一种常温高效催化降解汽车喷涂行业VOCs废气的方法技术

本发明专利技术公开了一种常温高效催化降解汽车喷涂行业VOCs废气的方法，属于废气治理技术领域，其包括如下步骤：(1)喷涂废气与自上而下喷淋下的清水相向碰撞，脱除喷涂废气中的漆雾颗粒；(2)经步骤(1)处理后的废气与自上而下喷淋下的碱性喷淋液相向碰撞，中和反应生成盐；(3)经步骤(2)处理后的废气中通入臭氧，在Pt/TiO2催化剂的作用下，臭氧与废气中的水分反应，生成的O2和羟基自由基与废气产生氧化还原反应，生成CO2和H2O，完成喷涂废气的处理。此种处理方法不需要加热，在常温下就能进行，因而所需成本较低，可以适合大规模的喷涂VOCs废气处理的使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于废气治理
，具体涉及一种常温高效催化降解汽车喷涂行业VOCs废气的方法。
技术介绍
随着我国人民消费水平的提高，汽车需求量也不断攀升，汽车制造业被推进了一个新的阶段。汽车制造业在快速发展的同时，也展现了其粗放型的一面，主要体现在节能和环保方面，尤其涂装车间一度以高能耗、高污染著称。汽车涂装会产生大量的涂层漆雾，含有较高浓度的甲苯、二甲苯和非甲烷总烃等挥发性有机气体(VOCs)。这些VOCs不仅对人体产生刺激作用，严重威胁人类健康，而且有机化合物中的烯烃和某些芳香烃化合物在阳光的作用下，还可以和氮氧化物发生反应形成洛杉矶型的光化学烟雾或工业型光化学烟雾，造成二次污染，对生态环境造成破坏。因此，如何处理涂装车间内的VOCs是摆在我们面前的一个重要问题。目前，对挥发性有机化合物的处理技术主要以物理化学方法居多，主要有活性炭吸附法、物理吸收法、催化燃烧法和膜吸收法等。近来，兴起的生物过滤法由于具有去除效率高、运行费用低和较少形成二次污染等优点而被广泛关注。生物过滤法主要是利用高效填料快速传质、吸附的特性以及微生物的特殊功能，使废气迅速进入填料表面，与微生物接触，从而将VOCs物质降解或转化成一些无害或低害类物质。但是，利用单独的生物过滤技术对喷涂废气进行处理的过程中，喷雾不仅会降低生物过滤装置的去除效果，而且会对装置的机体造成磨损和腐蚀，以至于无法达到良好的去除效果。中国专利201410722698.8公开了一种喷涂废气生物净化组合处理方法，该方法将喷涂废气先经纤维棉过滤装置过滤，再以下进上出的方式送入装有填料的反应器进行生物过滤，在生物过滤的同时，由上向下的流动方式对填料进行营养液的喷淋，为微生物提供生长所需的碳源以外的其他元素，来保证微生物的活性，提高净化效果。此种方法虽然能高效去除喷漆过程中产生的漆雾及甲苯、二甲苯、非甲烷总烃等挥发性主要污染物，但是需占用大量的面积，增高应用成本，并且微生物的品种也是一个非常重要的影响因素，降低了可控性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种常温高效催化降解汽车喷涂行业VOCs废气的方法，能够在常温条件下提高对喷涂废气的治理效果。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：专利技术一种常温高效催化降解汽车喷涂行业VOCs废气的方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)收集的喷涂废气从底部进入第一喷淋塔，在第一喷淋塔内与自上而下喷淋下的清水相向碰撞，脱除喷涂废气中的漆雾颗粒，第一喷淋塔的底部排出由漆雾颗粒汇集成的漆液、顶部排出喷淋处理后的废气；(2)第一喷淋塔排出的废气从底部进入第二喷淋塔，在第二喷淋塔内与自上而下喷淋下的碱性喷淋液相向碰撞，中和反应生成盐，第二喷淋塔的底部排出盐、顶部排出喷淋处理后的废气；(3)第二喷淋塔排出的废气中通入臭氧，在Pt/TiO2催化剂的作用下，臭氧与废气中的水分反应，生成的O2和羟基自由基与废气产生氧化还原反应，生成CO2和H2O，完成喷涂废气的处理；所述Pt/TiO2催化剂的制备方法为：a.通过TiCl4与乙二醇反应制得两原子厚的TiO2片；b.取步骤a中1质量份的TiO2片分散在1质量份的水中，加入0.05质量份的H2PtCl4，然后在恒温条件下用磁力搅拌器搅拌溶液2h，使溶液中的Pt离子吸附在TiO2片上；c.采用波长200～275nm的紫外光照射步骤b中得到的吸附有Pt离子的TiO2片10min，然后用水清洗制得Pt/TiO2催化剂。优选的，步骤(3)中，所述Pt/TiO2催化剂负载在填料上。优选的，所述步骤(3)在密闭的氧化塔内进行，填料位于氧化塔的中部，氧化塔的底部的连通臭氧发生器和第二喷淋塔的顶部、上部连通排气筒。优选的，步骤(1)中收集的漆液作为喷涂底漆。优选的，所述步骤c中，清洗至滤液中杂质含量低于1％。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、反应不需要加热，在常温下就能进行，因而所需成本较低，可以适合大规模的喷涂VOCs废气处理的使用。2、常温下高效催化VOCs降解，催化剂可将气态臭氧分子在水蒸气的条件下转化成大量的羟基自由基，羟基自由基具有的强氧化性催化VOCs降解；同时还能降低反应活化能，提高了反应速率，加快了VOCs降解反应速度。两者结合可在常温下快速将VOCs降解，避免现有技术中催化燃烧工艺的不足。3、在常温下催化剂催化臭氧产生大量“气态”羟基自由基释放，与气态的废气间因无任何相间阻力，可快速、高效地与气态VOCs分子接触催化氧化和还原，将VOCs消解成小分子CO2、H2O及极少量无机盐，使得以“气”治“气”的效率扩增。实际工程运行表明：气体在通过反应区速率在1-11m/s之间就能够达到很好的处理效果，完全达标排放。4、本技术不存在明火、明电，在常温下高效催化污染物，无需高温、无需高压放电、无需脉冲、无需紫外光等强化手段的安全隐患，使用极其安全不存在易燃易爆的安全隐患。5、本专利技术的催化剂是原子分散级的，催化剂与VOCs接触的表面积大大增加，活性位点增多，因而反应速率增大，降解率提高，使得VOCs的处理效果更好。6、本专利技术采用纯贵金属制作原子级纳米催化剂，不掺杂其他元素，催化性能相对于掺杂其他元素的催化剂更好，对臭氧的催化性能更佳，可以更加高效、快速地产生羟基自由基，因而使得VOCs降解速率更快。7、本专利技术可以高效降解处理汽车喷涂行业中VOCs中苯系物为主的难降解的物质，相比其他方法处理后的VOCs中残留的物质更少，治理更加彻底。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。本专利技术在汽车制造行业中治理喷涂废气步骤如下：(1)收集的喷涂废气从底部进入第一喷淋塔，在第一喷淋塔内与自上而下喷淋下的清水相向碰撞，使得废气中的漆雾颗粒受到阻挡，相互碰撞汇集成大的油漆颗粒，增大自身重力，从而改变运动方向，随清水流下，达到脱除喷涂废气中漆雾颗粒的目的，第一喷淋塔的底部排出由漆雾颗粒汇集成的漆液、顶部排出喷淋处理后的废气。收集漆液，作为再次喷涂的底漆使用，实现漆料的回收利用。(2)第一喷淋塔排出的废气从底部进入第二喷淋塔，在第二喷淋塔内与自上而下喷淋下的碱性喷淋液相向碰撞，碱性喷淋液与废气中的酸性成分发生中和反应，生成溶于水或者不溶于水的盐，随喷淋液排出从第二喷淋塔的底部排出，经过中和反应后的废气则从第二喷淋塔的顶部排出。经此处理后，废气的腐蚀能力大大降低，减轻后续处理过程的腐蚀程度，利于延长后续设备的使用寿命。(3)第二喷淋塔排出的废气通入在密闭的氧化塔内，填料位于氧化塔的中部，氧化塔的底部的连通臭氧发生器和第二喷淋塔的顶部、上部连通排气筒。在Pt/TiO2催化剂的作用下，臭氧与废气中的水分反应，生成的O2和羟基自由基与废气产生氧化还原反应，生成CO2和H2O，处理后的废气经引风机排向排气筒，最终排向大气，完成喷涂废气的处理；反应原理如下：一方面，Pt/TiO2催化剂降低了VOCs和O2反应的活化能，使反应更加容易进行，同时也降低了反应温度，节约了能源。VOCs与O2反应的机构：O2+activesite→2[O]VOCS+activesite→[VOCS][O]+[VOC]→CO2+O2另一方面，臭氧在贵金属的催化作用下，与润湿废气中的水分和空气中的水蒸汽反应，最终分解成了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种常温高效催化降解汽车喷涂行业VOCs废气的方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)收集的喷涂废气从底部进入第一喷淋塔，在第一喷淋塔内与自上而下喷淋下的清水相向碰撞，脱除喷涂废气中的漆雾颗粒，第一喷淋塔的底部排出由漆雾颗粒汇集成的漆液、顶部排出喷淋处理后的废气；(2)第一喷淋塔排出的废气从底部进入第二喷淋塔，在第二喷淋塔内与自上而下喷淋下的碱性喷淋液相向碰撞，中和反应生成盐，第二喷淋塔的底部排出盐、顶部排出喷淋处理后的废气；(3)第二喷淋塔排出的废气中通入臭氧，在Pt/TiO2催化剂的作用下，臭氧与废气中的水分反应，生成的O2和羟基自由基与废气产生氧化还原反应，生成CO2和H2O，完成喷涂废气的处理；所述Pt/TiO2催化剂的制备方法为：a.通过TiCl4与乙二醇反应制得两原子厚的TiO2片；b.取步骤a中1质量份的TiO2片分散在1质量份的水中，加入0.05质量份的H2PtCl4，然后在恒温条件下用磁力搅拌器搅拌溶液2h，使溶液中的Pt离子吸附在TiO2片上；c.采用波长200～275nm的紫外光照射步骤b中得到的吸附有Pt离子的TiO2片10min，然后用水清洗制得Pt/TiO2催化剂。...

【技术特征摘要】
1.一种常温高效催化降解汽车喷涂行业VOCs废气的方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)收集的喷涂废气从底部进入第一喷淋塔，在第一喷淋塔内与自上而下喷淋下的清水相向碰撞，脱除喷涂废气中的漆雾颗粒，第一喷淋塔的底部排出由漆雾颗粒汇集成的漆液、顶部排出喷淋处理后的废气；(2)第一喷淋塔排出的废气从底部进入第二喷淋塔，在第二喷淋塔内与自上而下喷淋下的碱性喷淋液相向碰撞，中和反应生成盐，第二喷淋塔的底部排出盐、顶部排出喷淋处理后的废气；(3)第二喷淋塔排出的废气中通入臭氧，在Pt/TiO2催化剂的作用下，臭氧与废气中的水分反应，生成的O2和羟基自由基与废气产生氧化还原反应，生成CO2和H2O，完成喷涂废气的处理；所述Pt/TiO2催化剂的制备方法为：a.通过TiCl4与乙二醇反应制得两原子厚的TiO2片；b.取步骤a中1质量份的TiO2片分散在1质量份的水中，加入0.05质量份的H2PtCl4，然后在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李其忠，丁辉，
申请(专利权)人：李其忠，
类型：发明
国别省市：山东;37