 間距D為20cm，煙氣入口 1間距C為25畑1，氯氣曝氣管4鼓出的小氣泡平均直徑為50微米，吸附 分離柱10母線進入溶液的垂直距離或深度B為7畑1，紫外燈5及石英套管插入液面W下15畑1， 超聲發射器13與吸附分離柱10最底處的端面保持垂直距離為3cm，吸附分離柱10呈逆時針 方向旋轉，吸附分離柱10的直徑是50cm，轉速r是15轉/分鐘。煙氣入口 1溫度為120°C，液氣 比為化/V，氯氣的投加量為1.化(氯氣體積)/V (溶液體積），溶液pH為4.5，溶液溫度為45 °C，煙氣中VOCs濃度為lOOmg/m3，紫外光福射強度為200yW/cm2，紫外線波長為254nm。在小型 實驗系統上的結果為:脫VOCs效率達到88.8%。
[(K)加]實施例4:
[0051]吸附分離柱10與紫外燈5之間的縱向間距A為20cm，紫外燈5與紫外燈5之間的橫向 間距D為20cm，煙氣入口 1間距C為25畑1，氯氣曝氣管4鼓出的小氣泡平均直徑為50微米，吸附 分離柱10母線進入溶液的垂直距離或深度B為7畑1，紫外燈5及石英套管插入液面W下15畑1， 超聲發射器13與吸附分離柱10最底處的端面保持垂直距離為3cm，吸附分離柱10呈逆時針 方向旋轉，吸附分離柱10的直徑是50cm，轉速r是15轉/分鐘。煙氣入口 1溫度為120°C，液氣 比為化/V，氯氣的投加量為3.化(氯氣體積)/V (溶液體積），溶液pH為4.5，溶液溫度為45 °C，煙氣中VOCs濃度為lOOmg/m3，紫外光福射強度為200yW/cm2，紫外線波長為185nm。在小型 實驗系統上的結果為:脫VOCs效率達到96.6%。
[0化2] 實施例5:
[0053]吸附分離柱10與紫外燈5之間的縱向間距A為20cm，紫外燈5與紫外燈5之間的橫向 間距D為20cm，煙氣入口 1間距C為25畑1，氯氣曝氣管4鼓出的小氣泡平均直徑為50微米，吸附 分離柱10母線進入溶液的垂直距離或深度B為7畑1，紫外燈5及石英套管插入液面W下15畑1， 超聲發射器13與吸附分離柱10最底處的端面保持垂直距離為3cm，吸附分離柱10呈逆時針 方向旋轉，吸附分離柱10的直徑是50cm，轉速r是15轉/分鐘。煙氣入口 1溫度為120°C，液氣 比為化/V，氯氣的投加量為3.化(氯氣體積)/V (溶液體積），溶液pH為4.5，溶液溫度為45 °C，煙氣中VOCs濃度為lOOmg/m3，紫外光福射強度為300yW/cm2，紫外線波長為185nm。在小型 實驗系統上的結果為:脫VOCs效率達到100 %。
[0化4] 實施例6:
[0055]吸附分離柱10與紫外燈5之間的縱向間距A為20cm，紫外燈5與紫外燈5之間的橫向 間距D為20cm，煙氣入口 1間距C為25畑1，氯氣曝氣管4鼓出的小氣泡平均直徑為50微米，吸附 分離柱10母線進入溶液的垂直距離或深度B為7畑1，紫外燈5及石英套管插入液面W下15畑1， 超聲發射器13與吸附分離柱10最底處的端面保持垂直距離為3cm，吸附分離柱10呈逆時針 方向旋轉，吸附分離柱10的直徑是50cm，轉速r是15轉/分鐘。煙氣入口 1溫度為120°C，液氣 比為化/V，氯氣的投加量為3.化(氯氣體積)/V (溶液體積），溶液pH為4.5，溶液溫度為45 °C，煙氣中VOCs濃度為lOOmg/m3，紫外光福射強度為200yW/cm2，紫外線波長為185nm。在小型 實驗系統上的結果為:脫VOCs效率達到91.6%
[0化6] 實施例7:
[0057]吸附分離柱10與紫外燈5之間的縱向間距A為20cm，紫外燈5與紫外燈5之間的橫向 間距D為20cm，煙氣入口 1間距C為25畑1，氯氣曝氣管4鼓出的小氣泡平均直徑為50微米，吸附 分離柱10母線進入溶液的垂直距離或深度B為7畑1，紫外燈5及石英套管插入液面W下15畑1， 超聲發射器13與吸附分離柱10最底處的端面保持垂直距離為3cm，吸附分離柱10呈逆時針 方向旋轉，吸附分離柱10的直徑是50cm，轉速r是15轉/分鐘。煙氣入口 1溫度為120°C，液氣 比為化/V，氯氣的投加量為1.化(氯氣體積)/V (溶液體積），溶液pH為4.5，溶液溫度為45 °C，煙氣中VOCs濃度為200mg/m3，紫外光福射強度為200yW/cm2，紫外線波長為185nm。在小型 實驗系統上的結果為:脫VOCs效率達到90.9%
[0化引實施例8:
[0059] 吸附分離柱10與紫外燈5之間的縱向間距A為20cm，紫外燈5與紫外燈5之間的橫向 間距D為20cm，煙氣入口 1間距C為25畑1，氯氣曝氣管4鼓出的小氣泡平均直徑為50微米，吸附 分離柱10母線進入溶液的垂直距離或深度B為7畑1，紫外燈5及石英套管插入液面W下15畑1， 超聲發射器13與吸附分離柱10最底處的端面保持垂直距離為3cm，吸附分離柱10呈逆時針 方向旋轉，吸附分離柱10的直徑是50cm，轉速r是15轉/分鐘。煙氣入口 1溫度為120°C，液氣 比為10L/V，氯氣的投加量為1.化(氯氣體積)/V (溶液體積），溶液抑為4.5，溶液溫度為45 °C，煙氣中VOCs濃度為300mg/m3，紫外光福射強度為200yW/cm2，紫外線波長為185nm。在小型 實驗系統上的結果為:脫VOCs效率達到80.5%
[0060] 經過W上實施例的綜合對比可知，實施例5具有最佳的脫除效果，VOCs的脫除效率 達到100%，可作為最佳實施例參照使用。
[0061] 所述實施例為本發明的優選的實施方式，但本發明并不限于上述實施方式，在不 背離本發明的實質內容的情況下，本領域技術人員能夠做出的任何顯而易見的改進、替換 或變型均屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1. 一種光輻射氯原子和羥基脫除廢氣中VOCs的裝置，其特征在于:設有一個光解吸附 床，所述光解吸附床為一個密閉的反應器（11)，所述反應器（11)內具有用于盛裝水的產物 分離槽(8)，所述分離槽下部設有產物回收口（6)，所述反應器（11)壁上設有煙氣入口（1)、 煙氣出口（3)、氯氣入口（2)、補液口（7)，所述氯氣入口（2)延伸至反應器（11)內、并與能夠 位于液面以下的曝氣管（4)連通，所述反應器（11)內還設置有裝于側壁上的吸附分離柱 (10)、裝于反應器頂板(14)上的紫外燈(5)，紫外燈(5)外部套有石英套管，所述吸附分離柱 (10)的表面設有活性碳纖維，吸附分離柱（10)與傳動軸（16)連接、且與反應器側壁（15)轉 動副連接，所述吸附分離柱(10)的下半部分浸泡在液面以下。2. 根據權利要求1所述的光輻射氯原子和羥基脫除廢氣中VOCs的裝置，其特征在于:還 包括超聲清洗裝置（12)，所述超聲清洗裝置（12)是位于液面以下、且位于吸附分離柱（10) 下部的超聲發射器(13)。3. 根據權利要求1所述的光輻射氯原子和羥基脫除廢氣中VOCs的裝置，其特征在于:所 述煙氣出口（3)與氯氣分離塔(9)連接，所述氯氣分離塔(9)與煙囪出口和氯氣入口（2)連 通。4. 根據權利要求1所述的光輻射氯原子和羥基脫除廢氣中VOCs的裝置，其特征在于:所 述吸附分離柱(10)的母線與反應器頂板(14)接觸，兩端面與反應器側壁(15)接觸。5. 根據權利要求1所述的光輻射氯原子和羥基脫除廢氣中VOCs的裝置，其特征在于:所 述吸附分離柱（10)的數量為1-6個，紫外燈(5)的數量也為多個，且吸附分離柱（10)與紫外 燈(5)間隔設置。6. 根據權利要求1所述的光輻射氯原子和羥基脫除廢氣中VOCs的裝置，其特征在于:吸 附分離柱（10)與紫外燈(5)之間的縱向間距A位于15cm-25cm之間；紫外燈(5)與紫外燈(5) 之間的最佳橫向間距D位于10cm-30cm之間；煙氣入口（1)間距C在15cm_40cm之間；氯氣曝氣 管（4)鼓出的氣泡平均直徑不大于100微米；吸附分離柱（10)母線進入溶液的深度B位于 5cm-l〇 Cm;紫外燈(5)及石英套管插入液面以下10cm以上;超聲發射器（13)與吸附分離柱 (10)最底處的端面保持垂直距離2cm-5cm厘米;吸附分離柱（10)的直徑是30cm-90 Cm〇7. -種光輻射氯原子和羥基脫除廢氣中VOCs的方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 氯氣由氯氣入口（2)通過氯氣曝氣管（4)噴入水中形成次氯酸溶液，吸附分離柱 (10)上的活性碳纖維通過旋轉浸入次氯酸溶液后會在表面上附有次氯酸;在紫外光輻射 下，吸附分離柱(10)的活性碳纖維表面的次氯酸分解產生高活性氯原子和羥基； (2) 含VOCs煙氣從煙氣入口（1)進入光輻射吸附洗滌床中并與吸附分離柱（10)上的活 性碳纖維接觸，煙氣中的VOCs在吸附分離柱（10)上的活性碳纖維表面與羥基發生氧化反 應，生成有機碳渣和C0 2，化學反應如(7)表示： 有機碳渣被固定在活性碳纖維表面，C02伴隨煙氣排入大氣； (3) 當吸附分離柱（10)繼續旋轉并再次浸入溶液后，吸附在活性碳纖維表面的有機碳 渣脫落后進入溶液，從而完成持續不斷的脫除VOCs和洗滌過程，有機碳渣進入底部的產物 分離槽(8)后，會因自身重力原因下沉分離，被回收利用。8. 根據權利要求1所述的光輻射氯原子和羥基脫除廢氣中VOCs的方法，其特征在于:所 述步驟(3)中VOCs氧化產物脫落是采用超聲波振蕩方式，所述步驟(1)中還包括采用氯氣分 離塔(9)回收氯氣的過程，回收的氯氣再次通過氯氣入口（2)進入曝氣管(4)。9. 根據權利要求1所述的光輻射氯原子和羥基脫除廢氣中VOCs的方法，其特征在于:所 述步驟(2)中吸附分離柱（10)呈逆時針方向旋轉，并且吸附分離柱（10)的旋轉切線速度方 向與煙氣流動方向相反。10. 根據權利要求1所述的光輻射氯原子和羥基脫除廢氣中VOCs的方法，其特征在于： 吸附分離柱（10)的轉速r位于5轉/分鐘-30轉/分鐘之間；煙氣入口（ 1)溫度不高于200°C，溶 液與煙氣的液氣比為1 L/m3-25L/m3;氯氣的投加量為0.3L (氯氣體積)/V (溶液體積)-5.0L (氯氣體積)/m3(溶液體積)之間，溶液的pH不高于5.5;溶液溫度一般不高于65°C;紫外光有 效輻射強度為30yW/cm 2-200yW/cm2;紫外光的有效波長應當保持在180nm-366nm。
【文檔編號】B01D53/44GK105833676SQ201610239751
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月18日
【發明人】劉楊先, 王燕, 王謙, 潘劍鋒, 唐愛坤, 劉勇
【申請人】江蘇大學