一种VOC净化分离方法技术

本发明专利技术属于空气净化的技术领域，公开了一种VOC净化分离方法。所述VOC净化分离方法为将含有VOC有机废气的空气通过吸附与催化耦合于一体的结构化固定床，使得含有VOC有机废气的空气进行净化分离，得到净化的空气；所述结构化固定床中装填有颗粒材料和梯度材料。本发明专利技术的方法所采用的将吸附与催化耦合于一体的结构化固定床可以显著降低床层压降，强化传质传热效率，提高吸附速率和反应接触效率，还可以有效减少颗粒吸附/催化剂的磨损，降低成本，为解决传统颗粒填充固定床所存在的问题提供有效的解决途径。采用本发明专利技术的方法能够有效净化空气。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及空气净化
，具体涉及一种VOC净化分离方法。
技术介绍
随着现代化工业和社会经济的快速发展，人们的物质生活水平不断提高，与此同时，环境污染问题越来越严重，尤其是空气污染问题，直接破坏生态系统且危害人类身体健康。VOC (挥发性有机化合物)是主要的空气污染物之一，主要来源于石油化工、工业溶剂、垃圾处置、交通运输、油漆、涂料和印染等行业，是PM2.5的主要前体物。国家政府及环保部门已对其带来的环境污染问题高度重视，VOC的排放标准正在不断加严。因此，治理VOC的污染问题已经迫在眉睫。目前VOC的处理方法主要有物理法、化学法和生物法，其中物理法包括冷凝法、吸收法、膜分离法和吸附法等，化学法主要包括催化燃烧法，直接燃烧法和光催化法。吸附法和催化燃烧法操作简便，能耗低，净化效率高，适用性强且环境友好，受到人们的广泛关注。张德麟等人专利技术了一种能消除挥发性有机化合物的空气过滤装置(中国申请号200510025201.8，公开号CN1853759A)，VOC在纳米二氧化钛的光催化作用下被快速有效地分解，达到过滤空气的目的。沙昊雷等人的专利申请一种VOC废气的电-生物滴滤净化装置(中国申请号201410004705.0，公开号CN103736374A;中国申请号201410152496.4，公开号CN103920377A)中公开了一种利用电催化和微生物反应协同净化废气污染物的方法，该方法使VOC的降解效率大幅度提高。仲兆祥，张峰等人专利技术了一种膜法空气净化器(中国申请号201410756508.4，公开号CN104534567A)，在光源作用下，采用超细纳米光催化材料改性活性炭对VOC进行吸附和分解，以此实现对空气的全方位净化。在郦宏的专利申请一种用于处理VOC有机废气的多相强氧催化反应成套设备(中国申请号201510574741.5，公开号CN105107348A)中，VOC有机废气先经漆雾分离，再在改性强氧水的作用下进行强氧分解，最后从出口排出。目前尚未见到采用将吸附与催化耦合于一体，能够降低床层传质传热阻力，提高吸附速率和反应接触效率的结构化固定床净化分离空气中VOC的方法。本专利技术针对现有VOC净化工艺存在的问题和不足，提出一种VOC净化分离新技术，从而为目前治理空气中VOC的污染问题提供一种有效的解决方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对VOC净化方法的不足，提供一种新的VOC净化分离方法。本方法使流体流动更加均匀，床层阻力得到有效降低，传质传热效率得到显著强化，吸附速率和反应接触效率得到明显提高，实现对空气中VOC有机废气的综合净化。本专利技术的目的通过以下技术方案实现:一种VOC净化分离方法，将含有VOC有机废气的空气通过吸附与催化耦合于一体的结构化固定床进行净化分离，实现对空气的净化。所述结构化固定床的结构示意图如图1所不O所述结构化固定床进行吸附操作时气体流速为I?4L/min，操作温度为10?50°C，压力为0.1?0.6MPa;进行催化操作时气体空速为3000?20000h—1，操作温度为150?400°C，压力为0.1?0.3MPa。所述VOC有机废气为甲烷、乙烷、丙烷、二氯甲烷、三氯甲烷、异丙醇、丙酮、乙酸乙酯、苯、甲苯和二甲苯中的一种或多种。所述结构化固定床中装填有颗粒材料和梯度材料;所述颗粒材料为颗粒分子筛吸附剂、颗粒分子筛催化剂、颗粒活性炭吸附剂或颗粒活性炭催化剂中的一种以上;所述梯度材料为纸状梯度化金属微纤复合分子筛膜吸附材料、纸状梯度化金属微纤复合分子筛膜催化材料，微纤包覆分子筛吸附材料、微纤包覆分子筛催化材料、微纤包覆活性炭吸附材料或微纤包覆活性炭催化材料中的一种以上。所述催化剂负载有金属氧化物，所述金属氧化物为能够催化VOC有机废气的金属氧化物。所述颗粒分子筛吸附剂和颗粒分子筛催化剂中分子筛为LTA型、MFI型或FAU型。所述纸状梯度化金属微纤复合分子筛膜吸附材料和纸状梯度化金属微纤复合分子筛膜催化材料中分子筛膜为LTA型、MFI型或FAU型。所述微纤包覆分子筛吸附材料和微纤包覆分子筛催化材料中分子筛为LTA型、MFI型或FAU型。所述VOC有机废气中甲烷、乙烷或丙烷采用以下能够去除相应烷烃的吸附剂/吸附材料或催化剂/催化材料去除:颗粒分子筛吸附剂、颗粒分子筛催化剂、颗粒活性炭吸附剂、颗粒活性炭催化剂、纸状梯度化金属微纤复合分子筛膜吸附材料、纸状梯度化金属微纤复合分子筛膜催化材料，微纤包覆分子筛吸附材料、微纤包覆分子筛催化材料、微纤包覆活性炭吸附材料和/或微纤包覆活性炭催化材料;所述颗粒分子筛吸附剂和颗粒分子筛催化剂中分子筛为LTA型、MFI型或FAU型;所述纸状梯度化金属微纤复合分子筛膜吸附材料和纸状梯度化金属微纤复合分子筛膜催化材料中分子筛膜为LTA型、MFI型或FAU型;所述微纤包覆分子筛吸附材料和微纤包覆分子筛催化材料中分子筛为LTA型、MFI型或FAU型。所述VOC有机废气中二氯甲烷、三氯甲烷、异丙醇、丙酮、乙酸乙酯、苯、甲苯或二甲苯采用以下能够去除相应物质的吸附剂/吸附材料或催化剂/催化材料去除:颗粒分子筛吸附剂、颗粒分子筛催化剂、颗粒活性炭吸附剂、颗粒活性炭催化剂、纸状梯度化金属微纤复合分子筛膜吸附材料、纸状梯度化金属微纤复合分子筛膜催化材料，微纤包覆分子筛吸附材料、微纤包覆分子筛催化材料、微纤包覆活性炭吸附材料和/或微纤包覆活性炭催化材料;所述颗粒分子筛吸附剂和颗粒分子筛催化剂中分子筛为MFI型或FAU型;所述纸状梯度化金属微纤复合分子筛膜吸附材料和纸状梯度化金属微纤复合分子筛膜催化材料中分子筛膜为MFI型或FAU型;所述微纤包覆分子筛吸附材料和微纤包覆分子筛催化材料中分子筛为MFI型或FAU型。在结构化固定床中，颗粒材料与颗粒材料间需填充梯度材料，优选为不同的颗粒材料间需填充梯度材料。在净化分离时，颗粒材料装填在进气端。吸附/催化同一种VOC有机废气时，优选，将颗粒材料与梯度材料进行配合使用。所述颗粒材料与梯度材料按照各自按照一定的厚度进行装填。所述纸状梯度化金属微纤复合分子筛膜，微纤包覆分子筛和微纤包覆活性炭复合材料根据专利申请(中国申请号201210220588.2，公开号CN102728234A;中国申请号201310383259.4，公开号CN103432988B;中国申请号200710026410.3，公开号CN101007270A)中的制备方法来制备。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点:(I)本专利技术的方法工艺流程简单，操作方便，工艺安全性高，所需设备投资少，能耗低，净化效率高；(2)本专利技术通过由不同的结构化梯度材料所形成的将吸附与催化耦合于一体，且具有多种功能的结构化固定床对VOC有机废气进行吸附与催化操作，净化分离空气中的VOC ；(3)本专利技术的方法所采用的结构化固定床可根据具体功能需求按照一定的厚度比例装填不同的结构化梯度吸附和催化材料，不仅适用于净化分离空气中的V0C，也适用于净化空气中的C0、N0x和SOx等其他有毒有害物质；(4)本专利技术的方法所采用的将吸附与催化耦合于一体的结构化固定床可以显著降低床层压降，强化传质传热效率，提高吸附速率和反应接触效率，还可以有效减少颗粒吸附/催化剂的磨损，降低成本，为解决传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种VOC净化分离方法，其特征在于：将含有VOC有机废气的空气通过吸附与催化耦合于一体的结构化固定床，使得含有VOC有机废气的空气进行净化分离，得到净化的空气；所述结构化固定床中装填有颗粒材料和梯度材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张会平，向欢，鄢瑛，刘鹏飞，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44