一種光生臭氧催化氧化去除揮發(fā)性有機(jī)物的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種光生臭氧催化氧化去除揮發(fā)性有機(jī)物的方法及裝置應(yīng)用于含揮發(fā)性有機(jī)物的廢氣凈化處理，可用于工業(yè)廢氣及室內(nèi)空氣凈化。
【背景技術(shù)】
[0002]揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)作為大氣中較活躍的組分，它不僅直接危害人體健康，還可在大氣中形成光化學(xué)煙霧及有機(jī)氣溶膠等二次污染物，成為PM2.5的重要前體物。同時(shí)，VOCs還是室內(nèi)空氣主要污染物。因此，研宄開發(fā)VOCs的凈化技術(shù)，減少VOCs的排放有助于改善環(huán)境空氣質(zhì)量和保障人體健康，也是社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的迫切需求。
[0003]目前，對工業(yè)廢氣中的VOCs可采用吸附、燃燒或催化燃燒、光催化氧化、等離子體分解及生物處理等技術(shù)凈化處理，還未見光生臭氧催化氧化處理工業(yè)廢氣VOCs技術(shù)。
[0004]另外，室內(nèi)空氣凈化器種類繁多，但多數(shù)凈化器產(chǎn)品存在固有缺陷。過濾式凈化器只能去除顆粒物，不能消除氣態(tài)揮發(fā)性有機(jī)物。吸附式凈化器存在飽和現(xiàn)象，需要頻繁更換吸附劑。光催化技術(shù)應(yīng)用于室內(nèi)空氣凈化，由于光利用率低，凈化效率不高。利用光生臭氧催化氧化技術(shù)可以顯著提高室內(nèi)空氣VOCs去除率。
[0005]本發(fā)明提出了一種光生臭氧催化氧化去除VOCs的方法及裝置，利用氧氣在紫外光作用下產(chǎn)生臭氧，臭氧在紫外光作用下產(chǎn)生氧化性自由基，VOCs在臭氧和氧化性自由基作用下轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，未利用的臭氧在催化劑作用下進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為氧化性自由基，繼續(xù)降解VOCs，最終VOCs與臭氧的出口濃度均達(dá)到排放要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種光生臭氧催化氧化去除揮發(fā)性有機(jī)物的方法及裝置，本發(fā)明由如下技術(shù)方案實(shí)施:
[0007]所述的一種光生臭氧催化氧化去除揮發(fā)性有機(jī)物的方法及裝置由風(fēng)機(jī)、殼體、過濾層、紫外燈、催化劑構(gòu)成。廢氣在風(fēng)機(jī)作用下進(jìn)入殼體后，通過過濾層，除去廢氣中的顆粒物。然后，廢氣進(jìn)入由紫外燈和催化劑組成的反應(yīng)系統(tǒng)中。廢氣中的氧氣在紫外光作用下產(chǎn)生臭氧，臭氧在紫外光作用下產(chǎn)生氧化性自由基，VOCs在臭氧和氧化性自由基作用下轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，未利用的臭氧進(jìn)一步在催化劑作用下轉(zhuǎn)化為氧化性自由基，繼續(xù)降解VOCs ο
[0008]所述的一種光生臭氧催化氧化去除揮發(fā)性有機(jī)物的方法及裝置，其核心部件為紫外燈和催化劑。所述的殼體由不銹鋼或鍍鋁箔的鋁塑板制成。所述的紫外燈包括一支或多支紫外燈，紫外燈波長< 254nm，優(yōu)選紫外燈波長< 185nm，紫外燈排列方式與氣流方向垂直，紫外燈末端采用密封材料密封。所述的催化劑由載體負(fù)載金屬氧化物構(gòu)成，其中，所述的載體包括但不僅限于泡沫鎳、泡沫銅、泡沫鋁等泡沫金屬，以及蜂窩陶瓷、活性炭、分子篩等多孔材料，所述的催化劑包括但不僅限于氧化銅、氧化鈰、氧化錳、氧化鐵、氧化錫、氧化鋪及其他過渡金屬氧化物中的一種或多種，優(yōu)選為MnOx-SnOx-CeOx-SbOx復(fù)合氧化物。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明一種光生臭氧催化氧化去除揮發(fā)性有機(jī)物的方法及裝置實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2為以本發(fā)明為凈化單元的工業(yè)廢氣凈化工藝示意圖。
[0011]圖3為本發(fā)明一種光生臭氧催化氧化去除揮發(fā)性有機(jī)物的方法及裝置實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中:1.殼體；2.廢氣；3.風(fēng)機(jī)；4.過濾層；5.紫外燈；6.催化劑；7.凈化氣。
【具體實(shí)施方式】
[0013]實(shí)施例1:應(yīng)用于工業(yè)廢氣凈化。
[0014]一種光生臭氧催化氧化去除揮發(fā)性有機(jī)物裝置如圖1所示，包括殼體1、廢氣2、風(fēng)機(jī)3、過濾層4、紫外燈5、催化劑6、凈化氣7。含VOCs廢氣2在風(fēng)機(jī)3的動力輸送下，經(jīng)過過濾層4的除塵凈化后，進(jìn)入由紫外燈5和催化劑6組成的光生臭氧催化氧化反應(yīng)系統(tǒng)中，廢氣中的VOCs被氧化為無害的二氧化碳和水，若臭氧過剩，則被催化分解為氧氣。該實(shí)施例對流量為ΙΟΟΟπΛΓ1、濃度為500mg m_3的含甲苯氣體的凈化率可達(dá)98%以上。若工業(yè)廢氣凈化實(shí)施工藝按圖3所示進(jìn)行，則本發(fā)明裝置前可不用過濾層，可直接根據(jù)含塵量在廢氣進(jìn)入催化系統(tǒng)前加裝除塵器。
[0015]實(shí)施例2:應(yīng)用于室內(nèi)凈化。
[0016]一種光生臭氧催化氧化去除揮發(fā)性有機(jī)物裝置如圖1所示，包括殼體1、廢氣2、風(fēng)機(jī)3、過濾層4、紫外燈5、催化劑6、凈化氣7。含VOCs廢氣2在風(fēng)機(jī)3的動力輸送下，經(jīng)過過濾層4的除塵凈化后，進(jìn)入由紫外燈5和催化劑6組成的光生臭氧催化氧化反應(yīng)系統(tǒng)中，廢氣中的VOCs被氧化為無害的二氧化碳和水，若臭氧過剩，則被催化分解為氧氣。該實(shí)施例對流量為ΙΟΟπΛΓ1、濃度為Img m_3的含甲苯氣體的凈化率可達(dá)100%以上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光生臭氧催化氧化去除揮發(fā)性有機(jī)物的方法及裝置，其特征在于，利用風(fēng)機(jī)將含有揮發(fā)性有機(jī)物的廢氣送入由紫外燈和催化劑組成的反應(yīng)系統(tǒng)中，廢氣中的揮發(fā)性有機(jī)物被臭氧及催化臭氧產(chǎn)生的氧化性自由基分解成二氧化碳和水等無害物質(zhì)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光生臭氧催化氧化去除揮發(fā)性有機(jī)物的方法及裝置，其特征在于，所述的光生臭氧催化氧化去除揮發(fā)性有機(jī)物的方法及裝置，由風(fēng)機(jī)、殼體、過濾層、紫外燈、催化劑構(gòu)成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光生臭氧催化氧化去除揮發(fā)性有機(jī)物的方法及裝置，其特征在于，所述的殼體由不銹鋼或鍍鋁箔的鋁塑板制成，殼體進(jìn)口與紫外燈之間為過濾層，除去廢氣中的顆粒物，所述的紫外燈和催化劑構(gòu)成裝置的核心部件，氧化和催化氧化降解氣流中的揮發(fā)性有機(jī)物，所述的殼體頂部為排風(fēng)口。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紫外燈，其特征在于，所述的紫外燈包括一支或多支紫外燈，紫外燈波長< 254nm，優(yōu)選紫外燈波長< 185nm，紫外燈排列方式與氣流方向垂直，紫外燈末端采用密封材料密封。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的催化劑，其特征在于，所述的催化劑由載體負(fù)載金屬氧化物構(gòu)成，能催化臭氧產(chǎn)生氧化性自由基。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的載體，其特征在于，所述的載體包括但不僅限于泡沫鎳、泡沫銅、泡沫鋁等泡沫金屬，以及蜂窩陶瓷、活性炭、分子篩等多孔材料。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的催化劑，其特征在于，所述的催化劑包括但不僅限于氧化銅、氧化鈰、氧化錳、氧化鐵、氧化錫、氧化銻及其他過渡金屬氧化物中的一種或多種，優(yōu)選為MnOx-SnOx-CeOx-SbOx 復(fù)合氧化物。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種光生臭氧催化氧化去除揮發(fā)性有機(jī)物的方法及裝置，由風(fēng)機(jī)、殼體、過濾層、紫外燈、催化劑構(gòu)成，其中，紫外燈和催化劑構(gòu)成裝置的核心部件。凈化原理為：氧氣在紫外光作用下產(chǎn)生臭氧，臭氧在紫外光作用下產(chǎn)生氧化性自由基，揮發(fā)性有機(jī)物在臭氧和氧化性自由基作用下轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，未利用的臭氧在催化劑作用下進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為氧化性自由基，繼續(xù)降解揮發(fā)性有機(jī)物，最終揮發(fā)性有機(jī)物與臭氧的出口濃度均達(dá)到排放要求。本發(fā)明可應(yīng)用于含揮發(fā)性有機(jī)物的工業(yè)廢氣及室內(nèi)空氣凈化。
【IPC分類】B01D53/76, B01D53/86, B01D46/00, B01D53/44
【公開號】CN104906951
【申請?zhí)枴緾N201510374918
【發(fā)明人】徐仲均, 段亞菲
【申請人】北京化工大學(xué)
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年6月30日