[发明专利]鼓泡式紫外/Fenton氧化有机废气的处理系统及处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种鼓泡式紫外/Fenton氧化有机废气的处理系统及处理方法，可去除二氧化硫、一氧化氮及挥发性有机物等多种污染物，适用于处理工业废气、垃圾和污水臭气。

背景技术

与常规的有机废气处理技术(如吸收、燃烧、生物法等)相比，紫外/Fenton法因其氧化快速彻底、反应条件温和、高效，不会造成污染等的特点，并且具有一般方法无法比拟的优点，逐渐成为在环境保护领域内一种有前途的新型高级氧化技术，尤其是对于有毒、成分复杂、浓度较高的有机废气的处理。目前应用该技术处理有机废气的研究较少，依然处于实验阶段，想要广泛应用于实际应用中，还需要更多的理论支持，需更深入的研究其各自作用机理和相互协同机理以及相关技术参数。

传统的Fenton试剂法是在含有Fe²⁺的酸性溶液中投加H₂O₂时，在Fe²⁺的催化剂作用下，H₂O₂能产生活泼性很强的羟基自由基(·OH)，进而引发和传播一连串的自由基链反应，加快对有机物和还原性物质的氧化。Fenton试剂法处理有机废气的原理是有机废气先从气相传质到气液界面，然后穿过相界面进入液相，气体中有机物最后被液相中的羟基自由基氧化为二氧化碳和水等小分子无机物。

整个反应体系的机理十分复杂，H₂O₂在催化剂Fe²⁺存在下所产生的羟基自由基(·OH)具有以下重要性质：

(1)具有较高的氧化电极电位，羟基自由基(·OH)的氧化电位高达+2.8V，除F₂(+2.87V)以外，相比一些常用的强氧化剂，它具有更高的氧化电极电位，这也意味着·OH的氧化能力远远超过普通的化学氧化剂，不仅能够氧化绝大多数有机物，而且还可以引发后面的链反应，使反应能够顺利进行。

(2)具有很高的电负性或亲电性，羟基自由基(·OH)的电子亲和能力为569.3kJ，容易进攻高电子云密度点，这就决定·OH的进攻具有一定的选择性，这决定了Fenton试剂在处理含硝基基、磺酸基、氯基等电子密度高的有机物的氧化方面具有独特优势。

(3)反应速率快，羟基自由基非常活泼，对C-H、C-C键的大多数有机污染物反应的速率常数在10⁶～10¹⁰mol^-1·L·s^-1，基本接近扩散速率的控制极限为10¹⁰mol^-1·L·s^-1。此时氧化反应的速率主要由·OH的产生速率决定，而·OH的形成时间非常短，小于10-12s，且·OH对各种污染物的反应速率常数相差不大，可实现多种污染物的同步去除。

对于传统的Fenton试剂，在反应过程中，产生的Fe³⁺还原到Fe²⁺的效率不高，在实际工程上对所产生的铁泥的后续处理造成困难，而且限制了Fenton试剂反应的循环效率，表现出反应对H₂O₂的利用率不高，致使处理成本很高，且有机污染物的降解不彻底，另外对于疏水性的有机废气，常用的喷淋法还存在气液传质比较低的问题，从而降低了Fenton试剂的降解效率。

发明内容

为了克服现有Fenton试剂反应的循环效率低、Fe²⁺的用量大、大 量产生铁泥、H₂O₂的利用率低、有机物降解不彻底、疏水性有机废气在气液传质中速率过低等的缺点，本发明提供一种能够提高有机废气的净化效果、降低运行成本的鼓泡式紫外/Fenton氧化有机废气的处理系统及处理方法。

本发明采用的技术方案是：