CN102716653A - 一种磷化氢熏蒸尾气净化方法 - Google Patents

Abstract

一种磷化氢熏蒸尾气净化方法，属于空气净化领域。本发明提出了一种磷化氢熏蒸尾气净化方法，包括如下步骤：首先，磷化氢熏蒸尾气通过真空紫外光源照射，磷化氢转化为磷酸；然后，尾气通过活性过滤器，磷酸被吸收，臭氧被分解。本发明对磷化氢净化效率高，能耗低，处理风量大，工艺简单。应用于大风量的磷化氢熏蒸气体处理有较高的实用价值。

Description

一种磷化氢熏蒸尾气净化方法

技术领域

本发明属于空气净化技术领域，特别是涉及空气中低浓度磷化氢的净化，主要用于烟草、粮食仓储熏蒸防虫时的磷化氢尾气处理。

背景技术

在粮食、烟草、药材、干果等农产品仓储过程中，容易滋生各种害虫，利用磷化氢对仓储库房进行熏蒸处理，杀虫效果好，使用方便，成本低，残留少且残留物无毒，是最安全的熏蒸剂，在多个国家磷化氢都被作为唯一的熏蒸剂使用。

磷化氢是一种剧毒气体，熏蒸作业后库房内含磷化氢的空气不经处理直接排放，有可能对周边的人或动物造成伤害，如果不排放，低浓度的磷化氢在空气中也能逐渐被氧化为各种价态的磷酸类化合物，虽然毒性减小，但会腐蚀空调排风***。因此，熏蒸尾气需要进行净化处理。

磷化氢气体很难被吸附，但它具有很强的还原性，因此含磷化氢尾气的净化主要采用氧化吸收的方法进行处理，主要采用干法和湿法两种工艺。

湿法工艺是在吸收塔内用氧化性溶液对磷化氢吸收，溶液包括浓硫酸、高锰酸钾溶液、次氯酸钠溶液、过氧化氢、浓磷酸等，其中的氧化剂是消耗性的。为了强化净化效率，采用喷淋方式。磷化氢的净化效率与氧化剂的浓度直接相关，为了达到较高的净化效率，氧化剂的用量要远远高于磷化氢的用量，造成氧化剂的浪费。中国专利(ZL 200610048889.6)中，提到磷化氢的一种净化方法，利用含有Cu、Pd的水溶液或酸溶液作为催化剂，可以循环使用，降低了运行成本，但需要在磷化氢吸收催化剂氧化再生工艺间切换，回收催化剂也困难。磷化氢被溶液吸收后，形成磷酸、磷酸盐与氧化剂的混合物，经过复杂的后处理工艺才能分离或重新利用。湿法工艺的能耗高，工作风量较小，不适合用于大风量、低浓度含磷化氢空气的净化。

干法工艺利用磷化氢的化学反应活性或还原性，在吸附剂上浸渍相应的化学物质，使磷化氢化学吸附。中国专利(ZL 93101650.9)中提到一种浸渍了Cu、Hg、Cr、Ag的活性炭，可用于半导体行业产生的磷化氢和砷化氢，但防护容量有限。中国专利提到的Ni离子浸渍吸附剂(申请号200910094498.1)，或Cu离子浸渍吸附剂(申请号200910094501.X)，或Co离子浸渍吸附剂(申请号2009 1 0094502.4)，或碱土金属卤化物浸渍分子筛吸附剂吸附，(申请号200810058666.7)，虽然不需添加贵金属(AgO)或重金属(Hg0、Cd0)等促进剂，但吸附量太低，每克吸附剂对磷化氢的吸附量不到20mg，实用性差。总之，以化学吸附法净化磷化氢，普遍存在吸附容量小、吸附剂失活快的问题。

专利CN 1 398658A(公开号)公开了一种采用固定床催化氧化净化黄磷尾气的方法，开发了系列催化剂用于催化吸附磷化氢杂质，其原理是利用磷化氢的强还原性与活性炭上的活性组分反应生成三氧化二磷和五氧化二磷，并利用活性炭对三氧化二磷和五氧化二磷的吸附量远大于磷化氢这一特点来实现黄磷尾气的深度净化，缺点是需在黄磷尾气中严格定量加入的氧或空气，加大了操作、控制难度。

另外，专利CN 101559322A(公开号)提出了磷化氢紫外光降解方法，但由该方法建立的处理装置很难应用于大风量磷化氢气体净化，而且光解后的产物如果不处理就回流到仓库中，仍可对库房内设施造成危害。

总之，目前的磷化氢处理工艺以湿法氧化为主，操作工艺复杂，处理风量小，产物处理困难，而干法吸附工艺虽然操作简单，但吸附剂对磷化氢的吸附量小，不能规模应用。

发明内容

针对目前磷化氢净化工艺存在的问题，本发明提出磷化氢的干法氧化工艺，在气相中使磷化

氢氧化为磷酸，再用活性炭类吸附剂净化磷酸的方法。

首先，磷化氢熏蒸尾气用真空紫外光源照射，空气中的水分和氧气产生强氧化性的臭氧(O₃)和羟基自由基(·OH)，磷化氢与臭氧和羟基自由基发生氧化反应，生成磷酸。其化学反应过程如下式所示：

O₂+hv→2O·

·O+O₂→O₃

O·+H₂O→2·OH

PH₃+8·OH→H₃PO₄+4H₂O

·4O₃+PH₃→H₃PO₄+4O₂

产生的磷酸在空气中以磷酸雾的形式存在。

接着，含有磷酸雾的空气通入活性炭过滤器，磷酸雾被吸收，残余的臭氧被活性炭床层分解，净化后的空气排放。

真空紫外光源为氙灯、卤化氙灯或低压汞灯。

由于磷化氢的氧化反应是在气相中进行的，克服了液相氧化工艺能耗大、风量小、净化效率低、操作工艺复杂的缺点，又由于活性炭吸附净化的目标是磷酸类高沸点化合物，而不是磷化氢，克服了干法工艺中磷化氢吸附容量小、工作寿命短的问题。该工艺具有以下特点：

(1)处理风量大、能耗低

磷化氢的氧化在通风***的通风管路中进行，阻力小，除风机外，不需要其他动力设备，不占用库房空间，常温常压下操作，能耗低；

(2)净化效率高

真空紫外光使空气中的氧气与水反应生成臭氧(O₃)和羟基自由基(·OH)，与空气中的磷化氢发生均相化学反应，反应速度快，转化为磷酸的效率高，而活性炭对磷酸有很大的吸附容量和很高的净化效率，从而使本发明对磷化氢有很高的净化效率。

(3)使用寿命长

磷化氢氧化的反应试剂为空气中的氧和水蒸气，不使用催化剂，也避免了催化剂失活对使用寿命的影响，其使用寿命与光源的寿命有关，而目前的光源寿命可达8000小时以上。

具体地，本发明采用以下方式完成磷化氢的净化：在空调管路或通风管路中安装真空紫外光源，真空紫外光源能发出波长小于200nm紫外光，分解空气中的水蒸气和氧气产生臭氧和羟基自由基，氧化磷化氢生成磷酸，接着，让照射后的空气通过活性炭过滤器，吸收其中的磷酸，并分解臭氧，净化后的空气排放。

附图说明

图1：磷化氢净化装置

1、通风管路；2、真空紫外光源；3、活性炭过滤器

具体实施方式

实施例1

如图1所示的，通风管路(1)为直径20cm、长60cm的不锈钢圆筒，截面积314cm²，真空紫外光源(2)为一根功率为23W低压汞灯，悬挂于通风管路(1)的中心位置，活性炭过滤器(3)为为直径4cm的圆柱管，内装粒径1.5mm的煤质活性炭，装填厚度6cm。

分别发生不同浓度磷化氢气体，在不同气体流量，考察本发明对磷化氢的净化效果，测试活性炭过滤器(3)尾气中磷化氢的浓度，计算磷化氢的净化效率，试验结果如表1所示。

表1功率为23W低压汞灯对磷化氢净化效果

实施例2

通风管路(1)由直径20cm、长60cm的两个不锈钢圆筒串联而成，截面积314cm²，真空紫外光源(2)为两根功率为23W低压汞灯，分别悬挂于两个不锈钢圆筒中央位置，活性炭过滤器(3)为为直径6cm的圆柱管，内装粒径1.5mm的煤质活性炭，装填厚度6cm。与实施例1相比，本例中通风管路长度增加一倍，风量也增加一倍，单位面积的照射功率相同，照射时间也相同，对磷化氢净化试验结果如表2所示。

表2功率为46W的低压汞灯对磷化氢净化效果

实施例3

通风管路(1)为铁皮围成的、截面为正方形的中空长方体，边长25cm、长60cm，截面积625cm²，真空紫外光源(2)为一根功率为23W的低压汞灯，悬挂于长方体的中央位置，活性炭过滤器(3)为直径6cm的圆柱管，内装粒径1.5mm的煤质活性炭，装填厚度6cm。与实施例1相比，本例通风管路的截面积增加一倍，风量也增加一倍，照射功率相同。对磷化氢净化试验结果如表2所示。

表3低压汞灯功率92瓦对磷化氢净化效果

对于大风量、一定浓度的磷化氢熏蒸尾气处理，可以根据实施例1～3的试验结果，设定净化效率，在保证照射时间和照射功率的情况下，将净化装置放大，活性炭过滤器可选用额定风量的各种商用型号。

Claims (2)

1.一种磷化氢熏蒸尾气净化方法，其特征在于该方法包括以下步骤：首先，磷化氢浓度为50～1000mg/m³的熏蒸尾气，在通风管路(1)中经真空紫外光源(2)照射，照射时间10～200s，使其中的磷化氢氧化为磷酸，通风管路(1)的截面积300～10000cm²、长60～2500cm；然后，熏蒸尾气经过活性炭过滤器(3)排空。

2.根据权利要求书1所述的尾气净化方法，其特征在于真空紫外光源为氙灯、卤化氙灯或低压汞灯，能发出波长小于200nm的紫外光，功率为20～5000W。

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