成果名称: |
挥发性有机废气(VOC)的高效、低成本转轮处理技术开发与应用 |
完成单位: |
中国科学院广州地球化学研究所,广州黑马科技有限公司,佛山市中科院环境与安全检测认证中心有限公司 |
研究人员: |
袁鹏,朱建喜,李军,刘冬,刘红梅,魏燕富,邓亮亮,杜培鑫,王强,马军,宋兴刚,陈金发,方森林,刘新文,王长华,谭富来,张花,钟嘉升,李志坚 |
介绍: |
课题来源经费为广东省科技计划对本项目的支持(省级投入)经费300万元。 挥发性有机废气(VOC)是大气环境的治理重点。作为VOC污染重点地区,广东省已发布《关于重点行业挥发性有机物综合整治的实施方案》。然而,现有主流处理技术—转轮吸附技术因成本高昂和适用性不佳而难以推广,在吸附材料和成套技术上有巨大市场需求——转轮吸附法是挥发性有机废气(VOC)处理中最有效的技术,但该技术的普及受吸附材料的制约(材料成本高昂、吸附效果受环境影响大、适用性不佳)。例如,沸石分子筛价格昂贵(约20万元/吨),活性炭易吸水(在广东等南方适用性差),易燃;且两者孔径分布较窄,气阻大,影响处理效率。上述缺陷使转轮法未能大范围推广。项目团队前期研发了新型VOC吸附材料和新型转轮吸附系统(均获发明专利),将利用本团队的技术研发优势,研发新一代高效、低成本转轮吸附VOC处理成套技术。采用该套技术在电子、喷涂等重点行业建立技术应用示范,进行产业化推广,打开VOC处理材料和设备的广阔市场。 技术原理为:VOC废气由风机送至吸附转轮的吸附区,通过吸附剂的蜂窝孔得到净化,转轮吸附剂中吸附接近饱和的部分被从反方向吹扫的热空气脱附解吸,脱附下来的VOC被收集起来进行集中处理,因此该方法也称为VOC浓缩技术。 项目指标完成情况:(1)完成了对广州周边城市汽车工业的小型喷涂车间喷漆作业所排放的VOC的主要成分分析(对应考核指标-1)。(2)研发出3个系列9种新型多孔矿物基VOC吸附粉体和蜂窝体材料(对应考核指标-2和3)。(3)研制了VOC转轮处理设备,并基于所研发的VOC吸附材料和配套应用技术,建立了相应的示范工程(对应考核指标-4)。成功研发小型VOC转轮吸附设备1套。依托所研制的高效低成本VOC吸附材料和设备及配套应用技术,在东莞广泽汽车饰件有限公司实施了处理风量达30000 m3/h的汽车喷涂废气处理应用示范工程,以及在国际香料(中国)有限公司实施了处理风量达35000 m3/h的香料生产废气处理应用示范工程。(4)完成了知识产权和人才培养任务(对应考核指标-5)。共发表学术论文15篇(均标注本项目资助)。其中11篇(SCI论文8篇,中文核心期刊论文3篇)为本项目研究的直接产出;另外4篇为项目研究扩展所获成果。申请了4项中国发明专利和2项中国实用新型专利,均已获得授权。本项目具体知识产权情况参见附件。培养包括2名博士后人员在内的高级技术人才3人,博士和硕士研究生3人。建立掌握有机废气吸附新材料制备及新型VOC转轮吸附浓缩技术的专业团队1个。(5)实现了预期经济目标(对应考核指标-6)。项目承担企业应用本项目技术成果后,实现累计新增销售收入约4542.61万元,累计新增利税约286.49万元。 创造性与先进性:(1)针对目前VOC转轮处理技术所用吸附材料造价高、气阻大、难以推广应用等问题,研发了具有自主产权和强市场竞争力的新型高效、低成本多孔矿物VOC吸附材料及其成套应用技术,从而形成技术创新。(2)对天然多孔矿物进行改性和改型,研制了新型的具有耐湿、低气阻等优异性能的矿物基VOC吸附材料,提出通过蜂窝体化和造粒等方法对该粉体材料进行成型,用于VOC吸附转轮,是项目的另一主要技术创新。项目解决了以下问题,从而在VOC处理/治理方面具有较高的先进性:(1)创新性的建立了适用于吸附转轮的多孔矿物VOC吸附材料的造粒、封装等技术。(2)研发了适用于吸附转轮的蜂窝体VOC吸附功能材料的成型和应用技术。(3)实现了用于装载新型VOC吸附材料的吸附转轮设备的加工和配套应用。 技术的成熟程度,适用范围和安全性和应用情况下:基于所研发多孔矿物基VOC吸附材料及其成套转轮处理技术,建立了两个VOC转轮处理技术应用示范工程,并已运转实施:在东莞广泽汽车饰件有限公司建立和实施的汽车喷涂废气处理应用示范工程和在国际香料(中国)有限公司建立和实施的香料生产废气处理应用示范工程。 东莞广泽汽车饰件有限公司应用示范工程,处理风量为30000 m3/h,再生风量为3000 m3/h,转轮转速为25分钟/圈,再生温度为175℃。检测结果表明,该应用示范工程VOC去除率达90.9%以上。国际香料(中国)有限公司应用示范工程的处理风量为35000 m3/h,再生风量为3500 m3/h,转轮转速为30分钟/圈,再生温度为175℃。检测结果表明,该应用示范工程对VOC的去除率达到90.4%以上。 目前正基于上述示范工程,拟开展更大规模的不同新产品的中试,建立生产线,从而降低转轮系统的成本及售价,从而获得更大的经济效益。另一方面,尝试进一步拓展产品应用领域和市场,使其不限于矿物材料的VOC吸附处理,比如将其应用拓展至新型有机污染物处理等的新领域。因此,其适用范围不仅限于VOC吸附浓缩处理,还可以拓展至多种新型有机污染物处理。 面临不足:在特殊环境下(如,粉尘等浓度过高)的针对性处理,尚需要优化和调节应用条件,需要后续研究解决。另外,矿物原料也存在成分不均一等问题,后期也需要从原料高质化等角度进一步研发。项目研发过程中,研发团队的三位成员曾获广东省自然科学奖一等奖。 |
登记号: |
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登记日期: |
2024/9/10 |
研究起止时间: |
2017-05-01至2020-04-30 |
成果应用行业: |
水利、环境和公共设施管理业 |
高新科技领域: |
环境保护 |
学科分类: |
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鉴定单位: |
广东省科学技术厅 |
评价日期: |
2022/10/21 |
登记办理状态: |
公示中 |
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