专利名称：管道插入式光化学餐饮油烟除味器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种管道插入式光化学餐饮油烟除味器，属于大气与城乡居民居住环境保护技术领域。
背景技术：
PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。它的直径还不到人的头发丝粗细的1/20。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。餐饮企业的油烟污染是影响城市空气环境质量的主要环境问题之一，也是公认的PM2.5主要来源之一。油烟中含有大量挥发性有机物，在空气中冷却会化合成为PM2.5，增加局部区域的污染物浓度。虽然目前多数餐饮企业都安装了静电油烟净化器、活性炭箱等的油烟净化设备，但对于油烟中粒径< 2μπι的微小颗粒捕集效率低，因而油烟尾气中多数以ΡΜ2.5为主，餐饮油烟中的异味多数也来源于油烟尾气中的ΡΜ2.5，餐饮油烟的异味存在就是油烟尾气中的主要感官特征，所以去除油烟中的异味即同时能去除油烟中的ΡΜ2.5.目前我国各地的餐饮业油烟大量排放，已经严重影响了城市空气环境质量以及市民的正常生活和健康，必须加快对餐饮油烟的有效治理，尤其是在油烟尾气的ΡΜ2.5方面。据统计，现在国内大部分餐饮企业主要采用静电除尘技术处理油烟，该技术只能有效降低烟气中的ΡΜ10，而经过静电技术处理后，一般油烟尾气中以ΡΜ2.5为主，约占尾气PMlO的80%以上，由此可见，当前被广泛应用的静电处理技术对餐饮油烟中ΡΜ2.5无法有效处理去除。与此同时，据统计，近年来市民针对餐饮油烟异味扰民的投诉总是居高不下，约占总体环境污染投诉的50%，尤其在发达城市投诉个案更多，这反映出餐饮油烟异味已经严重影响市民的生活质量和城市的生态人居环境。过去，水喷淋洗涤与活性炭吸附过滤以及生物除臭等方法处理净化异味常被用作去除异味，由于水喷淋是通过水的喷淋洗涤方法来去除油烟中的烟尘，但只能很有限的洗涤一些大颗粒的油烟烟尘，而且其工艺的缺陷也导致喷淋洗涤系统不能与油烟烟气完全接触反应，小颗粒的油烟烟尘就成为漏网之鱼，效果不仅不佳还造成了喷淋洗涤后污水的二次污染；而活性炭吸附过滤的方法的缺陷在于油烟的排放量是连续性的较大风量排放，基本在一周之内活性炭就会吸附饱和并失效，更换成本一次需几百块甚至上千块以上，则一个月的更换费用高达四、五千元以上，导致餐饮业的经营成本大为增高，几乎不愿意更换，设备安装之后形同虚设，同时活性炭吸附饱和后也同样产生固体废物的二次污染。还有人采用喷植物浓缩香料液的掩盖油烟异味的方法，将植物浓缩香料化成液态、喷洒在厨房附近空间及油烟管道内，让除味液雾滴与油烟中的异味物质分子接触，用除味液香味掩盖油烟异味，结果由于接触不均匀，除油烟异味的效果不但不佳而且成本也很高，还增加除味液带来的新污染。至于生物除臭的技术，由于油烟的烟气温度较高，在南方地区的夏季，油烟在排风管内的温度高达45飞O多度，微生物较难稳定生存，加上如遇到餐厅需停业或放假，微生物就失去能量的来源，生物除臭法不适用于治理餐饮油烟方面。近年来，国内外兴起了应用光化学技术处理废气的研究。光催化是常温深度反应技术，其所采用的催化剂一般为单一化合物光催化剂。理论上，只要半导体吸收的光能不小于其带隙能，就足以激发产生电子和空穴，该半导体就有可能用作光催化剂。常见的单一化合物光催化剂多为金属氧化物或硫化物。光催化技术利用了半导体粒子能带结构的特点。半导体粒子的能带结构一般由填满电子的低能价带和空的高能导带构成，价带和导带之间存在禁带。当用能量等于或大于禁带宽度的光照射半导体时，价带上的电子被激发跃迁到导带，在价带上产生空穴，并在电场作用下分离并迁移到粒子表面。光生空穴因具有极强的得电子能力，而具有很强的氧化能力，将其表面吸附的OH-和H20分子氧化为-OH自由基，而-OH自由基几乎无选择地将有机物氧化，并最终降解为CO2和H20。也有部分有机物与h+直接反应，而迁移到表面的e-则具有很强的还原能力。整个光催化反应中，-OH起着决定性作用。半导体内产生的电子-空穴对存在分离/被俘获与复合的竞争，电子与空穴复合的概率越小，光催化活性越高。半导体粒子尺寸越小时，电子与空穴迁移到表面的时间越小，复合的概率越小；同时粒子尺寸越小，比表面积越大，越有利于反应物的吸附，从而增大反应概率。故目前光催化反应研究绝大部分集中在粒子尺寸极小的纳米级半导体。
发明内容本实用新型的目的旨在提供一种运用上述光催化与光分解等光化学技术除味，同时工作稳定、便于安装维护的管道插入式光化学餐饮油烟除味器。为实现上述目的，本实用新型管道插入式光化学餐饮油烟除味器，包括插入排烟管道用的光触媒载体网和紫外线灯管，所述紫外线灯管发出紫外线，照射光触媒载体网。在优选实施方案中，所述紫外线灯管设有多根，彼此互相平行，该多根紫外线光管组成紫外线发生阵列。所述紫外线灯管采用长度为436mm，直径为19mm的大功率高输出紫外线灯管，产生的紫外线波长位于UVC和UVD波段。在优选实施方案中，所述光触媒载体网设有两层，来自排烟管道的油烟废气依次经过第一层光触媒载体网、紫外线灯管、第二层光触媒载体网后得以净化。所述光触媒载体网采用孔径5_蜂窝状镍网作为光触媒基体，光触媒采用有效粒径为5nm的二氧化钛，该二氧化钛可以很好地附在蜂窝状镍网上。在优选实施方案中，还包括插入排烟管道用的设备反应器框架，所述光触媒载体网和紫外线灯管安装于设备反应器框架内，设备反应器框架和安装于设备反应器框架内的光触媒载体网和紫外线灯管构成设备反应器。在优选实施方案中，还包括设备控制器外壳和安装于设备控制器外壳内的控制紫外线灯管工作的电控系统，该设备控制器外壳和安装于设备控制器外壳内的电控系统构成设备控制器；所述设备控制器外壳设于设备反应器框架的上面。所述设备控制器外壳和设备反应器框架为一体结构，其材质采用不锈钢，该设备控制器外壳和设备反应器框架组成不锈钢主体。在优选实施方案中，还包括连接排烟管道外壁和设备控制器外壳的连接法兰。所述连接法兰的材质采用碳钢或不锈钢。本实用新型一般安装于静电油烟净化设施之后、风机之前的排烟管道上，安装时，先在排烟管道顶面或侧面开一矩形孔，沿矩形孔外沿在排烟管道上安装连接法兰，连接法兰通过紧固件固定在排烟管道的顶面或外壁，连接法兰四边与排烟管道上的预留孔四边平齐。然后，设备反应器插入到排烟管道预留孔内，而设备控制器则通过紧固件固定在连接法兰上。工作时，风机将油烟从灶头抽送至排放口，油烟废气在排烟管道中流经插入到管道内的设备反应器框架，设备反应器框架内前后各装有一块光触媒载体网，中间安装有紫外线灯管，油烟废气在紫外线灯管发出的紫外线照射下，餐饮油烟废气中的部分有毒和异味高分子物质被激发，开始发生光解，分子结合链断裂，光解后有毒和异味高分子物质被分解为小分子基团；同时紫外线也使油烟废气中的部分氧分子也被激发分解为氧离子，与另一部分氧分子氧化为臭氧O3，实现净化工作任务。在紫外线的照射下，光触媒载体网表面固化的纳米级二氧化钛光触媒催化作用被激活。在光触媒表面，H2O, O2等被激化形成活性极强的羟基自由基0H_，过氧羟基自由基H02_，超氧阴离子自由基02_等活性自由基，与烟气中的脂肪烃类、醛类、多环芳烃、脂肪酸类物质发生剧烈反应，从而使之得到降解；与此同时，餐饮油烟废气中的污染物在紫外线的照射催化下，由于光致电离效应，也发生不同程度的分解，形成的小分子基团与光解催化过程中形成的自由基及臭氧等强氧化剂继续反应，生成无毒无臭、结构稳定的气态及小分子物质，其中部分被完全分解为H2O和CO2。光触媒催化作用产生的这些活性自由基和臭氧寿命极短，氧化活性极强，臭氧和这些活性自由基双重作用，非常快地催化光解后的小分子基团，先后发生氧化反应，实现去除餐饮油烟PM2.5，消除油烟尾气异味困扰的功能目标。上述多重作用相互交叉进行，细菌、病毒细胞物质分子也同油烟废气中的有毒、异味高分子物质光解一样，其细胞中脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)和核蛋白吸收紫外线后，引起DNA链断裂，造成核酸和蛋白的交联破裂，生物活性被杀灭，因而也达到灭菌目的。综上所述，本实用新型具有以下技术效果:1、应用光化学及触媒催化技术，通过紫外线灯管以及光触媒载体网的综合作用，利用光致电离、臭氧氧化、自由基氧化、空穴氧化等多种效应将油烟中的亚微米级及气态污染物进行高效净化，从而达到去除餐饮油烟尾气PM2.5的效果。2、本实用新型采用直接插入排烟管道，由连接法兰固定的方式，使本实用新型安装简便、投资小，同时也使设备反应器与烟气直接接触反应，保证光解催化氧化反应的有效进行。3、采用了模块化的不锈钢主体和连接法兰，安装时使用标准紧固件，有效缩短安装时间，同时便于本实用新型的检修装卸以及清洗维护。本实用新型不产生二次污染残留物、资源消耗少、投资和运行成本较低、安装及维护方便。
图1为本发明实施例的结构示意图；图2为图1的左视图；[0024]图3为本发明实施例的工艺示意图。其中:1.设备控制器外壳，2.设备反应器框架，3.光触媒载体网，4.紫外线灯管，
5.连接法兰，6.镇流器，7.指示灯，8.电源开关，9.排烟管道，10.静电油烟净化器，11.风机，12.排放口。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。如图1，图2所示，本实施例包括不锈钢主体、电控系统、光触媒载体网3、紫外线灯管4和连接法兰5 ;其中不锈钢主体由一体结构的不锈钢材质的设备控制器外壳I和设备反应器框架2构成。设备反应器框架2内前后各安装一层光触媒载体网3，紫外线灯管4安装于设备反应器框架2内的中间；设备反应器框架2、前后两层光触媒载体网3、中间紫外线灯管4组成设备反应器。电控系统包含紫外线灯管镇流器6、指示灯7、电源开关8，电控系统安装于设备控制器外壳I内，镇流器6、指示灯7、电源开关8、设备控制器外壳I组成设备控制器。光触媒载体网3采用孔径5_蜂窝状镍网作为光触媒基体，具有较大的比表面积，同时风阻较小，能有效减少风机的阻力损耗，光触媒采用有效粒径为5nm的二氧化钛，具有更高的比表面积，镍与二氧化钛具有极佳的亲和性，因而能有效实现二氧化钛的固着。紫外线灯管4是油烟废气系列光化学反应的动力来源，紫外线灯管4采用长度为436mm，直径为19mm的大功率高输出紫外线灯管，产生的紫外线波长位于UVC和UVD波段，能为光触媒催化与紫外光解反应提供更高的能量。本实施例安装前，先在排烟管道顶面或侧面开一矩形孔，用于设备反应器插入，沿矩形孔外沿在排烟管道上安装连接法兰5。连接法兰5采用碳钢或不锈钢制成，通过紧固件固定在排烟管道顶面或外壁，连接法兰5四边与排烟管道上的预留孔四边平齐。本实施例安装时，设备反应器插入到排烟管道预留孔内，而设备控制器则通过紧固件固定在连接法兰5上。如图3所示，本实施例管道插入式光化学餐饮油烟除味器13—般安装于静电油烟净化器10之后、风机11之前的排烟管道上。工作时，油烟废气进入设备反应器后，首先在紫外线的作用下发生光生电离效应，有机大分子被分解，产生大量活性基团；当油烟废气中的污染物与光触媒载体网3表面附着的光触媒接触时，与光触媒表面在紫外线照射下形成的空穴-电子对、羟基自由基等强氧化剂反应，污染物被迅速氧化分解，生成无害无臭的小分子物质、H20、C02 ;同时，油烟废气中的水汽，部分附着在光触媒载体网3的表面，H2O在紫外线和光触媒的联合作用下，生成羟基自由基，为催化反应不断带来羟基自由基的补充，使自由基氧化、空穴氧化反应持续进行；另外，空气中的少量O2也在紫外线催化下生成03，O3作为强氧化剂也参与到有机污染物的氧化分解反应中；在整个反应过程中，会有少量污染物附着在光触媒载体网3表面，通过紫外线灯管4产生的紫外线光解和光触媒载体网3表面光触媒的催化，这部分污染物将被分解为H20、CO2,从而使光触媒载体网3得到净化。[0037]通过上述光致电离、臭氧氧化、自由基氧化、空穴氧化的多重作用净化，油烟废气中的有害和异味高分子微粒分解、氧化，油烟尾气中的PM2.5得到有效消除，最终实现油烟除味的感官效果。实践表明，在上述反应中产生多种活性自由基强氧化剂与臭氧具备协同促进的关系，它们之间的交互协同作用起到了相乘的综合催化效果，大大加快光解、氧化反应速率，光解、氧化的净化工作历程不到0.1秒钟时间，大幅度提高了餐饮油烟有害和异味物质净化处理的效率，是目前切实解决餐饮油烟PM2.5的最有效方法。本实用新型主要利用光致电离、臭氧氧化、自由基氧化、空穴氧化、多种自由基协同效应，使微米级及气态污染物在紫外线光管4及光触媒载体网3作用下，通过光致电离、臭氧氧化、自由基氧化、空穴氧化效应进行分解催化氧化，有效消除油烟尾气中的PM2.5，并最终实现油烟除味的感官效果。
权利要求1.管道插入式光化学餐饮油烟除味器，其特征在于:包括插入排烟管道用的光触媒载体网(3)和紫外线灯管(4)，所述紫外线灯管(4)发出紫外线，照射光触媒载体网(3)。
2.根据权利要求1所述的餐饮油烟除味器，其特征在于:所述紫外线灯管(4)设有多根，彼此互相平行。
3.根据权利要求1或2所述的餐饮油烟除味器，其特征在于:所述紫外线灯管(4)采用长度为436mm，直径为19mm的大功率高输出紫外线灯管，产生的紫外线波长位于UVC和UVD波段。
4.根据权利要求1所述的餐饮油烟除味器，其特征在于:所述光触媒载体网(3)设有两层，来自排烟管道的油烟废气依次经过第一层光触媒载体网、紫外线灯管、第二层光触媒载体网后得以净化。
5.根据权利要求1或4所述的餐饮油烟除味器，其特征在于:所述光触媒载体网(3)采用孔径5mm蜂窝状镍网作为光触媒基体，光触媒采用有效粒径为5nm的二氧化钛。
6.根据权利要求1或2或4所述的餐饮油烟除味器，其特征在于:还包括插入排烟管道用的设备反应器框架(2)，所述光触媒载体网(3)和紫外线灯管(4)安装于设备反应器框架(2)内。
7.根据权利要求6所述的餐饮油烟除味器，其特征在于:还包括设备控制器外壳(I)和安装于设备控制器外壳(I)内的控制紫外线灯管(4)工作的电控系统，所述设备控制器外壳(I)设于设备反应器框架(2 )的上面。
8.根据权利要求7所述的餐饮油烟除味器，其特征在于:所述设备控制器外壳(I)和设备反应器框架(2)为一体结构，其材质采用不锈钢。
9.根据权利要求7所述的餐饮油烟除味器，其特征在于:还包括连接排烟管道外壁和设备控制器外壳的连接法兰(5 )。
10.根据权利要求9所述的餐饮油烟除味器，其特征在于:所述连接法兰(5)的材质采用碳钢或不锈钢。
专利摘要管道插入式光化学餐饮油烟除味器，包括插入排烟管道用的光触媒载体网和紫外线灯管，所述紫外线灯管发出紫外线，照射光触媒载体网。本实用新型运用光催化与光分解等光化学技术除味，不产生二次污染残留物、资源消耗少、工作稳定、投资和运行成本较低、安装及维护方便。
文档编号F24C15/20GK202938394SQ20122066507
公开日2013年5月15日 申请日期2012年12月5日 优先权日2012年12月5日
发明者冯智星, 钟惠云, 邓表宽, 宋道友, 梁礼钟 申请人:广东森洋环境保护工程设备有限公司