專利名稱：一種凈化有害氣體的鐵炭微電解氣固液三相反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種凈化有害氣體的鐵炭微電解氣固液三相反應(yīng)器，特別涉及從氣流中去除烴、醇、醚、醛、酚、酮、酯和胺等揮發(fā)性有機(jī)物，硫化氫、二氧化硫、氮氧化物和氨等無機(jī)物的反應(yīng)器，屬于大氣污染控制和環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
各種有害氣體如烴、醇、醚、醛、酚、酮、酯和胺等揮發(fā)性有機(jī)物，硫化氫、二氧化硫、氮氧化物和氨等無機(jī)物，惡臭氣體，產(chǎn)生于化學(xué)、制藥、噴漆、污水處理站等各種生產(chǎn)過程。這些污染物不僅對人體有害，有些還是致癌物質(zhì)，而且大量排放還對局部區(qū)域環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。但是由于這些氣體或化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不易降解，或閾值較低，水溶性差，給凈化處理帶來很大的困難。 一般地，吸收法是去除這些有害氣體的主要方法之一，但此方法在實際應(yīng)用中面臨的主要問題是液體吸收容量有限，由于相平衡關(guān)系無法完全吸收；特別對溶解度小的氣態(tài)污染物如二氯甲烷和甲苯等有害物吸收時，吸收效果不佳，同時吸收后的溶液如不經(jīng)過進(jìn)一步處理，被吸收處理后的產(chǎn)物又會揮發(fā)出來，將會導(dǎo)致二次污染的產(chǎn)生。因此如何提高吸收液的吸收率，防止二次揮發(fā)的產(chǎn)生是該技術(shù)工業(yè)應(yīng)用過程中急需解決的問題。液相微電解法的基本原理是利用微電解過程在電極表面發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生強(qiáng)氧化自由基OH、HO2和H2O2等，這些強(qiáng)氧化性物質(zhì)與有害物反應(yīng)，最終把有害物轉(zhuǎn)化為無害物。一般微電解法用于化工難降解的廢水處理，在中國專利文獻(xiàn)庫中也對微電解的技術(shù)報道，但文獻(xiàn)都集中在廢水的處理上進(jìn)行應(yīng)用。尚未看到把微電解技術(shù)應(yīng)用于廢氣治理的報道。本發(fā)明的目的是設(shè)計和提供一種凈化有害氣體的鐵炭微電解氣固液三相反應(yīng)器，用于從氣流中除去有害氣體，使氣流中含有的這些有害氣體得到轉(zhuǎn)化和降解，從而達(dá)到有害氣體凈化的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是對現(xiàn)有的背景技術(shù)而提供一種凈化有害氣體的鐵炭微電解氣固液三相反應(yīng)器，其使用簡單方便，效率高，費(fèi)用低廉。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種凈化有害氣體的鐵炭微電解氣固液三相反應(yīng)器，其特征是采用活性炭吸附結(jié)合鐵炭微電解化學(xué)反應(yīng)，其中包括固定相鐵質(zhì)材料作為微電解的陽極和流動相活性炭作為有害物的吸附劑和微電解的陰極，其處理過程是把被處理氣體導(dǎo)入該裝置，使被處理氣體中含有的有害氣體被吸收液吸收和吸收液中的活性炭吸附，然后在由鐵炭組成的微電解作用下，有害氣體發(fā)生氧化還原反應(yīng)，最終使氣流中的有害物被降解，達(dá)到氣體凈化的目的。本發(fā)明所述的一種凈化有害氣體的鐵炭微電解氣固液三相反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)一般為柱狀結(jié)構(gòu)，作為固定電極的鐵質(zhì)材料一般為網(wǎng)狀或規(guī)整填料結(jié)構(gòu)，其凈化效果大體相當(dāng)。網(wǎng)狀電極網(wǎng)孔面積一般為lmm2-2500mm2,網(wǎng)板距離一般為3mm-300mm,網(wǎng)板數(shù)量、網(wǎng)孔和距離可視反應(yīng)器大小和處理氣量選配，規(guī)整填料可根據(jù)塔器化工設(shè)備手冊上的相關(guān)填料結(jié)構(gòu)如拉西環(huán)、鮑爾環(huán)或階梯環(huán)等選配。作為流化態(tài)電極的活性炭一般為球形或柱形，直徑一般為O. lmm-40mm，活性碳在液相的充填率一般為O. 1% -90%，最佳為5% -20 %，具體根據(jù)需處理的有害氣體濃度、處理氣量和處理要求等參數(shù)選定。反應(yīng)器內(nèi)所有固定電極材料應(yīng)在吸收液液面100_以下，以使其起有效作用。廢氣由反應(yīng)器底部通入，經(jīng)過由鐵網(wǎng)或填料與活性炭組成的區(qū)域形成的氣固液三相反應(yīng)區(qū)后，由上部排出。在氣流的作用下，液相中的活性炭處于流化狀態(tài)，與浸在液相中的鐵網(wǎng)或填料不斷接觸，發(fā)生微電解反應(yīng)。液體加液口和氣體出口設(shè)置在反應(yīng)器的上 部，液體排出口和氣體進(jìn)口設(shè)置在反應(yīng)器的下部。反應(yīng)器還可以由上述的多個并聯(lián)或串聯(lián)組成交替工作。鐵質(zhì)材料和活性炭消耗后可定期更換，吸收液也可定期更換。本發(fā)明所述的吸收液一般采用pH值小于7. 5的酸性水溶液，如鹽酸和硫酸，在酸性環(huán)境下的有害物的降解率較高?？商砑右欢康穆然c或硫酸鈉等鹽作為電解質(zhì)，電解質(zhì)質(zhì)量百分比濃度濃度一般為O. 1% -25%。當(dāng)本發(fā)明所述的反應(yīng)器工作時，廢氣由反應(yīng)器底部通入，經(jīng)過由鐵網(wǎng)或填料與活性炭組成的區(qū)域形成的氣固液三相反應(yīng)區(qū)，有害氣體首先被吸收液吸收和活性炭吸附，然后活性炭與反應(yīng)器中的鐵網(wǎng)或填料在構(gòu)成無數(shù)個微電池，發(fā)生電極反應(yīng)，產(chǎn)生了具有強(qiáng)反應(yīng)性的物質(zhì)如oh、ho2等自由基，這些物質(zhì)與溶解在溶液中的和被活性炭吸附的有害物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最終把氣相有害物有效吸收去除。通過液相成分分析，有機(jī)物的主要降解產(chǎn)物為有機(jī)酸，最終可降解為二氧化碳和水；氮氧化物的主要吸收產(chǎn)物為硝酸根離子。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明優(yōu)點在于采用活性炭吸附和微電解反應(yīng)相結(jié)合的方式，使有害氣體通過吸收液時被活性炭吸附，提高了吸收液的吸收能力，進(jìn)一步通過鐵炭微電解化學(xué)反應(yīng)使有害氣體被降解，從而大大提高了吸收效果，也避免了有害物二次揮發(fā)的可能性，特別適用于水溶性不好的有害氣態(tài)污染物如含氯有機(jī)物、甲苯等有機(jī)物的處理，具有處理效率高，操作簡單，可靠實用。


圖I為本發(fā)明所述的一種凈化有害氣體的鐵炭微電解氣固液三相反應(yīng)器實施例I的結(jié)構(gòu)示意圖圖中部件標(biāo)號I為被處理氣體進(jìn)口，2為加液口，3為凈化氣體出口，4為鐵網(wǎng)(從上起共4塊，實際使用時可以根據(jù)處理氣量和裝置變化)，5為活性炭，6為氣體分布器，7為排液口。圖2為本發(fā)明所述的一種凈化有害氣體的鐵炭微電解氣固液三相反應(yīng)器實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖圖中部件標(biāo)號I為被處理氣體進(jìn)口，2為加液口，3為凈化氣體出口，4為活性炭，5為鐵質(zhì)填料，6為氣體分布器，7為排液口。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此。實施例I :實驗裝置采用圖I所示的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，外體材料為聚丙烯，尺寸為120_X 120_X 1000mm,相鄰鐵網(wǎng)距離為50mm,鐵網(wǎng)厚度為2mm,網(wǎng)孔為5_X5mm。作為流動極的活性炭，平均幾何直徑約為1mm，活性碳在液相的充填率約為10%。模擬廢氣由反應(yīng)器底部通入，經(jīng)過氣體分布器和氣固液三相反應(yīng)區(qū)后，由上部排出。實驗條件為吸收液為2%的氯化納水溶液+鹽酸。溶液pH = 3±0. 5。氣體流量2000ml/min，氣體溫度25°C廢氣種類以常見的有表代表性的烴、醇、醚、醛、酚、酮、酯和胺等揮發(fā)性有機(jī)物，硫化氫、二氧化硫、氮氧化物和氨等無機(jī)廢氣烴、醇、醚、醛、酮、酯、二氧化硫和氮氧化物。載氣空氣。實驗結(jié)果如表I所示表I有害物去除效果··
權(quán)利要求
1.一種凈化有害氣體的鐵炭微電解氣固液三相反應(yīng)器，其特征在于所述的反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置由鐵質(zhì)材料作為微電解固定陽極和活性炭作為有害物的吸附劑和微電解陰極的氣固液三相反應(yīng)區(qū)；所述的反應(yīng)器的下部設(shè)置有氣體進(jìn)口和吸收液排液口，反應(yīng)器的上部設(shè)置有氣體出口和進(jìn)液口，反應(yīng)器內(nèi)下部氣體進(jìn)口的上部還設(shè)置有氣體分布器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種凈化有害氣體的鐵炭微電解氣固液三相反應(yīng)器，其特征在于所述的鐵質(zhì)材料固定陽極為網(wǎng)狀，網(wǎng)孔面積為lmm-2500mm2,相鄰網(wǎng)板距離為3_300mm ；所述的活性炭為球形和柱形，直徑為O. lmm-40mm，在液相的充填率為O. 1% -90%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種凈化有害氣體的鐵炭微電解氣固液三相反應(yīng)器，其特征在于所述被的鐵質(zhì)材料固定陽極為化工塔器設(shè)備的相關(guān)通用規(guī)整填料，包括拉西環(huán)、鮑爾環(huán)或階梯環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種凈化有害氣體的鐵炭微電解氣固液三相反應(yīng)器從氣流中去除有害氣體的方法，其特征在于所述的方法的處理過程如下廢氣由反應(yīng)器下部通入，經(jīng)氣流分布器后通過鐵網(wǎng)或填料與活性炭組成的區(qū)域形成的氣固液三相反應(yīng)區(qū)，有害氣體首先被吸收液吸收和活性炭吸付，在氣流的作用下，液相中處于流化狀態(tài)的顆?；钚蕴颗c鐵網(wǎng)和填料不斷接觸，發(fā)生微電解化學(xué)反應(yīng)，最終把氣流中的有害物有效吸收去除，凈化后氣體從所述的裝置上部排出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述的吸收液采用pH值小于7.5的鹽酸或硫酸水溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于所述的吸收液添加一定量的氯化鈉或硫酸鈉，電解質(zhì)質(zhì)量百分比濃度濃度一般為O. 1% -25%。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述被有害氣體為一種或兩種以上的混合烴、醇、醚、醒、酮、酯、胺、硫化氫、二氧化硫、氮氧化物、氨。
全文摘要
一種凈化有害氣體的鐵炭微電解氣固液三相反應(yīng)器，其處理過程是把被處理氣體由裝置底部通入，經(jīng)過由鐵網(wǎng)或填料與活性炭顆粒組成的區(qū)域形成的氣固液三相反應(yīng)區(qū)，有害氣體首先被液相吸收和活性炭吸付，然后活性炭與裝置中的鐵網(wǎng)或填料在構(gòu)成無數(shù)個微電池，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)使有害氣體被降解，最終把氣流中有害物有效吸收去除。從而大大提高了吸收效果，也避免了污染物二次揮發(fā)的可能性，特別適用于水溶性不好的有害氣態(tài)污染物如含氯有機(jī)物的處理，具有處理效率高、操作簡單、可靠實用的特點。
文檔編號B01D53/76GK102872701SQ20121039256
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月3日
發(fā)明者黃立維 申請人:黃立維