[发明专利]一种挥发性有机污染物吸附剂的再生方法

说明书

一种挥发性有机污染物（VOCs）吸附剂的新型再生方法，属于大气污染物控制新技术领域。本发明以含有NOx，SOx和CO的工业废气为再生气体，使吸附VOCs达到饱和的吸附剂在较低的温度下完成再生。其反应机理在于VOCs吸附在吸附剂上，使吸附剂表面的官能团含量提升50%‑200%，同时增加其还原效果，然后再通入再生气体，进行反应使VOCs矿化为CO₂，从而达到吸附剂再生的目的，且该再生气体可以循环使用于吸附剂的再生。通过该方法再生的吸附剂其比表面积损失量小于0.05；平均孔径减小量小于0.3%；吸附剂质量损失量小于0.1%，并且排出的工业废气也达到了绿色排放标准，该工艺是一种新型、简单、高效再生VOCs吸附剂的方法。

技术领域

本发明涉及一种挥发性有机污染物（VOCs）吸附剂的新型再生方法，属于大气污染物控制新技术领域。

背景技术

挥发性有机物（VOCs）是一类在标准大气压下，熔点低于室温、沸点低于 50-260℃的有机化合物的总称，主要包括烷类、烃类、酯类、醇类、苯系物等。它是光化学烟雾及PM2.5的重要前驱体之一。近年来雾霾事件频发，使得VOCs监测及治理受到全国的重视。针对VOCs治理的巨大需求，各种技术不断诞生，包括吸附法、冷凝法、生物法、等离子体法及燃烧法。但是，作为占人为VOCs排放源55.5%的工业源，具有VOCs在生产线上无组织挥发，经有组织收集排放后，形成大风量低浓度有机废气的特点。若直接采用以上方法处理，会导致设备体积过于庞大，燃料消耗量过高，经济性差。因此，燃烧技术常与吸附浓缩技术联合使巧，通过吸附剂吸附废气中的VOCs组分，再脱附形成小风量高浓度废气，进入燃烧系统矿化降解。根据国家政府于2013年5月出台的《挥发性有机物（VOCs）污染防治技术政策》，对于低浓度VOCs废气，无回收价值时宜采用吸附浓缩-燃烧技术进行处理。

一方面，吸附浓缩-燃烧法中常用的燃烧技术有热力焚烧、蓄热式热力燃烧（RTO）和催化燃烧（RCO）。其中RCO技术反应温度（300-400°C）远低于热力燃烧（760°C以上），可极大减少辅助燃料的消耗。催化剂是RCO技术核心，主要起到降低反应活化能和富集反应物分子的作用，其性能的优劣对VOCs矿化效果和处理能耗有着极大影响。催化燃烧催化剂可分为贵金属和非贵金属两类。贵金属催化剂具有较高的低温催化活性和优良的选择性，以Pd、Pt为活性组分的负载型催化剂己经在工业中大量应用，其对于苯环类VOCs的起燃温度在270°C左右，但其生产成本高，每立方米价格在10万元人民币以上，且抗中毒性能差。非贵金属催化剂，例如Ce、Co、Cu、Mn等原料价格相对低廉，近年来吸引了众多研究者的关注，但是其对于苯环类VOCs的起燃温度往往高于300°C。综上考虑，为了达标排放以及降低能耗等运行费用，工业上仍然倾向采用贵金属催化剂RCO技术。

而在另外一个方面，吸附浓缩-燃烧技术中应用较多的吸附剂为活性炭。活性炭的原材料来源广泛，而且具有比表面积大、孔隙发达、化学性质稳定、容易再生等优点，使其能有效的吸附VOCs。吸附浓缩-燃烧法的一大优点就是活性炭在使用之后可以采取一定的技术进行脱附获得再生，从而循环使用而降低治理挥发性有机物的成本，并节约自然资源。活性炭的再生有热再生、生物再生和湿式氧化再生等传统方法，但是这些方法或多或少存有再生炭损失大，再生后的吸附效果随着再生次数的增多而逐渐降低。工业上，活性炭吸附剂一般能够吸附-脱附使用十二次，之后便会因为吸附容量的下降而报废。废活性炭和废VOCs催化剂一样，均属于危险废物，其处理加大了企业的生产成本。

因此，急需寻找一种新技术手段，以解决目前浓缩-燃烧法工艺中的多个矛盾，包括贵金属起燃温度低-价格贵矛盾、过渡金属催化剂起燃温度高-价格便宜矛盾、使用催化剂降低反应温度-增加运行成本矛盾、活性炭吸附剂容易报废-废物处理成本高矛盾。

发明内容