專利名稱：一種電芬頓凈化余hcn的裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電芬頓凈化余HCN的裝置及其方法。
背景技術(shù)：
HCN的脫除方法主要為吸收法、吸附法和燃燒法。幾種脫除HCN廢氣的方法各有特點(diǎn)，每種處理方法的優(yōu)缺點(diǎn)及其適于處理的對(duì)象各有不同。在處理實(shí)際生產(chǎn)中所產(chǎn)生的HCN尾氣時(shí)，HCN濃度、尾氣所含其他組分與排放方式、現(xiàn)有設(shè)備及處理方法的成本等因素都會(huì)影響到HCN脫除方法的選擇。在采用吸附法時(shí)，某些氣體組分會(huì)影響活性炭對(duì)HCN的吸附作用。例如當(dāng)廢氣中含有較多水蒸氣時(shí)，水蒸氣與HCN存在競爭吸附現(xiàn)象，使被吸附的HCN解吸而大大降低了處理效果。當(dāng)水蒸氣體積含量超過50 %時(shí)，活性炭就不再吸附HCN。因此當(dāng)廢氣中含有影響吸附的組分時(shí)，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行必要的預(yù)處理?？紤]到生產(chǎn)實(shí)踐中HCN尾氣主要來源于煤的高溫裂解與PAN炭纖維的高溫炭化處理，采用催化燃燒法具有 較大的優(yōu)勢，但對(duì)HCN的催化燃燒研究，目前尚未見到成熟的工業(yè)化報(bào)道，還主要處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。專利CN 201586472 U公開了一種含氰廢氣處理裝置，含氰廢氣在兩次與燒堿溶液混合后被充分吸收，與現(xiàn)有技術(shù)中的操作相比，吸收率大大增加，且減少了燒堿消耗量，提高了安全生產(chǎn)水平，但同樣面臨著消耗大量的化學(xué)藥劑，且產(chǎn)生二次污染，不能將離子進(jìn)行回收利用。而且，剩余的低濃度HCN溶液得不到處理。針對(duì)此，本發(fā)明中采用電芬頓產(chǎn)生氧化性的· OH凈化余HCN，將低濃度的HCN轉(zhuǎn)化為CO2,實(shí)現(xiàn)零排放。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)技術(shù)的不足，提供電芬頓凈化余HCN的裝置及其方法。電芬頓凈化余HCN的裝置包括廢氣集氣罩、壓力控制器、電動(dòng)廢氣處理裝置、HCN回收儲(chǔ)罐、氣體除霧器、噴淋儲(chǔ)液池、控制閥門、在線監(jiān)控器、陽極液收集池、陰極液罐、含F(xiàn)e2+溶液罐、陰極電芬頓裝置、第一陽極板、第一陰極板、第一直流電源、導(dǎo)電介質(zhì)、氣瓶、鼓風(fēng)機(jī)；在陰極電芬頓裝置內(nèi)設(shè)有第一陽極板和第一陰極板，第一陰極板和第一陽極板分別接入第一直流電源的正極和負(fù)極；廢氣集氣罩中的廢氣經(jīng)壓力控制器進(jìn)入電動(dòng)廢氣處理裝置靠近陰極側(cè)，噴淋儲(chǔ)液池經(jīng)控制閥門、在線監(jiān)控器及噴淋頭進(jìn)入電動(dòng)處理廢水裝置，經(jīng)電動(dòng)廢氣處理裝置處理過的HCN氣體經(jīng)壓力控制器與HCN回收儲(chǔ)罐相連，電動(dòng)廢氣處理裝置另一出口與其他氣體處理裝置相連，電動(dòng)廢氣處理裝置底部分兩路，一路經(jīng)在線監(jiān)控器與陽極液罐頂部相連，陽極液罐底部經(jīng)控制閥門與陰極電芬頓裝置頂部相連，另一路經(jīng)電動(dòng)廢氣處理裝置底部、在線監(jiān)控器與陰極液罐頂部相連，陰極液罐出水分兩路，一路經(jīng)控制閥門與中和池側(cè)面相連，另一路經(jīng)控制閥門與陰極電芬頓裝置上部相連，含F(xiàn)e2+溶液罐經(jīng)控制閥門與陰極電芬頓裝置上部相連，氣瓶經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)、閥門與陰極電芬頓裝置底部相連。所述氣瓶為凈化后的含氧氣體的貯罐或鋼瓶，氣瓶中貯有純凈的空氣、富氧空氣或氧氣中一種或多種氣體的混合。所述的陰極電芬頓裝置為流化床型，陰極電芬頓裝置內(nèi)填充有導(dǎo)電介質(zhì)，所述的導(dǎo)電介質(zhì)為活性炭、導(dǎo)電塑料、金屬顆粒、石墨顆粒中至少一種。所述的含F(xiàn)e2+溶液罐內(nèi)設(shè)有溶液，溶液為硫酸亞鐵、氯化亞鐵或硝酸亞鐵。所述的第一陽極板材料為石墨、活性炭纖維氈、活性炭纖維布以及涂敷有Pb02、RuO2、IrO2、TiO2、MnO2中至少一種導(dǎo)電金屬，第一陰極板材料為活性炭纖維電極、石墨電極、石墨氣體擴(kuò)散電極、活性炭氣體擴(kuò)散電極或多壁納米碳管電極，電極板形狀為網(wǎng)狀、孔狀或絲柵狀。電芬頓凈化余HCN的方法為電動(dòng)廢氣處理裝置在20V以上產(chǎn)生直流電，促使陽極室內(nèi)產(chǎn)生大量H+，形成酸性氛圍，pH彡I. O,陰極室)產(chǎn)生大量0H_，形成堿性氛圍，pH彡14. O ；廢氣集氣罩中的含氰 廢氣在電動(dòng)廢氣處理裝直中被嗔淋液吸收后，氰 在陰極室內(nèi)99%以上轉(zhuǎn)化為CN_，然后在電作用下遷移，經(jīng)過陰離子交換膜進(jìn)入陽極室，并生成純凈的HCN氣體，生成的HCN氣體進(jìn)入HCN回收儲(chǔ)罐，含氰廢氣中的HCN經(jīng)過電動(dòng)廢氣處理裝置處理，廢氣中90%的HCN能被HCN回收儲(chǔ)罐，作為生產(chǎn)KCN或NaCN或AgCN的原料，剩余低濃度的HCN溶液采用陰極電芬頓裝置處理，使HCN轉(zhuǎn)化為CO2,噴淋儲(chǔ)液池內(nèi)的噴淋液為含NaCl、Na2SO4,·Na3PO4, Na2HPO4, NaNO3中至少一種的含鹽水，含鹽量為O. 01°/Γ 0%，進(jìn)行間歇或連續(xù)噴淋吸收HCN，低濃度CN^溶液采用電芬頓裝置(12)將CN_轉(zhuǎn)化為CO2的過程為02+2H++2e — H2O2 ；Fe2++H202 — · 0H+0r+Fe3+ ；HCN+ · OH — CO2 ；Fe3++e_ — Fe2+。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
低濃度CN-采用電芬頓裝置將CN-轉(zhuǎn)化為CO2,實(shí)現(xiàn)氰零排放。


圖I是電芬頓凈化余HCN的裝置結(jié)構(gòu)示意 圖2是芬頓凈化余HCN方法原理圖中廢氣集氣罩I、壓力控制器2、電動(dòng)廢氣處理裝置3、HCN回收儲(chǔ)罐4、氣體除霧器5、噴淋儲(chǔ)液池6、控制閥門7、在線監(jiān)控器8、陽極液收集池9、陰極液罐10、含F(xiàn)e2+溶液罐
11、陰極電芬頓裝置12、第一陽極板13、第一陰極板14、第一直流電源15、導(dǎo)電介質(zhì)16、氣瓶
17、鼓風(fēng)機(jī)18、離子選擇性交換膜19、惰性填充物20、陽極室21、陰極室22、第二陽極板23、第二陰極板24、第二直流電源25。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，電芬頓凈化余HCN的裝置包括廢氣集氣罩I、壓力控制器2、電動(dòng)廢氣處理裝置3、HCN回收儲(chǔ)罐4、氣體除霧器5、噴淋儲(chǔ)液池6、控制閥門7、在線監(jiān)控器8、陽極液收集池9、陰極液罐10、含F(xiàn)e2+溶液罐11、陰極電芬頓裝置12、第一陽極板13、第一陰極板14、第一直流電源15、導(dǎo)電介質(zhì)16、氣瓶17、鼓風(fēng)機(jī)18 ;陰極電芬頓裝置12本體包括第一陽極板13、第一陰極板14、導(dǎo)電介質(zhì)16,第一陽極板13與第一直流電源15的正極相連,第一陰極板14與第一直流電源15的負(fù)極相連；電動(dòng)廢氣處理裝置3本體用離子選擇性交換膜19分隔成陽極室21、陰極室22，陽極室21和陰極室22內(nèi)填充有惰性填充物20，陽極室21內(nèi)設(shè)有第二陽極板23，第二陽極板23與第二直流電源25正極相連，陰極室22內(nèi)設(shè)有第二陰極板24，第二陰極板24與第二直流電源25負(fù)極相連；廢氣集氣罩I經(jīng)壓力控制器2與電動(dòng)廢氣處理裝置3相連，噴淋儲(chǔ)液池6經(jīng)控制閥門7、在線監(jiān)控器8分成兩路，一路經(jīng)控制閥門7與陽極室21頂部相連，另一路經(jīng)控制閥門7與陰極室22頂部相連，陽極室21頂部經(jīng)壓力控制器2與HCN回收儲(chǔ)罐4相連，陰極室22上部與其他氣體處理裝置5相連，陽極室21底部出口經(jīng)在線監(jiān)控器8與陽極液罐9、控制閥門7與陰極電芬頓裝置12陽極液入口相連，陰極室22底部出口經(jīng)陰極液罐10、控制閥門7與陰極電芬頓裝置12陰極液入口相連，含F(xiàn)e2+溶液罐11經(jīng)控制閥門7與陰極電芬頓裝置12Fe2+溶液入口相連，氣瓶17經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)
18、閥門7與陰極電芬頓裝置12底部氣體入口相連。所述氣瓶17為凈化后的含氧氣體的貯罐或鋼瓶，氣瓶中貯有純凈的空氣、富氧空氣或氧氣中一種或多種氣體的混合。所述的陰極電芬頓裝置12為流化床型，陰極電芬頓裝置12內(nèi)填充有導(dǎo)電介質(zhì)16，所述的導(dǎo)電介質(zhì)16為活性炭、導(dǎo)電塑料、金屬顆粒、石墨顆粒中至少一種。所述的含F(xiàn)e2+溶液罐11內(nèi)設(shè)有溶液，溶液為硫酸亞鐵、氯化亞鐵或硝酸亞鐵。 所述的第一陽極板13材料為石墨、活性炭纖維氈、活性炭纖維布以及涂敷有Pb02、RuO2, IrO2, TiO2, MnO2中至少一種導(dǎo)電金屬，第一陰極板14為活性炭纖維電極、石墨電極、石墨氣體擴(kuò)散電極、活性炭氣體擴(kuò)散電極或多壁納米碳管電極，電極板形狀為網(wǎng)狀、孔狀或絲柵狀。如圖2所述，電芬頓凈化余HCN的方法是電動(dòng)廢氣處理裝置(3)在20V以上產(chǎn)生直流電，促使陽極室21內(nèi)產(chǎn)生大量H+，形成酸性氛圍，pH彡I. 0，陰極室22產(chǎn)生大量0H_，形成堿性氛圍，pH ^ 14. O ;廢氣集氣罩I中的含氰廢氣在電動(dòng)廢氣處理裝置3中被噴淋液吸收后，氰在陰極室22內(nèi)99%以上轉(zhuǎn)化為CN_，然后在電作用下遷移，經(jīng)過陰離子交換膜19進(jìn)入陽極室21，并生成純凈的HCN氣體，生成的HCN氣體進(jìn)入HCN回收儲(chǔ)罐4，含氰廢氣中的HCN經(jīng)過電動(dòng)廢氣處理裝置3處理，廢氣中90%的HCN能被HCN回收儲(chǔ)罐4，作為生產(chǎn)KCN或NaCN或AgCN的原料，剩余低濃度的HCN溶液采用陰極電芬頓裝置12處理，使HCN轉(zhuǎn)化為CO2,噴淋儲(chǔ)液池6內(nèi)的噴淋液為含NaCl、Na2S04、Na3P04、Na2HP04、NaN03中至少一種的含鹽水，含鹽量為O. 01°/Γ10%，進(jìn)行間歇或連續(xù)噴淋吸收HCN，低濃度CN_溶液采用電芬頓裝置12將 CN-轉(zhuǎn)化為 CO2 的過程為02+2H++2e — H2O2 ；Fe2++H202 — · ΟΗ+ΟΓ+Fe3+ ；HCN+ · OH — CO2 ；Fe3++e_ — Fe2+。
實(shí)施例I
采用如圖I所示的一種電芬頓凈化余HCN的裝置處理碳纖維含氰廢氣中的HCN。廢氣中HCN濃度為90mg/m3，經(jīng)過電動(dòng)力遷移回收與凈化含氰廢氣的裝置后得到的溶液中含有5m3/t的氫氰酸，這部分溶液通入陰極電芬頓裝置，陰極電芬頓裝置中陽極為鈦鍍釕網(wǎng)狀電極，陰極為不銹鋼網(wǎng)狀電極兩端接入第一直流電源，電壓為9V，同時(shí)在陰極處股入空氣，并加FeSO4溶液，濃度為lmmol/L，處理后排放的氣體中HCN的含量低于O. 05mg/Nm3,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于HCN國標(biāo)最高容許濃度為O. 3mg/Nm3。實(shí)施例2
實(shí)施例2中采用電芬頓凈化余HCN的裝置處理電石爐氣中的HCN，操作步驟、HCN處理原理與實(shí)施例I相同。廢氣中HCN濃度為2. 45g/m3，爐氣分兩路進(jìn)入兩級(jí)電動(dòng)廢氣處理裝置，經(jīng)過電動(dòng)力遷移回收與凈化含氰廢氣的裝置后，得到的溶液中含有8. 67m3/t的氫氰酸，這部分溶液通入陰極電芬頓裝置，陰極電芬頓裝置中陽極為鈦鍍釕網(wǎng)狀電極，陰極為不銹鋼網(wǎng)狀電極兩端接入第一直流電源，電壓為10V，同時(shí)在陰極處股入空氣，并加FeSO4溶液，濃度為lmmol/L,處理后排放的氣體中HCN的含量低于O. 05mg/Nm3,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于HCN國標(biāo)最高容許濃度為O. 3mg/Nm3。實(shí)施例3
實(shí)施例3中采用電芬頓凈化余HCN的裝置處理碳纖維尾氣中的HCN，操作步驟、HCN處理原理與實(shí)施例I相同。廢氣中的HCN濃度為3. 25g/m3，爐氣分兩路進(jìn)入兩級(jí)電動(dòng)廢氣處理裝置，經(jīng)過電動(dòng)力遷移回收與凈化含氰廢氣的裝置后，得到的溶液中含有10. 67m3/t的氫氰酸，這部分溶液通入陰極電芬頓裝置，陰極電芬頓裝置中陽極為鈦鍍釕網(wǎng)狀電極，陰極為不銹鋼網(wǎng)狀電極兩端接入第一直流電源，電壓為10V，同時(shí)在陰極處股入空氣，并加？必04溶液，濃度為lmmol/L,處理后排放的溶液中CPf含量低于O. 02mg/L,遠(yuǎn) 遠(yuǎn)低于HCN國標(biāo)最高容許濃度為O. 3mg/Nm3。
權(quán)利要求
1.一種電芬頓凈化余HCN的裝置，其特征在于包括廢氣集氣罩(I)、壓力控制器(2)、電動(dòng)廢氣處理裝置(3)、HCN回收儲(chǔ)罐(4)、氣體除霧器(5)、噴淋儲(chǔ)液池(6)、控制閥門(7)、在線監(jiān)控器(8)、陽極液收集池(9)、陰極液罐(10)、含F(xiàn)e2+溶液罐(11)、陰極電芬頓裝置(12)、第一直流電源(15)、氣瓶(17)、鼓風(fēng)機(jī)(18)和第二直流電源(25);陰極電芬頓裝置(12)本體包括第一陽極板(13)、第一陰極板(14)、導(dǎo)電介質(zhì)(16),第一陽極板(13)與第一直流電源(15)的正極相連，第一陰極板(14)與第一直流電源(15)的負(fù)極相連；電動(dòng)廢氣處理裝置(3)本體用離子選擇性交換膜(19)分隔成陽極室(21)、陰極室(22)，陽極室(21)和陰極室(22)內(nèi)填充有惰性填充物(20)，陽極室(21)內(nèi)設(shè)有第二陽極板(23)，第二陽極板(23)與第二直流電源(25)正極相連，陰極室(22)內(nèi)設(shè)有第二陰極板(24)，第二陰極板(24)與第二直流電源(25)負(fù)極相連；廢氣集氣罩(I)經(jīng)壓力控制器(2)與電動(dòng)廢氣處理裝置(3)相連，噴淋儲(chǔ)液池(6 )經(jīng)控制閥門(7 )、在線監(jiān)控器(8 )分成兩路，一路經(jīng)控制閥門(7 )與陽極室(21)頂部相連，另一路經(jīng)控制閥門(7)與陰極室(22)頂部相連，陽極室(21)頂部經(jīng)壓力控制器(2)與HCN回收儲(chǔ)罐(4)相連，陰極室(22)上部與其他氣體處理裝置(5)相連，陽極室(21)底部出口經(jīng)在線監(jiān)控器(8)與陽極液罐(9)、控制閥門(7)與陰極電芬頓裝置(12)陽極液入口相連，陰極室(22)底部出口經(jīng)陰極液罐(10)、控制閥門(7)與陰極電芬頓裝置(12 )陰極液入口相連，含F(xiàn)e2+溶液罐(11)經(jīng)控制閥門(7 )與陰極電芬頓裝置(12 ) Fe2+溶液入口相連，氣瓶(17)經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)(18)、閥門(7)與陰極電芬頓裝置(12)底部氣體入口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種電芬頓凈化余HCN的裝置，其特征在于所述氣瓶(17)為凈化后的含氧氣體的貯罐或鋼瓶，氣瓶中貯有純凈的空氣、富氧空氣或氧氣中一種或多種氣體的混合。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種電芬頓凈化余HCN的裝置，其特征在于所述的陰極電芬頓裝置(12)為流化床型，陰極電芬頓裝置(12)內(nèi)填充有導(dǎo)電介質(zhì)(16)，所述的導(dǎo)電介質(zhì)(16)為活性炭、導(dǎo)電塑料、金屬顆粒、石墨顆粒中至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種電芬頓凈化余HCN的裝置，其特征在于所述的含F(xiàn)e2+溶液罐(11)內(nèi)設(shè)有溶液，溶液為硫酸亞鐵、氯化亞鐵或硝酸亞鐵。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種電芬頓凈化余HCN的裝置，其特征在于所述的第一陽極板(13)材料為石墨、活性炭纖維氈、活性炭纖維布以及涂敷有Pb02、Ru02、Ir02、Ti02、Mn02中至少一種導(dǎo)電金屬，陰極(14)為活性炭纖維電極、石墨電極、石墨氣體擴(kuò)散電極、活性炭氣體擴(kuò)散電極或多壁納米碳管電極，電極板形狀為網(wǎng)狀、孔狀或絲柵狀。
6.一種使用如權(quán)利要求I所述裝置一種電芬頓凈化余HCN的方法，其特征在于電動(dòng)廢氣處理裝置(3)在20V以上產(chǎn)生直流電，促使陽極室(21)內(nèi)產(chǎn)生大量H+，形成酸性氛圍，pH彡I. 0，陰極室(22)產(chǎn)生大量OH_，形成堿性氛圍，pH彡14. O ;廢氣集氣罩(I)中的含氰廢氣在電動(dòng)廢氣處理裝置(3)中被噴淋液吸收后，氰在陰極室(22)內(nèi)99%以上轉(zhuǎn)化為CN_，然后在電作用下遷移，經(jīng)過陰離子交換膜(19)進(jìn)入陽極室(21 )，并生成純凈的HCN氣體，生成的HCN氣體進(jìn)入HCN回收儲(chǔ)罐(4 )，含氰廢氣中的HCN經(jīng)過電動(dòng)廢氣處理裝置(3 )處理，廢氣中90%的HCN能被HCN回收儲(chǔ)罐(4)，作為生產(chǎn)KCN或NaCN或AgCN的原料，剩余低濃度的HCN溶液采用陰極電芬頓裝置(12 )處理，使HCN轉(zhuǎn)化為CO2，噴淋儲(chǔ)液池(6 )內(nèi)的噴淋液為含NaCl、Na2SO4, Na3PO4, Na2HPO4, NaNO3中至少一種的含鹽水，含鹽量為O. 01°/Γ 0%，進(jìn)行間歇或連續(xù)噴淋吸收HCN，低濃度CN—溶液采用電芬頓裝置(12)將CN—轉(zhuǎn)化為CO2的過程b為T, /-NT4 Zr\r\T Τ/^v , k TAT Τ 4T , T Τ/^ν , T Τ/^νΖ^λΖτ Τ ,T 4 Zr\ Zr Tr\ry , Tjry , Zr\ · t /
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電芬頓凈化余HCN的裝置及其方法。它包括廢氣集氣罩、壓力控制器、電動(dòng)廢氣處理裝置、HCN回收儲(chǔ)罐、氣體除霧器、噴淋儲(chǔ)液池、控制閥門、在線監(jiān)控器、陽極液收集池、陰極液罐、含F(xiàn)e2+溶液罐、陰極電芬頓裝置、第一陽極板、第一陰極板、第一直流電源、導(dǎo)電介質(zhì)、氣瓶、鼓風(fēng)機(jī)；高濃度含氰廢氣先經(jīng)過電動(dòng)廢氣處理裝置回收大部分HCN，剩余的低濃度HCN氣體通入陰極電芬頓裝置，陰極電芬頓裝置為流化床型，內(nèi)填充有導(dǎo)電介質(zhì)，在裝置兩端加上電壓，通入含F(xiàn)e2+溶液，陰極處通入空氣，在電的作用下產(chǎn)生自由基，將低濃度HCN氧化成CO2，實(shí)現(xiàn)HCN零排放。該裝置可處理碳纖維尾氣、丙烯氰廢氣等各種含氰廢氣。
文檔編號(hào)B01D53/78GK102872704SQ20121039466
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月17日
發(fā)明者吳祖成, 廖文 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)