一种VOCs吸收剂及其应用制造技术

本发明专利技术为一种VOCs吸收剂及其应用。该吸收剂以离子液体为极性相，通过非离子表面活性剂和助表面活性剂作用，将少量离子液体以分散相的形式均匀分散在大量水或生物柴油中得到微乳液，该微乳液对VOCs有很高的溶解性，从而解决了污水处理厂VOCs无组织排放的处理以及VOCs的回收再利用。

【技术实现步骤摘要】
一种VOCs吸收剂及其应用
本专利技术涉及污水处理厂VOCs无组织排放的处理与回收，尤其是指一种含芳香类、卤代烃等VOCs的混合有机废气的处理与回收方法。
技术介绍
关于VOCs(volatileorganiccompounds)的定义有多种形式，例如美国ASTMD3960-98标准将VOC定义为任何能参加大气光化学反应的有机化合物；大气污染控制工程中的定义是VOCs是一类有机化合物的统称，在常温下它们的蒸发速度大，易挥发。VOCs包括非甲烷烃类(烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等)、含氧有机物(醛、酮、醇、醚等)、含氯有机物、含氮有机物、含硫有机物等，是形成臭氧(O3)和细颗粒物(PM2.5)污染的重要前体物。“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案发布了要强化苯乙烯、甲硫醇、甲硫醚等恶臭类VOCs的排放控制。石化企业生产产生的大量废水中含有高浓度污染物，大部分挥发性有机物通过废水与空气接触的表面以无组织排放方式排入大气，这些有机溶剂挥发到大气中，不仅会污染环境,还会危害人体健康。如苯是一种常用的溶剂，它既可以被皮肤所吸收也可以被人体吸入，造成急性和慢性中毒，但是大多数中毒都是由于吸入人体内而造成的。苯类化合物会损害人的中枢神经,造成神经系统障碍，其被摄入人体后会危及血液和造血器官，严重时有出血症状或感染败血症，如眼部受苯乙烯液体污染时，可致灼伤，对呼吸道有刺激作用，长期接触有时引起阻塞性肺部病变，皮肤粗糙、皲裂和增厚，1996年世界卫生组织的国际癌症研究小组对苯乙烯进行研究后得出结论，认为苯乙烯有致癌作用；卤代烃类物质能引起神衰征候群及血小板减少、肝功能下降、肝脾肿大等病变,还可能导致癌症。处理VOCs的方法主要有化学氧化法、活性炭吸附法、焚烧法、生物脱臭法、吸收法等。化学氧化法多采用强氧化剂，如臭氧、高锰酸盐、次氯酸盐、氯气、二氧化氯、过氧化氢等，将恶臭物质转变成无臭或弱臭物质。当污水处理厂产生的废气中污染物浓度很高时，氧化反应会不完全，污染物处理不彻底。化学氧化法能耗高，并产生二次污染。活性炭吸附法主要利用活性炭的吸附作用，将产生恶臭的挥发性有机物吸入活性炭微孔。其中乙醛、吲哚等可通过物理吸附去除，硫化氢、硫醇等在活性炭表面通过氧化反应而进一步吸附去除。活性炭吸附法脱臭效率高，适用于处理硫化氢和硫醇，但需定期更换活性炭，运行费用高。燃烧法有直接燃烧法和触媒燃烧法，适用于臭气浓度高、气量适中的污水厂，但由于运行成本太高，在实际工程中应用较少。生物氧化技术脱臭过程很难控制，受温度和湿度的影响大，生物菌培养需要较长时间，遭到破坏后恢复时间较长。吸收法具有适用性强、去除率高等优点，但目前由于吸收剂需要经常更换，所以吸收法在工业上应用并不是很广泛，因此寻找选择性强，无二次污染的吸收剂已日益受到人们的重视。离子液体作为一种绿色溶剂，由于完全由离子组成，因此离子液体有着优于常规有机溶剂的性质，比如热稳定性好，毒性低，溶解性强，挥发性小，并且易回收等，是一种理想的吸收剂。目前，对离子液体去除VOCs的研究更多地集中在离子液体与液体形式的挥发性有机物(VOCs)的溶解平衡研究。经研究发现苯、丙烯、丙烷、二甲苯等VOCs在离子液体中有很高的溶解度，但是由于离子液体本身黏度大，不利于气体吸收，因此在实际吸收过程中，处理VOCs达不到理想效果。并且离子液体相较于其它VOCs吸收剂价格昂贵，不便于大量使用。
技术实现思路
本专利技术的目的为针对当前技术中存在的不足，提供了一种VOCs吸收剂及芳香类、卤代烃等VOCs的混合有机废气的处理与回收方法。本专利技术的VOCs吸收剂，以离子液体为极性相，通过非离子表面活性剂和助表面活性剂作用，将少量离子液体以分散相的形式均匀分散在大量水或生物柴油中得到微乳液，该微乳液对VOCs有很高的溶解性，从而解决了污水处理厂VOCs无组织排放的处理以及VOCs的回收再利用。本专利技术的技术方案为：一种VOCs吸收剂，该吸收剂为以下两种组成，其中，组成一，其组成与质量分数如下：所述的亲水性离子液体的阳离子为咪唑类、吡啶类、季铵类、季磷类；阴离子为BF4-、Cl-、OTF-；或者，组成二，其组成与质量分数如下：所述的疏水性离子液体的阳离子为咪唑类、吡啶类、季铵类、季磷类；阴离子为OTF-、NNfTf-；所述非离子表面活性剂为聚山梨酯(Tween)或TritonX-100；所述的助表面活性剂为乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、正戊醇、异戊醇、1-己醇、2-己醇、1-辛醇、2-辛醇、杂醇油或对壬基酚。所述的亲水性离子液体具体为[BMIM][BF4](1-丁基-3甲基四氟硼酸盐)、[DDMIM][Cl](氯化1-十二烷基-3-甲基咪唑)、[DDMIM][OTF](1-十二烷基-3-甲基三氟甲烷磺酸盐)、[DDMIM][MeSO3](1-十二烷基-3-甲基甲磺酸盐)。所述的疏水性离子液体具体为[DDMIM][NTf2](1-十二烷基-3-甲基双三氟甲磺酰亚胺盐)、[N4,4,4,4][NTf2](四丁基铵双三氟甲磺酰亚胺盐)、[P4,4,4,4][NTf2](四丁基膦双三氟甲磺酰亚胺盐)、[P4,4,4,4][PF6](四丁基膦六氟磷酸盐)。所述的组成一的优选组分与质量分数为：所述的组成二的优选组分与质量分数为：所述的VOCs吸收剂的应用方法，包括以下步骤：向离子液体中加入非离子表面活性剂、助表面活性剂，混合后得到混合溶液，在搅拌状态下将水或生物柴油匀速加入到混合溶液中，得到微乳液；然后将混合有机废气通入微乳液中，微乳液保持303.15K恒温，有机废气在微乳液中经4～15秒通过排气管排出，其出口即为净化后的气体，并且VOCs含量低于国家标准，可直接排放到大气中；每100gVOCs吸收剂在进气流量为0.05～0.2m3·h-1，进气浓度为2000～6000mg·m-3的条件下，吸收剂经2～8小时达到饱和，吸收后的液体经减压蒸馏，分离出吸收剂，以备循环使用；本专利技术的实质性特点为：本专利技术所提供的VOCs吸收剂，其特征在于以疏水性离子液体为极性相，通过非离子表面活性剂和助表面活性剂作用下，将少量疏水性离子液体以分散相的形式均匀分散在大量的水中，得到水包离子液体(IL/W)型微乳液。本专利技术所提供的VOCs吸收剂，其特征在于以亲水性离子液体取代水作为极性相，通过非离子表面活性剂和助表面活性剂的作用下，将少量亲水性离子液体以分散相的形式均匀分散在大量生物柴油中，得到油包离子液体(IL/O)型微乳液。进而VOCs吸收剂兼有离子液体和微乳液的优点。离子液体以极性相分散在水或生物柴油中，一方面离子液体的“吸着”容量大于同体积的连续相，因此在同等的更新频率下，对气体的吸收量大，从而提高了微乳液对VOCs的吸收率；另一方面，离子液体分散相的加入，增加了流体内的扰动，使得分散相液滴循环通过浓度低的液相主体，不断更新气液接触界面，降低液面上的溶质浓度，增加了传质推动力，同时，离子液体分散相的加入，使得气液界面湍动加剧，降低了传质液膜厚度，减小了液膜阻力，因此离子液体微乳液对VOCs的平均吸收率优于其它VOCs吸收剂。本专利技术的有益效果为：离子液体是新型的绿色溶剂，具备其它吸收剂无法比拟的优点，如较宽的液态温度范围、更强的极性、对空气、水很强的稳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种VOCs吸收剂，其特征为该吸收剂为以下两种组成，其中，组成一，其组成与质量分数如下：

【技术特征摘要】
1.一种VOCs吸收剂，其特征为该吸收剂为以下两种组成，其中，组成一，其组成与质量分数如下：所述的亲水性离子液体的阳离子为咪唑类、吡啶类、季铵类、季磷类；阴离子为Cl-、OTF-；或者，组成二，其组成与质量分数如下：所述的疏水性离子液体的阳离子为咪唑类、吡啶类、季铵类、季磷类；阴离子为OTF-、NNfTf-；所述非离子表面活性剂为聚山梨酯(Tween)或TritonX-100；所述的助表面活性剂为乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、正戊醇、异戊醇、1-己醇、2-己醇、1-辛醇、2-辛醇、杂醇油或对壬基酚。2.如权利要求1所述的VOCs吸收剂，其特征为所述的亲水性离子液体具体为[BMIM][BF4](1-丁基-3甲基四氟硼酸盐)、[DDMIM][Cl](氯化1-十二烷基-3-甲基咪唑)、[DDMIM][OTF](1-十二烷基-3-甲基三氟甲烷磺酸盐)、[DDMIM][MeSO3](1-十二烷基-3-甲基甲磺酸盐)；所述的疏水性离子液体具体为[DDMIM][NTf2](1-十二烷基-...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文林，孙腾飞，闫佳伟，霍宇，李功伟，和佳明，王雨昕，李春利，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12