本發(fā)明涉及一種廢氣處理工藝及設(shè)備，屬于廢氣處理領(lǐng)域，具體是涉及一種vocs處理工藝及設(shè)備。

背景技術(shù)：

揮發(fā)性有機(jī)物(vocs)是指常溫下飽和蒸汽壓大于70pa、常壓下沸點(diǎn)在260℃以下的有機(jī)化合物。多數(shù)vocs有毒、有惡臭，刺激呼吸系統(tǒng)及粘膜，長(zhǎng)期接觸致畸致癌；高濃度突然作用下，造成急性中毒，甚至死亡，同時(shí)，揮發(fā)性有機(jī)物(vocs)與大氣中氮氧化物、二氧化硫等發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生二次氣溶膠、光化學(xué)煙霧，造成城市灰霾等復(fù)合大氣污染問題。

工業(yè)排放是vocs的主要來源，揮發(fā)性有機(jī)物類污染物主要來源于石油化工、煤化工、橡膠、制藥、印刷、機(jī)械制造等行業(yè)。

主要的工業(yè)處理工藝是消除法和回收法。消除法是通過化學(xué)或生物反應(yīng)，用光、熱、催化劑和微生物等將揮發(fā)性有機(jī)物轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳，主要包括熱氧化、催化燃燒、生物氧化、電暈法、等離子體分解法、光分解法等?；厥辗ㄊ峭ㄟ^物理處理工藝，在一定溫度、壓力下，用選擇性吸收劑、吸附劑或選擇性膜等工藝來分離。

低溫等離子體被稱為物質(zhì)的第四態(tài)，可通過電暈放電、脈沖電暈、介質(zhì)阻擋放電等產(chǎn)生。低溫離子體技術(shù)降解vocs具有一定優(yōu)勢(shì)，但存在能量利用效率低、易造成o3污染等問題。光催化氧化技術(shù)利用紫外線激發(fā)氧化去除vocs，具有能耗低，設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，存在著處理效率低，不適用于工業(yè)濃度的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的介質(zhì)阻擋放電技術(shù)能量利用效率低、易造成o3污染，光催化技術(shù)處理效率低，不適用于工業(yè)濃度等技術(shù)問題；提供了一種vocs處理工藝及設(shè)備。

本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的：

一種vocs處理設(shè)備，包括降解反應(yīng)器，所述降解反應(yīng)器包括：

帶有進(jìn)氣口和出氣口的箱體，位于所述箱體內(nèi)的帶有介質(zhì)阻擋放電段的多個(gè)反應(yīng)單元；

其中，所述介質(zhì)阻擋放電段包括絕緣陶瓷管，布于所述絕緣陶瓷管外表面并且接地的銅帶電極；所述絕緣陶瓷管內(nèi)填充有能增大放電反應(yīng)比表面積的陶瓷環(huán)填料，陶瓷環(huán)填料和電極共同作用能電離出羥基自由基和/或活性氧原子。

優(yōu)化的，上述的一種vocs處理設(shè)備，所述反應(yīng)單元還包括一與介質(zhì)阻擋放電段相連的真空紫外光催化段，所述真空紫外光催化段內(nèi)設(shè)置真空紫外光源及γ-al2o3小球填料。

優(yōu)化的，上述的一種vocs處理設(shè)備，所述陶瓷環(huán)填料、γ-al2o3小球填料均負(fù)載質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.4％fe³⁺改性的tio2催化劑。

優(yōu)化的，上述的一種vocs處理設(shè)備，所述箱體的進(jìn)氣口和出氣口帶有布?xì)獍?，所述布?xì)獍暹B接各個(gè)反應(yīng)單元的氣體通道。

優(yōu)化的，上述的一種vocs處理設(shè)備，所述降解反應(yīng)器的進(jìn)氣口依次連接引風(fēng)機(jī)、袋式除塵器。

優(yōu)化的，上述的一種vocs處理設(shè)備，陶瓷環(huán)填料和/或γ-al2o3小球填料采用溶膠凝膠法制備，具體包括：將ti(oc4h9)4溶于無水醇中形成穩(wěn)定的溶膠，將硝酸鐵配成含fe³⁺質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50％的水溶液加入到溶膠中；將陶瓷環(huán)填料和/或γ-al2o3小球填料放入溶膠中浸漬4～6h后取出，得到tio2涂層，再干燥和煅燒。

一種vocs處理方法，包括：將待處理氣體通入帶有介質(zhì)阻擋放電段的多個(gè)反應(yīng)單元；利用介質(zhì)阻擋放電段內(nèi)填充的陶瓷環(huán)填料增加降解反應(yīng)的比表面積，利用高壓電極電解陶瓷環(huán)填料以釋放出低溫高能等離子體，利用所述離子體中的羥基自由基和/或活性氧原子分解vocs。

優(yōu)化的，上述的一種vocs處理方法，包括：將經(jīng)過介質(zhì)阻擋放電段處理后的氣體通入真空紫外光催化段；利用真空紫外光源照射負(fù)載0.4％fe³⁺改性催化劑的γ-al2o3小球填料以產(chǎn)生電子空穴、羥基自由基、活性氧原子進(jìn)而用于處理殘余vocs。

因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)與傳統(tǒng)的技術(shù)相比，可提高vocs的去除率，發(fā)揮介質(zhì)阻擋放電低溫等離子體和真空紫外光催化在處理vocs上的協(xié)同優(yōu)勢(shì)。

(2)可降低副產(chǎn)物o3的排放濃度。

(3)使用0.4％fe3+可改善催化劑的分散狀態(tài)，進(jìn)一步提高甲苯去除率，降低副產(chǎn)物o3的排放濃度。

(4)反應(yīng)單元采用兩段管線式結(jié)構(gòu)，與反應(yīng)器模塊化連接，通過對(duì)應(yīng)的法蘭盤固定于布?xì)獍迳?，通過改變反應(yīng)單元的數(shù)量適應(yīng)不同處理氣量和負(fù)荷，同時(shí)在檢修時(shí)可獨(dú)立拆卸，不影響反應(yīng)器的運(yùn)行。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的處理工藝流程圖；

圖2是本發(fā)明的降解反應(yīng)器圖。

圖3是圖2的a-a剖面圖

圖4是圖2的側(cè)視圖；

圖5是降解反應(yīng)單元圖；

圖6是圖5的b-b剖面圖；

圖中附圖標(biāo)識(shí)：vocs廢氣入口1、vocs廢氣出口2、袋式除塵器3、引風(fēng)機(jī)4、降解反應(yīng)器5、排氣道6、在線監(jiān)測(cè)7、高頻電源8、降解反應(yīng)器進(jìn)氣口及箱體9、布?xì)獍?0、降解反應(yīng)單元11、反應(yīng)單元dbd段11-1、反應(yīng)單元vuv段11-2、降解反應(yīng)器出氣口及箱體12、降解反應(yīng)單元進(jìn)氣口13、接地極14、銅帶電極15、絕緣陶瓷管16、接地17、放電極18、反光膜19、降解反應(yīng)單元進(jìn)出口20、陶瓷環(huán)填料21、真空紫外光源22、γ-al2o3小球填料23、降解反應(yīng)器基座24、連接法蘭25。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。

實(shí)施例：

參見圖1至圖6，本發(fā)明提供了一種vocs廢氣處理工藝及設(shè)備。該工藝設(shè)備包括：依次連接袋式除塵器3、引風(fēng)機(jī)4、降解反應(yīng)器5。以及配套的高頻電源8、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)7、排氣道6。

其中降解反應(yīng)器5由進(jìn)氣口及箱體9、布?xì)獍?0、出氣口及箱體12、多個(gè)反應(yīng)單元11模塊化組合而成。每個(gè)反應(yīng)單元通過對(duì)應(yīng)的法蘭連接25固定于布?xì)獍?0上。

其中反應(yīng)單元11為管線式結(jié)構(gòu)，分成介質(zhì)阻擋放電段(dbd段)11-1真空紫外光催化段(vuv段)11-2，兩段通過法蘭盤連接25。dbd段由反應(yīng)單元進(jìn)氣口13、放電極18、銅帶電極15、接地極14、接地17、絕緣陶瓷管16與陶瓷環(huán)填料21構(gòu)成。vuv段由真空紫外光源22、反光膜19、γ-al2o3小球填料23及反應(yīng)單元出氣口20構(gòu)成。

陶瓷環(huán)21、γ-al2o3小球填料23均負(fù)載催化劑，優(yōu)選的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.4％fe³⁺改性的tio2催化劑。

該vocs廢氣處理設(shè)備的工作流程如下：

(1)制備與負(fù)載催化劑，采用溶膠凝膠法制備，取ti(oc4h9)4溶于無水醇中，緩慢加人水使其水解，形成穩(wěn)定的溶膠；將硝酸鐵用二次蒸餾水配成含fe³⁺質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50％的水溶液，在室溫下攪拌1～2h，將硝酸鐵水溶液加入到溶膠中。采用陶瓷環(huán)填料21和γ-al2o3小球填料23，將其放人溶膠中浸漬4～6h后取出，得到有tio2涂層，再于110℃恒溫干燥1～2h，然后在500℃煅燒2h。將負(fù)載催化劑的陶瓷環(huán)填料21和γ-al2o3小球填料23裝填入反應(yīng)單元11。

(2)含vocs的廢氣由廢氣入口1進(jìn)入袋式除塵器3進(jìn)行除塵預(yù)處理。

(3)將步驟(2)處理后的廢氣通過引風(fēng)機(jī)4送至降解反應(yīng)器5，通過反應(yīng)器布?xì)?10將廢氣分配至每個(gè)反應(yīng)單元11。高配電源8向反應(yīng)單元11的放電極18施加高壓電，絕緣陶瓷管16阻擋放電極18和銅帶電極15的導(dǎo)通，在高壓電的作用下氣體被電離產(chǎn)生低溫等離子體，高能的等離子體、體系中的羥基自由基和活性氧原子與vocs相互作用，使其由大分子分解為無害的小分子最終生成h2o和co2，同時(shí)在高能粒子作用下產(chǎn)生o3；真空紫外線波長(zhǎng)≤185nm的，能量≥6.7ev，可斷裂一些化學(xué)鍵；真空紫外線照射催化劑使其電子由基態(tài)遷移至激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生電子空穴對(duì)，具備強(qiáng)氧化性，同時(shí)光催化產(chǎn)生更多羥基自由基和活性氧原子，這些活性物質(zhì)分解dbd段11-1逃逸的vocs，或者dbd段11-1分解不完全的小分子基團(tuán)。于此同時(shí)dbd段11-1產(chǎn)生的o3在vuv段11-2作為電子捕獲劑，降低空穴與電子的復(fù)合率，從而產(chǎn)生了更多的羥基自由基，光催化又可強(qiáng)化o3對(duì)vocs的氧化降解反應(yīng)，提高o3分子的利用效率，進(jìn)一步提高vocs的去除率，也降低了反應(yīng)器出口的o3濃度。

(4)經(jīng)過步驟(3)處理后的vocs經(jīng)過排氣管排放。

介質(zhì)阻擋放電聯(lián)合真空紫外光催化(dbd/vuv/tio2)對(duì)甲苯的去除率相較傳統(tǒng)介質(zhì)阻擋放電(dbd)技術(shù)高；甲苯的去除率隨著輸入電壓的升高而提高；反應(yīng)器出口的o3濃度隨輸入電壓的升高而增加。在12～16kv時(shí)dbd產(chǎn)生的o3濃度較dbd/vuv/tio2低，但隨著電壓的升高，dbd產(chǎn)生的o3濃度上升速率較大，在16至22kv時(shí)，dbd/vuv/tio2條件下反應(yīng)器出口的o3濃度比傳統(tǒng)dbd反應(yīng)器下降。

在相同條件下使用0.4％fe³⁺改性的tio2較普通tio2光催化效果更好，過渡金屬fe³⁺的摻入抑制了tio2納米顆粒尺寸的生長(zhǎng)，改善了tio2納米粉體的分散狀態(tài)。

實(shí)施例一

以甲苯為目標(biāo)氣體，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.4％fe³⁺改性的tio2催化劑，電壓22kv、入口濃度700mg/m³、相對(duì)濕度40％、氣體停留時(shí)間40s，甲苯去除率為87.2％。o3濃度6.2mg/m³；較相同條件下dbd反應(yīng)器處理效率提高9％，臭氧o3濃度下降27％，能力利用率提高29％。

實(shí)施例二

以甲苯為目標(biāo)氣體，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.4％fe³⁺改性的tio2催化劑，電壓20kv、入口濃度700mg/m³、相對(duì)濕度40％、氣體停留時(shí)間60s，甲苯去除率為91.9％。

實(shí)施例三

以甲苯為目標(biāo)氣體，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.4％fe³⁺改性的tio2催化劑，電壓20kv、入口濃度1400mg/m³、相對(duì)濕度40％、氣體停留時(shí)間80s，甲苯去除率為96.8％。

本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。