超氧微纳米气泡在废气治理上的应用精选PPT课件.pptx

1,超氧微纳米气泡在废气治理上的应用,2,认识微纳米气泡,螺旋桨叶片在高速旋转时叶片边缘产生的微纳米气泡,被微纳米气泡腐蚀的螺旋桨叶片,首先用个生活中的实例做个说明,让大家认识一下微纳米气泡!,3,一,微纳米气泡简介,4,一,微纳米气泡简介,5,3.1,3.2,3.3,一,微纳米气泡简介,6,一,微纳米气泡简介,4.微纳米气泡的空化效应,7,一,微纳米气泡简介,8,一,微纳米气泡简介,6、微纳米气泡的特性,9,一,微纳米气泡简介,气泡的体积和表面积的关系可以通过公式表示。气泡的体积公式为V=4/3r3，气泡的表面积公式为A=4r2，两公式合并可得A=3V/r，即V总=nA=3V总/r。也就是说，在总体积不变（V不变）的情况下，气泡总的表面积与单个气泡的直径成反比。根据公式，10微米的气泡与1毫米的气泡相比较，在一定体积下前者的比表面积理论上是后者的100倍。空气和水的接触面积就增加了100倍，各种反应速度也增加了100倍。,6.1比表面积大,10,一,微纳米气泡简介,根据斯托克斯定律，气泡在水中的上升速度与气泡直径的平方成正比。气泡直径越小则气泡的上升速度越慢。从气泡上升速度与气泡直径的关系图可知，气泡直径1mm的气泡在水中上升的速度为6m/min，而直径10m的气泡在水中的上升速度为3mm/min，后者是前者的1/2000。如果考虑到比表面积的增加，微纳米气泡的溶解能力比一般空气增加20万倍。,6.2上升速度慢,11,一,微纳米气泡简介,6.3自身增压溶解,12,一,微纳米气泡简介,6.4表面带电,13,一,微纳米气泡简介,6.5.产生大量自由基,14,一,微纳米气泡简介,6.6传质效率高,15,一,微纳米气泡简介,16,一,微纳米气泡简介,17,二,基于超氧微纳米气泡技术的有机废气处理系统简介,今天我们主要讲微纳米气泡应用在：有机废气(VOCs)处理领域。据了解目前微纳米气泡处理机废气(VOCs)主要应用在：1.化工行业废气：树脂、PVC塑胶厂等；2.喷漆行业废气：家具、铝型材、汽车喷涂、家电喷涂等；3.低（高）VOCs，高浓度臭气：木纹纸厂，食品厂等；,18,二,基于超氧微纳米气泡技术的有机废气处理系统简介,由于微纳米气泡受到环境中的物理（水的流动过程产生的压缩和膨胀，旋涡流等）的刺激后，会因瞬间（约10的-9次方秒）绝热压缩而产生约10个大气压的超高压和在分子间达4400超高温的极限反应场。将电离现象特有的超氧化物(superoxide)和活性氢氧基(hydroxylradical)，由压坏效应产生大量直径更小的微气泡，并呈现出超声波、带电性、滞留性、自我加压性、扩散性、强氧化性等特性，将有机物(VOCs)分解消灭（化学反应）,同时将脏污成分破坏分离而悬浮水面，促使有机化合物(VOCs)部分转化成二氧化碳及水、另一部分被矿化形成颗粒状沉入水中，其特性不燃烧、不溶解、不含毒性。经工程应用测试，对甲苯、二甲苯、醋酸丁酯、丙酮、异丙醇、四氯乙烯等有机物(VOCs)能达到90%以上的去除率，也可以实现更高的去除率要求。,19,二,基于超氧微纳米气泡技术的有机废气处理系统简介,1、工艺流程图,20,二,基于超氧微纳米气泡技术的有机废气处理系统简介,2、单筒双级设备构造图,21,二,基于超氧微纳米气泡技术的有机废气处理系统简介,3、处理有机废气(VOCs)的过程,22,一,微纳米气泡简介,4、处理有机废气(VOCs)的主要反应机理,二,基于超氧微纳米气泡技术的有机废气处理系统简介,23,一,废气排放标准方面,二,基于超氧微纳米气泡技术的有机废气处理系统简介,24,一,废气排放标准方面,二,基于超氧微纳米气泡技术的有机废气处理系统简介,4.2热解,由于微气泡溃灭，在局部地点形成瞬间高温，高分子化合物发生解链反应如烃类解链生成自由基和自由原子：RHR+H非极性、易挥发溶质的蒸汽也能直接热分解如CC14：CC14CC13+C1CC13CC12+C1水蒸气解离产生H202等强氧化物，系统中加入的臭氧，通过这些强氧化物，又进一步氧化废气中的有机物，反应如：CH30H+H202HCO0H+H2OHCOOH+H2OC02+H2O+H2最终使有机物分解、氧化成溶于水或低粘度的物质、二氧化碳，达到降解的目的。,25,一,废气排放标准方面,一,废气排放标准方面,二,基于超氧微纳米气泡技术的有机废气处理系统简介,微气泡溃灭时，会产生局部的高浓度游离状态的OH、H、O等自由基，并产生高压和微射流，产生强烈的剪切力，使大分子主链上碳键断裂，产生自由基。因自由基的强氧化性反应，实现降解。例如，OH非常活跃，能脱去有机分子(如烃类物质)上的一个氢，形成R自由基，R能被进一步氧化成RO2，RO也是强氧化剂，这样自由基不断产生不断氧化，大大增强了空化的氧化效率，部分反应如下:RH+OHR+H20R+O2RO2ROO+RHR+HO2RH+O2R+HO2RH+H02R+H2O2随着反应的继续，烃基过氧化物不断分解，并与新的烃分子或自由基作用，并一步氧化生成中间产物。如醇和酮，反应如下：RRCH-00HRRCHO+OHRRCH0+RHRRCH0H+R,4.3自由基氧化,26,一,废气排放标准方面,一,废气排放标准方面,二,基于超氧微纳米气泡技术的有机废气处理系统简介,超临界水氧化（SupercriticalWaterOxidation，简称SCWO）：水的临界点是温度374.3、压力2.05MPa，如果将水的温度、压力升高到临界点以上，即为超临界水，其密度、粘度、电导率、介电常数等基本性能均与普通水有很大差异，表现出类似于非极性有机化合物的性质。超临界水氧化是通过氧化作用将有机物完全氧化为清洁的H2O、CO2和N2等物质，S、P等转化为最高价盐类稳定化，重金属氧化稳定固相存在于灰分中，将有机物快速转化为CO2、H2O、N2和其他无害小分子。在微气泡溃灭过程中，形成超临界水，有利于提高大多数化学反应速度，例如低挥发性溶质如对硝基苯乙酸酯在瞬时超临界水相的反应如图：,4.4超临界水氧化,27,一,废气排放标准方面,一,废气排放标准方面,二,基于超氧微纳米气泡技术的有机废气处理系统简介,实验研究表明，在超临界水环境下，羟基自由基氧化降解苯酚的机理如下：首先苯酚在OH的作用下被氧化为对苯二酚或邻苯二酚；然后继续被氧化为醌类化合物，之后开环形成脂肪酸(如丁烯二酸和乙酸)，最终降解为二氧化碳和水。反应过程如下：,28,一,废气排放标准方面,一,废气排放标准方面,二,基于超氧微纳米气泡技术的有机废气处理系统简介,5、处理有机废气(VOCs)的最终结果最终将有机物（VOCs）转化为CO2、H2O、N2和其他无害小分子，以及一部分固体颗粒物。,29,一,废气排放标准方面,一,废气排放标准方面,二,基于超氧微纳米气泡技术的有机废气处理系统简介,6设备运行项目对比,30,一,废气排放标准方面,一,废气排放标准方面,二,基于超氧微纳米气泡技术的有机废气处理系统简介,7、设备运行现场实例,31,一,废气排放标准方面,一,废气排放标准方面,二,基于超氧微纳米气泡技术的有机废气处理系统简介,8、相关检测数据8.1双级处理处理VOCs的效率实例:(192-15.6)/192x100%=92%,32,一,废气排放标准方面,一,废气排放标准方面,二,基于超氧微纳米气泡技术的有机废气处理系统简介,8.2双级处理处理