專利名稱：有機(jī)廢氣微乳吸收劑及其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于大氣污染控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及有機(jī)廢氣微乳吸收劑及其制備方法 和利用其凈化含苯系物、酯類、多環(huán)芳烴、醛酮醇類、商代烴、有機(jī)硫化物和氯化物等工業(yè)有 機(jī)廢氣的方法。
背景技術(shù)：
大氣污染是我國目前最突出的環(huán)境問題之一，揮發(fā)性有機(jī)廢氣(VOCs)是大氣污 染物的重要來源，包括苯系物、酯類、多環(huán)芳烴、醛酮醇類、鹵代烴、有機(jī)硫化物和氯化物等 揮發(fā)性有機(jī)物以及惡臭。有機(jī)廢氣產(chǎn)生量大面廣，涉及家具、各種噴涂、制鞋、印刷、電子和 材料等行業(yè)。大多VOCs具有“三致”(致癌、致畸、致突變)效應(yīng)和遺傳毒性，直接危害人類 和其他生物等生命健康，如三苯(苯、甲苯、二甲苯)類對人體的神經(jīng)及造血系統(tǒng)造成極大 的危害。不同成分的有機(jī)廢氣的治理方法也不同，迄今為止，控制揮發(fā)有機(jī)污染物的技術(shù)多 達(dá)十余種，傳統(tǒng)方法主要有催化燃燒法、吸附法和生物法等。工業(yè)有機(jī)廢氣成分復(fù)雜，多數(shù) 含有無機(jī)物、塵粒等混合物，有些甚至具有粘性物質(zhì)，上述方法在治理復(fù)雜工業(yè)有機(jī)廢氣時 在技術(shù)或經(jīng)濟(jì)上存在一定的局限性。吸收法在治理復(fù)雜工業(yè)有機(jī)廢氣具有獨(dú)特的優(yōu)勢，可 同時脫除顆粒態(tài)和氣態(tài)的有機(jī)污染物，克服結(jié)垢、堵塞、吸附劑再生、催化劑易中毒、運(yùn)行費(fèi) 用高等缺點(diǎn)。吸收法凈化有機(jī)廢氣具有工藝簡單、投資與運(yùn)行費(fèi)用低和適應(yīng)范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。其 關(guān)鍵之一在于吸收劑的選擇和配方。國內(nèi)在20世紀(jì)70年代末已采用以柴油為主的吸收液 對有機(jī)廢氣進(jìn)行凈化試驗(yàn)，80年代初在工程上得到實(shí)際應(yīng)用。中國專利公開號/專利號CN 86106882BXN 87100454A、ZL 96210998. 3、ZL200710027794. 0 公開了治理有機(jī)廢氣的吸收 齊U，包括環(huán)丁砜、N-甲基吡咯烷酮、二甲基砜、碳酸丙烯酯溶液或其混合物，液體石蠟，柴油 和水(主要為乳液)，乙醇和水，水、檸檬酸鈉或乙酸鈉或檸檬酸鈉+乙酸鈉、助劑等。公開 號CN101259360A、CN101259361A公開一種含苯系物廢氣/有機(jī)廢氣的凈化方法，用表面活 性劑、助表面活性劑和水構(gòu)成的微乳液作為吸收劑吸收治理含有苯系物的廢氣。按表面活 性劑助表面活性劑質(zhì)量比為1 0.1 9的比例稱量混勻，加水配置成治理百分濃度為 10 90%的微乳液。以上吸收劑或吸收液主要來自石油烴及其衍生物，在空氣中飽和蒸汽 壓大或藥劑濃度高，易揮發(fā)造成二次污染。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種能同 時處理多種污染物的有機(jī)廢氣微乳吸收劑，該吸收劑對有機(jī)廢氣的去除效率高，且原料來 源廣泛，投資和運(yùn)行成本低，對于減少和減輕大氣中揮發(fā)性有機(jī)物污染和光化學(xué)煙霧的危 害有著重要意義；本發(fā)明可降低工業(yè)廢氣中的揮發(fā)性有機(jī)物污染的危害。本發(fā)明的另一目的在于提供上述有機(jī)廢氣微乳吸收劑的制備方法。本發(fā)明的再一目的在于提供上述有機(jī)廢氣微乳吸收劑的應(yīng)用。
本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢氣微乳吸收劑，所述有機(jī)廢氣微 乳吸收劑由以下按質(zhì)量百分比計的組分組成水95. 8% 99. 5%表面活性劑0. 01 % 2 %助劑0.05% 2%
無機(jī)鹽0.1% 2%。所述表面活性劑為2-己基-癸基硫酸鈉、2-己基-癸基硫酸鉀、琥珀酸單十八酰 胺磺酸鈉、蓖麻油磺酸鈉、硬脂酸甲酯磺酸鈉或壬酚醚-2-磺酸鈉等等。所述助劑為三乙醇胺、二乙醇胺、聚乙二醇和椰油酰胺單乙醇胺中的一種以上。所述無機(jī)鹽為偏硅酸鈉、硅酸鈉、碳酸鈉、氯化鈉、氯化鉀和氯化銨中的一種以上。上述有機(jī)廢氣微乳吸收劑的制備方法，包括如下步驟將表面活性劑用水進(jìn)行溶 解，得到表面活性劑溶液；將助劑和無機(jī)鹽用水溶解，得到助劑溶液；將表面活性劑溶液和 助劑溶液混合，同時不斷地攪拌均勻，直到澄清透明或半透明得到有機(jī)廢氣微乳吸收劑。上述有機(jī)廢氣微乳吸收劑在工業(yè)有機(jī)廢氣處理的應(yīng)用，包括如下步驟將有機(jī)廢 氣微乳吸收液從吸收塔上端送入吸收塔內(nèi)；將有機(jī)廢氣經(jīng)集氣罩收集后，由風(fēng)機(jī)增壓后由 吸收塔底端進(jìn)入吸收塔，氣液兩相在吸收塔內(nèi)充分接觸，完成吸收反應(yīng)后，得到飽和的有機(jī) 廢氣微乳吸收液；然后將飽和的有機(jī)廢氣微乳吸收液經(jīng)過蒸餾或者萃取，回收有機(jī)廢氣微 乳吸收液中的有用組分，將回收后的殘余液作為吸收液循環(huán)使用，有機(jī)廢氣得到凈化后排 向大氣。所述有用組分為苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、丙酮、醋酸丁酯、醋酸乙酯、丁酮或甲乙 酮。本發(fā)明的原理是本發(fā)明采用的表面活性劑能夠在極低的濃度下達(dá)到很好的吸收 廢氣效果。助劑中的醇/醇胺分子本身的碳?xì)滏溨車小氨健苯Y(jié)構(gòu)(在水分子之間以氫 鍵形成“冰山結(jié)構(gòu)”)，所以醇分子參與表面活性劑膠團(tuán)形成的過程是容易自發(fā)進(jìn)行的自由 能降低過程，溶液中醇的存在就使膠團(tuán)容易形成，CMC降低。本發(fā)明采用無機(jī)鹽對離子型表 面活性劑的影響主要是反離子壓縮了表面活性劑離子頭的離子氛厚度，減少了表面活性劑 離子頭之間的排斥作用，從而使表面活性劑更容易吸附于表面并形成膠團(tuán)，導(dǎo)致溶液的的 表面張力與CMC降低。在有機(jī)廢氣微乳吸收劑吸收廢氣的過程中，助劑和無機(jī)鹽起到了非 常好的增溶作用。本發(fā)明針對家具、各種噴涂、制鞋、印刷、電子和材料等行業(yè)風(fēng)量大、濃度低以有機(jī) 物芳香烴為主要成分并含無機(jī)物、塵粒等難處理的復(fù)雜工業(yè)有毒有害的有機(jī)廢氣，采用表 面活性劑、助劑、無機(jī)鹽組成的微乳液作為吸收劑進(jìn)行吸收凈化工業(yè)有機(jī)廢氣。微乳液是能 自發(fā)形成、各向同性、熱力學(xué)穩(wěn)定的溶液體系，和一般的乳液之間存在著本質(zhì)的區(qū)別。微乳 液體系相比于傳統(tǒng)的膠束體系，能產(chǎn)生超低油-水界面張力，對疏水有機(jī)物的增溶能力更 強(qiáng)。根據(jù)微乳液具有獨(dú)特的增溶極性或非極性物質(zhì)的能力，適合治理各種工業(yè)有機(jī)廢氣。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及有益效果(1)本發(fā)明有機(jī)廢氣微乳吸收劑是為以水為主的微乳液，是熱力學(xué)穩(wěn)定的溶液體 系，濃度低(0.01% 2% )，吸收凈化效率高，吸收劑成本低；(2)本發(fā)明吸收劑較一般的陰離子或非離子表面活性劑具有更強(qiáng)的增溶能力，對苯系物、鹵代烴、醇類、多環(huán)芳烴、有機(jī)硫化物和有機(jī)氯化物都有較大的溶解度；(3) 一般表面活性劑膠束溶液被稀釋至臨界膠束濃度CMC以下增溶能力大大降 低，但是本發(fā)明吸收劑即使被稀釋至很低濃度仍具有很強(qiáng)的增溶作用；(4)能為吸收反應(yīng)提供很大的相界面積，加速吸收反應(yīng)，吸收工藝簡單，操作簡便， 吸收劑易解吸回收有用物質(zhì)；(5)本發(fā)明微乳吸收劑對有機(jī)物溶解度大，不會出現(xiàn)吸收塔結(jié)垢、堵塞現(xiàn)象，也不 會出現(xiàn)對環(huán)境的二次污染現(xiàn)象。(6)本發(fā)明原料來源廣，生產(chǎn)工藝簡單，價格便宜，成本較低。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。有機(jī)廢氣微乳吸收劑的制備步驟如下將表面活性劑用水進(jìn)行溶解，得到表面活性劑溶液；將助劑和無機(jī)鹽用水溶解，得 到助劑溶液；將表面活性劑溶液和助劑溶液混合，同時不斷地攪拌均勻，直到澄清透明或半 透明得到有機(jī)廢氣微乳吸收劑。其粒徑在5 50nm之間，熱力學(xué)穩(wěn)定，能產(chǎn)生超低油-水 界面張力，25°C溫度下測得表面張力為25 35Χ10_3Ν · πΓ1 (相同條件下水的表面張力 72. 3Χ 10, · m—1)。對污染物的增溶量可達(dá)到60%以上。利用有機(jī)廢氣微乳吸附劑處理有機(jī)廢氣的主要參數(shù)與工藝如下吸收塔規(guī)格塔高3. Om,內(nèi)徑0. 8m,填料層高度2. 0m。液氣比1 3L/m3，空塔氣速1 2m/s，每米填料阻力損失約500Pa。將有機(jī)廢氣微乳吸收液從吸收塔上端送入吸收塔內(nèi)；將有機(jī)廢氣經(jīng)集氣罩收集 后，由風(fēng)機(jī)增壓后由吸收塔底端進(jìn)入吸收塔，氣液兩相在吸收塔內(nèi)充分接觸，完成吸收反應(yīng) 后，得到飽和的有機(jī)廢氣微乳吸收液；然后將飽和的有機(jī)廢氣微乳吸收液經(jīng)過蒸餾或者萃 取，回收有機(jī)廢氣微乳吸收液中的有用組分(苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、丙酮、醋酸丁酯、醋 酸乙酯、丁酮或甲乙酮)，將回收后的殘余液作為吸收液循環(huán)使用，有機(jī)廢氣得到凈化后排 向大氣。對于不同類型的有機(jī)廢氣，有機(jī)廢氣微乳吸收劑組成以及凈化效果見以下實(shí)施 例。實(shí)施例1某合成革生產(chǎn)有機(jī)廢氣，其主要有毒有害氣體濃度為甲苯150 250mg/m3，丁酮 100 300mg/m3，丙酮 150 300mg/m3，風(fēng)量為 3000 5000m3/h，溫度40 60°C。未處理的有機(jī)廢氣平均排放濃度為甲苯243. 5mg/m3, 丁酮268. 3mg/m3丙酮 248. 3mg/m3。有機(jī)廢氣微乳吸收劑組成和處理后的有機(jī)廢氣凈化效果見表1。表1實(shí)施例1中有機(jī)廢氣微乳吸收 劑組成和凈化效果 未處理的有機(jī)廢氣平均排放濃度為丙酮375. 6mg/m3,甲乙酮236. 5mg/m3,甲苯 271. 5mg/m3。有機(jī)廢氣微乳吸收劑組成和處理后的有機(jī)廢氣凈化效果見表2。表2實(shí)施例2中有機(jī)廢氣微乳吸收劑組成和凈化效果

實(shí)施例3某石化廠排放的有機(jī)廢氣，其主要有毒有害氣體濃度為苯100 250mg/m3，甲苯 200 550mg/m3，二甲苯 200 300mg/m3，氯苯 100 250mg/m3，風(fēng)量為 2000 3000m3/h， 溫度30 70°C。未處理的有機(jī)廢氣平均排放濃度為苯183. 2mg/m3,甲苯354. 5mg/m3，二甲苯 294. 4mg/m3,氯苯224. 3mg/m3。有機(jī)廢氣微乳吸收劑組成和處理后的有機(jī)廢氣凈化效果見表3。表3實(shí)施例3中有機(jī)廢氣微乳吸收劑組成和凈化效果 實(shí)施例4某人造革生產(chǎn)排放的有機(jī)廢氣，其主要有毒有害氣體濃度為甲苯150 350mg/ m3, 丁酮 300 550mg/m3，二甲苯 100 200mg/m3，風(fēng)量為 2000 4000m3/h，溫度30 70°C。未處理的有機(jī)廢氣平均排放濃度為甲苯248. 4mg/m3, 丁酮448. 5mg/m3, 二甲苯 187. 5mg/m3 ；。有機(jī)廢氣微乳吸收劑組成和處理后的有機(jī)廢氣凈化效果見表4。表4實(shí)施例4中有機(jī)廢氣微乳吸收劑組成和凈化效果 實(shí)施例6某線路板廠排放的三苯廢氣，其主要有毒有害氣濃度為苯20 50mg/m3，甲苯 120 150mg/m3，二甲苯 100 250mg/m3，風(fēng)量為 2000 3000m3/h，溫度50 80°C。未處理的有機(jī)廢氣平均排放濃度為苯23. 6mg/m3，甲苯141. 2mg/m3，二甲苯 192. 5mg/m3。有機(jī)廢氣微乳吸收劑組成和處理后的有機(jī)廢氣凈化效果見表6。
表6實(shí)施例6中有機(jī)廢氣微乳吸收劑組成和凈化效果。
實(shí)施例7某噴涂車間排放的有機(jī)廢氣，其主要有毒有害氣濃度為正己烷100~350mg/m3，庚烷100~300mg/m3，甲苯100~180mg/m3，二甲苯50~150mg/m3，風(fēng)量為2000~3000m3/h，溫度30 80°C。 未處理的有機(jī)廢氣平均排放濃度為正己烷378. 6mg/m3，庚烷223. 6mg/m3,甲苯 158. 7mg/m3，二甲苯102. 5mg/m3。有機(jī)廢氣微乳吸收劑組成和處理后的有機(jī)廢氣凈化效果 見表7。表7實(shí)施例7中有機(jī)廢氣微乳吸收劑組成和凈化效果
溫度30 80°C。未處理的有機(jī)廢氣平均排放濃度為正己烷167. 2mg/m3,乙酯乙酯285. 6mg/m3,乙 酸丁酯182. 3mg/m3。有機(jī)廢氣微乳吸收劑組成和處理后的有機(jī)廢氣凈化效果見表8
表8實(shí)施例8中有機(jī)廢氣微乳吸收劑組成和凈化效果 上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所做的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種有機(jī)廢氣微乳吸收劑，其特征在于所述有機(jī)廢氣微乳吸收劑由以下按質(zhì)量百分比計的組分組成水95.8％～99.5％表面活性劑0.01％～2％助劑 0.05％～2％無機(jī)鹽0.1％～2％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)廢氣微乳吸收劑，其特征在于所述表面活性劑為 2-己基-癸基硫酸鈉、2-己基-癸基硫酸鉀、琥珀酸單十八酰胺磺酸鈉、蓖麻油磺酸鈉、硬 脂酸甲酯磺酸鈉或壬酚醚-2-磺酸鈉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)廢氣微乳吸收劑，其特征在于所述助劑為助劑為 三乙醇胺、二乙醇胺、聚乙二醇和椰油酰胺單乙醇胺中的一種以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)廢氣微乳吸收劑，其特征在于所述無機(jī)鹽為偏硅 酸鈉、硅酸鈉、碳酸鈉、氯化鈉、氯化鉀和氯化銨中的一種以上。
5.權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)廢氣微乳吸收劑的制備方法，其特征在于包括如下步 驟將表面活性劑用水進(jìn)行溶解，得到表面活性劑溶液；將助劑和無機(jī)鹽用水溶解，得到助 劑溶液；將表面活性劑溶液和助劑溶液混合，同時不斷地攪拌均勻，直到澄清透明或半透明 得到有機(jī)廢氣微乳吸收劑。
6.權(quán)利要求1所述的有機(jī)廢氣微乳吸收劑在工業(yè)有機(jī)廢氣處理的應(yīng)用，其特征在于 包括如下步驟將有機(jī)廢氣微乳吸收液從吸收塔上端送入吸收塔內(nèi)；將有機(jī)廢氣經(jīng)集氣罩 收集后，由風(fēng)機(jī)增壓后由吸收塔底端進(jìn)入吸收塔，氣液兩相在吸收塔內(nèi)充分接觸，完成吸收 反應(yīng)后，得到飽和的有機(jī)廢氣微乳吸收液；然后將飽和的有機(jī)廢氣微乳吸收液經(jīng)過蒸餾或 者萃取，回收有機(jī)廢氣微乳吸收液中的有用組分，將回收后的殘余液作為吸收液循環(huán)使用， 有機(jī)廢氣得到凈化后排向大氣。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于所述有用組分為苯、甲苯、二甲苯、三甲 苯、丙酮、醋酸丁酯、醋酸乙酯、丁酮或甲乙酮。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種有機(jī)廢氣微乳吸收劑及其制備方法和應(yīng)用。該吸收劑組成按以下按質(zhì)量百分比計水99.8～99.4％，表面活性劑0.01～2％，助劑0.05～2％，無機(jī)鹽0.1％～2％。將表面活性劑用水溶解，得到表面活性劑溶液；將助劑和無機(jī)鹽用水溶解，得到助劑溶液；將表面活性劑溶液和助劑溶液混合，同時不斷地攪拌，得到有機(jī)廢氣微乳吸收劑。該有機(jī)廢氣微乳吸收劑適合治理有機(jī)廢氣，具有原料來源方便、成本低廉等優(yōu)勢，飽和蒸汽壓低、無毒、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、對設(shè)備腐蝕?。粚τ袡C(jī)廢氣的去除效率高，不需對廢氣進(jìn)行預(yù)處理，投資和運(yùn)行成本低；飽和的吸收劑可以回收利用，實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用。
文檔編號B01D53/14GK101844025SQ20101014079
公開日2010年9月29日 申請日期2010年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者唐志雄, 岑超平, 方平, 陳定盛, 陳志航 申請人:環(huán)境保護(hù)部華南環(huán)境科學(xué)研究所