基于氧化性自由基处理印刷有机废气系统及废气处理方法技术方案

本发明专利技术公开了基于氧化性自由基处理印刷有机废气系统及废气处理方法，系统按照气体流动方向，包括依次连通的一级多相氧化装置、二级多相氧化装置、三级多相氧化装置；本发明专利技术利用多段式多相氧化装置处理印刷有机废气中VOCs污染物，容易实现规模放大和一体化高效矿化脱除多种VOCs污染物，多级串联设计确保了废气在塔内停留时间大于2s，同时活性氧分子的持续注入激发更多的液相自由基，确保了气‑液反应、液‑液反应、气‑固反应、气‑气反应、气雾反应持续进行，强烈降解VOCs污染物，又实现水溶液水质恢复再生，形成了湿式多相催化氧化‑活性氧分子注入激发多相催化氧化‑再湿式多相催化氧化良性循环。

Treatment of Printing Organic Waste Gas System and Waste Gas Treatment Method Based on Oxidative Free Radical

【技术实现步骤摘要】
基于氧化性自由基处理印刷有机废气系统及废气处理方法
本专利技术涉及环保技术和工业废气治理
，尤其涉及一种氧化性自由基处理印刷有机废气系统及废气处理方法。
技术介绍
印刷有机废气指印刷过程中油墨(含有色料、树脂、溶剂、辅助剂等)由于上墨、烘干或其他加热、对流过程产生的挥发性有机物，具有风量大、浓度低、异味重、多种有机物混合的特点。溶剂型油墨挥发产生苯、二甲苯、丙酮、丁醇或乙酸乙酯等有机物，水性油墨发挥产生乙醇、正丙醇、异丙醇、乙酸乙酯或乙酸丁酯等有机物。印刷有机废气浓度虽低，但污染物排放总量超过环保标准要求，必须经过严格处理才能达标排放。目前，印刷有机废气治理技术主要包括活性炭吸附法、热力燃烧法、光催化氧化法、生物法等，单一的治理技术存在不同的缺陷，活性炭吸附更换周期短、不耐湿度和高温(低于120℃脱附)，产生大量废活性炭；热力燃烧法设备投资成本高，运行能耗大，需辅助燃料，产生NOx二次污染；光催化氧化法对浓度大于0.03％的有机废气无法实现稳定达标排放；生物法设备体积庞大且无法实现稳定达标排放。综上，现有的印刷有机废气单一处理技术存在二次污染或无法稳定达标的问题，为解印刷有机废气中多种挥发性有机污染物的净化难题，尚需开发全新的印刷有机废气处理技术及系统。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术处理的缺陷和不足，提供一种氧化性自由基处理印刷有机废气系统，是将印刷有机废气引入三级串联的多相催化氧化箱，实现印刷有机废气中多种挥发性有机物在多段式活性自由基作用下彻底矿化为无机物。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是基于氧化性自由基处理印刷有机废气系统，按照气体流动方向，包括依次连通的一级多相氧化装置、二级多相氧化装置、三级多相氧化装置；所述一级多相氧化装置包括第一箱体、第一催化填料层、第一喷淋器、第一水溶液收集槽；第一喷淋器、第一催化填料层从上至下依次设置在第一箱体的内部，第一水溶液收集槽通过水管连通第一喷淋器；所述二级多相氧化装置包括包括第二箱体、二级多相氧化催化层、活性氧分子发生器；第二箱体与第一箱体的出气端连通，二级多相氧化催化层设置在第二箱体内部；活性氧分子发生器连通第二箱体。所述三级多相氧化装置包括与第二箱体出气端连通的第三箱体、第三催化填料层、第三喷淋器、第三水溶液收集槽；第三喷淋器、第三催化填料层从上至下设置在第三箱体的内部，第三水溶液收集槽连通第三喷淋器。本专利技术利用多段式多相氧化装置处理印刷有机废气中VOCs污染物，容易实现规模放大和一体化高效矿化脱除多种VOCs污染物，多级串联设计确保了废气在塔内停留时间大于2s，同时活性氧分子的持续注入激发更多的液相自由基，确保了气-液反应、液-液反应、气-固反应、气-气反应、气雾反应持续进行，强烈降解VOCs污染物，又实现水溶液水质恢复再生，形成了湿式多相催化氧化-活性氧分子注入激发多相催化氧化-再湿式多相催化氧化良性循环。优选地，所述一级多相氧化装置还包括第一除雾层，所述第一除雾层设置在第一箱体的内部，且位于第一喷淋器的上方。优选地，所述二级多相氧化装置还包括分散器，所述分散器设置在第二箱体的内部，且位于二级多相氧化催化层的上方，所述分散器与活性氧分期发生器连通。优选地，所述三级多相氧化装置还包括第三除雾层，所述第三除雾层设置在第三箱体的内部，且位于第三喷淋器的上方。优选地，所述的第一箱体于第三箱体为不锈钢或碳钢，内部涂有环氧树脂腐防涂层。优选地，所述第一催化填料层由催化剂组成，所述催化剂由氧化锰、氧化钴、铁粉、活性炭和粘土均匀混合并压制成椭圆体型后烧结而制成；所述第一除雾层和第三除雾层由塑料多面空心球填料组成。优选地，所述第三催化填料层由催化剂组成，催化剂由氧化锰、氧化铜、氧化钴、氧化铈、铁粉、活性炭和粘土按比例均匀混合并压制成椭圆体型后烧结而制成；第三除雾层由塑料多面空心球填料组成。优选地，所述第二催化层由氧化锰-氧化铁-氧化铜-氧化铈蜂窝陶瓷催化剂构成。优选地，所述的活性氧分子发生器由介质阻挡微放电管组成。本专利技术还提供了一种利用所述的有机废气系统处理印刷有机废气的处理方法，包括以下步骤：1)启动活性氧分子发生器，第一水溶液收集槽中的水溶液通过水泵进入第一喷淋器，喷射在第一催化填料层上方；第二活性氧分子发生器产生的活性氧分子氧化剂通过第二分散器注入第二催化层上方；第三水溶液收集槽中第三水溶液进入第三喷淋器，呈发散雾状均匀喷射在第三催化填料层上方；2)印刷有机废气进入第一箱体，废气进入第一催化填料层，经过多相催化氧化反应，未反应VOCs、降解有机副产物的废气经第一除雾层除去水雾，从第一出气端排出；3)经过一级多相氧化装置处理后的废气进入第二箱体，与第二活性氧分子发生器产生的活性氧分子迅速混合，在二级多相氧化装置内完成催化氧化降解，未反应VOCs、降解副产物、剩余活性氧分子氧化剂的废气经出气端排出；3)经过二级多相氧化装置处理后的废气在进入第三箱体，废气从第三催化填料层下方进入第三级催化填料层，强烈快速分解废气携带的剩余有机污染物，深度矿化为CO2和H2O，废气经第三除雾层除去水雾后，从出气端排出，实现清洁排放。本专利技术的有益效果：(1)催化氧化原理清晰，结构简单，处理过程常温、常压，无需除尘、除湿、浓缩等任何预处理设备，操作管理方便；(2)羟基自由基的极强氧化性，可降解矿化各种VOCs，具广谱性；(3)通过活性氧分子氧化剂的投加与调节可用于各种浓度的印刷VOCs处理，不产生NOx等二次气体污染，使VOCs近零排放成为可能。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图；图2为对比例1的有机废气处理系统的结构示意图；图3为对比例2的有机废气处理系统的结构示意图。图中：1、一级多相氧化装置，2、二级多相氧化装置，3、三级多相氧化装置，11、第一箱体，12、第一进气端，13、第一催化填料层，14、第一喷淋器，15、第一除雾层，16、第一水溶液，17、第一水溶液收集槽，18、第一水泵，19、第一出气端；21、第二箱体，22、第二进气端，23、分散器，24、第二催化层，25、活性氧分子发生器，26、第二出气端；31、第三箱体，32、第三进气端，33、第三催化填料层，34、第三喷淋器，35、第三除雾层，36、第三水溶液，37、第三水溶液收集槽，38、第三水泵，39、第三出气端。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步地详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，本具体实施的方向以图1方向为标准。实施例本专利技术的一种氧化性自由基处理印刷有机废气系统，按照气体流动方向，包括依次通过气管连通的一级多相氧化装置1、二级多相氧化装置2、三级多相氧化装置3；一级多相氧化装置1包括第一箱体11、第一进气端12、第一催化填料层13、第一喷淋器14、第一除雾层15、第一水溶液收集槽17、第一水泵18、第一出气端19；第一箱体11外形为长方体，制作材料为碳钢，内部作环氧树脂腐防涂层处理，长4000mm，宽2000mm，高3000mm；第一进气端12设置在第一箱体11的一侧，优选地，设置在底端的一侧；第一除雾层15、第一喷淋器14、第一催化填料层13从上至下固定设置在第一箱体11的内部，固定方式采用现有技术实现；第一箱体11内部装有第一水溶液16，第一水溶液收本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于氧化性自由基处理印刷有机废气系统，其特征在于，按照气体流动方向，包括依次连通的一级多相氧化装置、二级多相氧化装置、三级多相氧化装置；所述一级多相氧化装置包括第一箱体、第一催化填料层、第一喷淋器、第一水溶液收集槽；第一喷淋器、第一催化填料层从上至下依次设置在第一箱体的内部，第一水溶液收集槽连通第一喷淋器；所述二级多相氧化装置包括包括第二箱体、二级多相氧化催化层、活性氧分子发生器；第二箱体与第一箱体的出气端连通，二级多相氧化催化层设置在第二箱体内部；活性氧分子发生器连通第二箱体；所述三级多相氧化装置包括与第二箱体出气端连通的第三箱体、第三催化填料层、第三喷淋器、第三水溶液收集槽；第三喷淋器、第三催化填料层从上至下设置在第三箱体的内部，第三水溶液收集槽连通第三喷淋器。

【技术特征摘要】
1.基于氧化性自由基处理印刷有机废气系统，其特征在于，按照气体流动方向，包括依次连通的一级多相氧化装置、二级多相氧化装置、三级多相氧化装置；所述一级多相氧化装置包括第一箱体、第一催化填料层、第一喷淋器、第一水溶液收集槽；第一喷淋器、第一催化填料层从上至下依次设置在第一箱体的内部，第一水溶液收集槽连通第一喷淋器；所述二级多相氧化装置包括包括第二箱体、二级多相氧化催化层、活性氧分子发生器；第二箱体与第一箱体的出气端连通，二级多相氧化催化层设置在第二箱体内部；活性氧分子发生器连通第二箱体；所述三级多相氧化装置包括与第二箱体出气端连通的第三箱体、第三催化填料层、第三喷淋器、第三水溶液收集槽；第三喷淋器、第三催化填料层从上至下设置在第三箱体的内部，第三水溶液收集槽连通第三喷淋器。2.根据权利要求1所述的基于氧化性自由基处理印刷有机废气系统，其特征在于，所述一级多相氧化装置还包括第一除雾层，所述第一除雾层设置在第一箱体的内部，且位于第一喷淋器的上方。3.根据权利要求1所述的基于氧化性自由基处理印刷有机废气系统，其特征在于，所述二级多相氧化装置还包括分散器，所述分散器设置在第二箱体的内部，且位于二级多相氧化催化层的上方，所述分散器与活性氧分期发生器连通。4.根据权利要求1所述的基于氧化性自由基处理印刷有机废气系统，其特征在于，所述三级多相氧化装置还包括第三除雾层，所述第三除雾层设置在第三箱体的内部，且位于第三喷淋器的上方。5.根据权利要求1所述的基于氧化性自由基处理印刷有机废气系统，其特征在于，所述的第一箱体和第三箱体为不锈钢或碳钢，内部涂有环氧树脂腐防涂层。6.根据权利要求1所述的基于氧化性自由基处理印刷有机废气系统，其特征在于，所述第一催化填料层由催化剂组成，所述催化剂由氧化锰、氧化钴、铁粉、活性炭和粘土均匀混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜长明，宋世炜，陈浩卓，
申请(专利权)人：广州尚洁环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44