一种复杂成分实验室废气净化处理集成工艺及控制方法

技术领域

本发明涉及复杂成分实验室废气净化处理技术领域，尤其涉及一种复杂成分实验室废气净化处理集成工艺及控制方法。

背景技术

高校及科研院所实验产生的废气，其来源不但有反应过程的中间产物挥发，还包括试剂和样品的挥发、分析过程中间产物挥发、产品样品泄露等，种类较多且成分复杂，主要包括各种难闻、有毒、有害和有腐蚀性的气体，既有芳香类、醛酮类、脂类、醇类等有机组分污染物，还有硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、卤素等无机组分污染物，大致可划分为有机、无机、粉尘和恶臭等类型，对大气环境和人体健康影响较大，同时因其污染源及成分复杂，污染点源相对分散，治理难度较大，目前，国内外大多是采用RTO、RCO技术或活性炭吸附的简单处理工艺来净化复杂成分废气，处理技术单一，具有局限性，尚没有一种针对复杂成分废气的处理工艺技术与控制方法，由于VOCs废气成分复杂，通常为有毒、有害、有腐蚀性、易燃易爆的混合性有机气体，技术工艺不合理或净化装置的使用不加以专业管理和控制，可能会导致火灾和爆炸事故的发生，很难满足环境安全与污染防治以及保障科研人员身心健康的需求。为此，我们提出一种复杂成分实验室废气净化处理集成工艺及控制方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种复杂成分实验室废气净化处理集成工艺及控制方法。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种复杂成分实验室废气净化处理集成工艺，废气净化处理集成工艺包括如下步骤：

1)将高校师生在通风柜里实验产生的复杂成分废气由进气口处收集至废气处理装置内；

2)收集后的废气经过前置物理过滤单元进行初次过滤，将废气中一些大颗粒的固态物质进行初步滤除；

3)进行初次过滤后的废气依次经过无机错流吸收工序和有机错流吸收工序，将复杂成分废气中能被吸收液吸收的挥发性有机物VOCs从气相中脱离转移至液相；

4)经洗涤吸收后的实验废气，进入光催化氧化单元，紫外微波灯管上发出不同波长的紫外光，照射在涂覆催化剂TiO

5)经光催化氧化后的实验废气进入活性炭吸附单元，活性炭与废气之间的分子引力大于废气分子之间的引力时，废气中的有机物质冷凝在活性炭表面，同时吸附剂表面与实验废气分子间化学键的破坏和重新组合，达到吸附实验废气的目的；

6)实验室废气经步骤2)3)4)5)的处理净化后，废气中VOCs含量达到国家标准后进行高空排放，完成实验室废气的净化处理。

进一步的，所述无机错流吸收工序中的无机吸收液按重量份数计包括三价钴盐、过硫酸盐、过氧化物的混合物20-30份，浓硫酸7-9份，离子液体25-30份，水50-60份。

进一步的，所述三价钴盐、过硫酸盐、过氧化物的重量比为2:1:2。

进一步的，所述有机错流吸收工序中的有机吸收液按重量份数计包括含氮五元环基团化合物20-35份，有机胺化合物15-25份，去离子水50-80份。

进一步的，所述无机吸收液和有机吸收液均采用3％-6％混合比添加无机吸收液/有机吸收液和清水的比例配置，所述循环液箱内的PH大于设定值时，打开对应的加药泵自动加药，搅拌均匀后自动加入循环液箱。

进一步的，所述循环液箱顶、侧部均设有双向错流专用喷嘴形成错流水雾，在循环液箱的内部设有花环填料，所述花环填料多采用聚丙烯鲍尔环填料。

进一步的，所述紫外微波灯管上发出185nm与254nm两种波长的紫外光束，所述185nm波长的紫外光束分解空气中的氧分子产生游离氧，所述游离氧与氧分子结合，进而产生臭氧，所述臭氧对实验废气的刺激性异味有很好的清除效果；所述254nm波长的紫外光束裂解实验废气中细菌的分子键，破坏细菌的核酸(DNA)，再通过与所述臭氧进行氧化反应，达到除臭、消毒、杀菌的作用。

进一步的，所述活性炭吸附饱和后采用高温热空气原位再生工艺技术，利用热空气吹扫吸附饱和的活性炭，可使活性炭表面吸附的有机质从活性炭表面分离而使活性炭得以脱附再生。

本发明还提供了一种复杂成分实验室废气净化处理集成工艺的控制方法，所述控制方法为通过传感器采集设备液位、温度、湿度、压力、流量、PH、风速、TVOC等数据值，传输数据采集控制单元(ARM/PLC)，控制执行元件如风机、水泵、电磁阀等的运行与开合，通过TCP/IP通讯将数据值读取显示到触摸屏上，对设备实现现场监控与控制，同时所述控制单元应用SQL数据技术通过互联网将数据传送到数据服务器的数据库中，实现对复杂成分实验废气净化处理的远程监控操作。

进一步的，所述风机根据传感器感应到的静压转变成0-10V的电信号输入变频器从而自动调节频率，满足不同数量模块组合及不同工况下的控制，实现气流的有序流动，防止气流反串、倒流。

本发明有效处理处置复杂成分实验室废气，达到资源利用和达标排放，同时降低处理成本，提高处理效果，满足高校及科研院所对成分复杂、浓度多变、排放无规律废气的净化设备的需求，最大限度降低废气对环境和人体的危害。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明在编号A、编号B和编号C的条件下气体排出口处残留废气浓度与时间的关系折线图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

本实施例提供了一种复杂成分实验室废气净化处理集成工艺，废气净化处理集成工艺包括如下步骤：

1)将高校师生在通风柜里实验产生的复杂成分废气由进气口处收集至废气处理装置内；

2)收集后的废气经过前置物理过滤单元进行初次过滤，将废气中一些大颗粒的固态物质进行初步滤除；

3)进行初次过滤后的废气依次经过无机错流吸收工序和有机错流吸收工序，将复杂成分废气中能被吸收液吸收的挥发性有机物VOCs从气相中脱离转移至液相；

4)经洗涤吸收后的实验废气，进入光催化氧化单元，紫外微波灯管上发出不同波长的紫外光，照射在涂覆催化剂TiO

5)经光催化氧化后的实验废气进入活性炭吸附单元，活性炭与废气之间的分子引力大于废气分子之间的引力时，废气中的有机物质冷凝在活性炭表面，同时吸附剂表面与实验废气分子间化学键的破坏和重新组合，达到吸附实验废气的目的；

6)实验室废气经步骤2)3)4)5)的处理净化后，废气中VOCs含量达到国家标准后进行高空排放，完成实验室废气的净化处理。

有效处理处置复杂成分实验室废气，达到资源利用和达标排放，同时降低处理成本，提高处理效果，满足高校及科研院所对成分复杂、浓度多变、排放无规律废气的净化设备的需求，最大限度降低废气对环境和人体的危害。

无机错流吸收工序中的无机吸收液按重量份数计包括三价钴盐、过硫酸盐、过氧化物的混合物20-30份，浓硫酸7-9份，离子液体25-30份，水50-60份；三价钴盐、过硫酸盐、过氧化物的重量比为2:1:2；有机错流吸收工序中的有机吸收液按重量份数计包括含氮五元环基团化合物20-35份，有机胺化合物15-25份，去离子水50-80份；无机吸收液和有机吸收液均采用3％-6％混合比添加无机吸收液/有机吸收液和清水的比例配置，循环液箱内的PH大于设定值时，打开对应的加药泵自动加药，搅拌均匀后自动加入循环液箱；循环液箱顶、侧部均设有双向错流专用喷嘴形成错流水雾，在循环液箱的内部设有花环填料，花环填料多采用聚丙烯鲍尔环填料；无机错流吸收和有机错流吸收分别配有存放无机吸收液与有机吸收液的水箱，在循环泵的作用下对废气进行喷淋和洗涤，液位计检测循环水箱内的液位并显示在智能控制模块上，循环水箱内的液位低于最低值时，控制单元自动打开进水电磁阀补水，直到设定的高液位后停止补水。

紫外微波灯管上发出185nm与254nm两种波长的紫外光束，所述185nm波长的紫外光束分解空气中的氧分子产生游离氧，游离氧与氧分子结合，进而产生臭氧，臭氧对实验废气的刺激性异味有很好的清除效果；254nm波长的紫外光束裂解实验废气中细菌的分子键，破坏细菌的核酸(DNA)，再通过与所述臭氧进行氧化反应，达到除臭、消毒、杀菌的作用；紫外线光束与臭氧对实验废气进行协同分解氧化反应，使其降解转化成低分子化合物、水和二氧化碳。

活性炭吸附饱和后采用高温热空气原位再生工艺技术，利用热空气吹扫吸附饱和的活性炭，可使活性炭表面吸附的有机质从活性炭表面分离而使活性炭得以脱附再生；活性炭的外形为蜂窝状，装填厚度大于等于300mm，且装填方式为便于取出和填入的框装模式，活性炭对实验废气的吸附分为物理吸附与化学吸附，废气中的有机物质冷凝在活性炭表面为物理吸附，吸附剂表面与吸附质分子间化学键的破坏和重新组合为化学吸附，两种吸附方式同时发生，对实验废气进行最后一步净化处理。

本发明还提供了一种复杂成分实验室废气净化处理集成工艺的控制方法，控制方法为通过传感器采集设备液位、温度、湿度、压力、流量、PH、风速、TVOC等数据值，传输数据采集控制单元(ARM/PLC)，控制执行元件如风机、水泵、电磁阀等的运行与开合，通过TCP/IP通讯将数据值读取显示到触摸屏上，对设备实现现场监控与控制，同时所述控制单元应用SQL数据技术通过互联网将数据传送到数据服务器的数据库中，实现对复杂成分实验废气净化处理的远程监控操作；风机根据传感器感应到的静压转变成0-10V的电信号输入变频器从而自动调节频率，满足不同数量模块组合及不同工况下的控制，实现气流的有序流动，防止气流反串、倒流。

将无机错流吸收工序中的无机吸收液按重量份数计包括三价钴盐、过硫酸盐、过氧化物的混合物20份，浓硫酸7份，离子液体25份，水50份；有机错流吸收工序中的有机吸收液按重量份数计包括含氮五元环基团化合物20份，有机胺化合物15份，去离子水50份时编号为A，将无机错流吸收工序中的无机吸收液按重量份数计包括三价钴盐、过硫酸盐、过氧化物的混合物30份，浓硫酸9份，离子液体30份，水60份；有机错流吸收工序中的有机吸收液按重量份数计包括含氮五元环基团化合物35份，有机胺化合物25份，去离子水80份时编号为B，将无机错流吸收工序中的无机吸收液按重量份数计包括三价钴盐、过硫酸盐、过氧化物的混合物27份，浓硫酸8份，离子液体28份，水57份；有机错流吸收工序中的有机吸收液按重量份数计包括含氮五元环基团化合物32份，有机胺化合物21份，去离子水76份时编号为C，在编号A、编号B和编号C的条件下检测排气口处的废气浓度，结果如图1所示，可知，编号B的条件下，废气处理效果最佳。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。