一种光生臭氧催化氧化去除挥发性有机物的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及环境技术领域，特别涉及一种光生臭氧催化氧化去除挥发性有机物的方法及装置应用于含挥发性有机物的废气净化处理，可用于工业废气及室内空气净化。
【背景技术】
[0002]挥发性有机物(VOCs)作为大气中较活跃的组分，它不仅直接危害人体健康，还可在大气中形成光化学烟雾及有机气溶胶等二次污染物，成为PM2.5的重要前体物。同时，VOCs还是室内空气主要污染物。因此，研宄开发VOCs的净化技术，减少VOCs的排放有助于改善环境空气质量和保障人体健康，也是社会经济可持续发展的迫切需求。
[0003]目前，对工业废气中的VOCs可采用吸附、燃烧或催化燃烧、光催化氧化、等离子体分解及生物处理等技术净化处理，还未见光生臭氧催化氧化处理工业废气VOCs技术。
[0004]另外，室内空气净化器种类繁多，但多数净化器产品存在固有缺陷。过滤式净化器只能去除颗粒物，不能消除气态挥发性有机物。吸附式净化器存在饱和现象，需要频繁更换吸附剂。光催化技术应用于室内空气净化，由于光利用率低，净化效率不高。利用光生臭氧催化氧化技术可以显著提高室内空气VOCs去除率。
[0005]本发明提出了一种光生臭氧催化氧化去除VOCs的方法及装置，利用氧气在紫外光作用下产生臭氧，臭氧在紫外光作用下产生氧化性自由基，VOCs在臭氧和氧化性自由基作用下转化为二氧化碳和水，未利用的臭氧在催化剂作用下进一步转化为氧化性自由基，继续降解VOCs，最终VOCs与臭氧的出口浓度均达到排放要求。
【发明内容】
[0006]本发明提供了一种光生臭氧催化氧化去除挥发性有机物的方法及装置，本发明由如下技术方案实施:
[0007]所述的一种光生臭氧催化氧化去除挥发性有机物的方法及装置由风机、壳体、过滤层、紫外灯、催化剂构成。废气在风机作用下进入壳体后，通过过滤层，除去废气中的颗粒物。然后，废气进入由紫外灯和催化剂组成的反应系统中。废气中的氧气在紫外光作用下产生臭氧，臭氧在紫外光作用下产生氧化性自由基，VOCs在臭氧和氧化性自由基作用下转化为二氧化碳和水，未利用的臭氧进一步在催化剂作用下转化为氧化性自由基，继续降解VOCs ο
[0008]所述的一种光生臭氧催化氧化去除挥发性有机物的方法及装置，其核心部件为紫外灯和催化剂。所述的壳体由不锈钢或镀铝箔的铝塑板制成。所述的紫外灯包括一支或多支紫外灯，紫外灯波长< 254nm，优选紫外灯波长< 185nm，紫外灯排列方式与气流方向垂直，紫外灯末端采用密封材料密封。所述的催化剂由载体负载金属氧化物构成，其中，所述的载体包括但不仅限于泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝等泡沫金属，以及蜂窝陶瓷、活性炭、分子筛等多孔材料，所述的催化剂包括但不仅限于氧化铜、氧化铈、氧化锰、氧化铁、氧化锡、氧化铺及其他过渡金属氧化物中的一种或多种，优选为MnOx-SnOx-CeOx-SbOx复合氧化物。
【附图说明】
[0009]图1为本发明一种光生臭氧催化氧化去除挥发性有机物的方法及装置实施例1结构示意图。
[0010]图2为以本发明为净化单元的工业废气净化工艺示意图。
[0011]图3为本发明一种光生臭氧催化氧化去除挥发性有机物的方法及装置实施例2结构示意图。
[0012]图中:1.壳体；2.废气；3.风机；4.过滤层；5.紫外灯；6.催化剂；7.净化气。
【具体实施方式】
[0013]实施例1:应用于工业废气净化。
[0014]一种光生臭氧催化氧化去除挥发性有机物装置如图1所示，包括壳体1、废气2、风机3、过滤层4、紫外灯5、催化剂6、净化气7。含VOCs废气2在风机3的动力输送下，经过过滤层4的除尘净化后，进入由紫外灯5和催化剂6组成的光生臭氧催化氧化反应系统中，废气中的VOCs被氧化为无害的二氧化碳和水，若臭氧过剩，则被催化分解为氧气。该实施例对流量为ΙΟΟΟπΛΓ1、浓度为500mg m_3的含甲苯气体的净化率可达98%以上。若工业废气净化实施工艺按图3所示进行，则本发明装置前可不用过滤层，可直接根据含尘量在废气进入催化系统前加装除尘器。
[0015]实施例2:应用于室内净化。
[0016]一种光生臭氧催化氧化去除挥发性有机物装置如图1所示，包括壳体1、废气2、风机3、过滤层4、紫外灯5、催化剂6、净化气7。含VOCs废气2在风机3的动力输送下，经过过滤层4的除尘净化后，进入由紫外灯5和催化剂6组成的光生臭氧催化氧化反应系统中，废气中的VOCs被氧化为无害的二氧化碳和水，若臭氧过剩，则被催化分解为氧气。该实施例对流量为ΙΟΟπΛΓ1、浓度为Img m_3的含甲苯气体的净化率可达100%以上。
【主权项】
1.一种光生臭氧催化氧化去除挥发性有机物的方法及装置，其特征在于，利用风机将含有挥发性有机物的废气送入由紫外灯和催化剂组成的反应系统中，废气中的挥发性有机物被臭氧及催化臭氧产生的氧化性自由基分解成二氧化碳和水等无害物质。2.根据权利要求1所述的一种光生臭氧催化氧化去除挥发性有机物的方法及装置，其特征在于，所述的光生臭氧催化氧化去除挥发性有机物的方法及装置，由风机、壳体、过滤层、紫外灯、催化剂构成。3.根据权利要求1所述的一种光生臭氧催化氧化去除挥发性有机物的方法及装置，其特征在于，所述的壳体由不锈钢或镀铝箔的铝塑板制成，壳体进口与紫外灯之间为过滤层，除去废气中的颗粒物，所述的紫外灯和催化剂构成装置的核心部件，氧化和催化氧化降解气流中的挥发性有机物，所述的壳体顶部为排风口。4.根据权利要求2所述的紫外灯，其特征在于，所述的紫外灯包括一支或多支紫外灯，紫外灯波长< 254nm，优选紫外灯波长< 185nm，紫外灯排列方式与气流方向垂直，紫外灯末端采用密封材料密封。5.根据权利要求2所述的催化剂，其特征在于，所述的催化剂由载体负载金属氧化物构成，能催化臭氧产生氧化性自由基。6.根据权利要求5所述的载体，其特征在于，所述的载体包括但不仅限于泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝等泡沫金属，以及蜂窝陶瓷、活性炭、分子筛等多孔材料。7.根据权利要求5所述的催化剂，其特征在于，所述的催化剂包括但不仅限于氧化铜、氧化铈、氧化锰、氧化铁、氧化锡、氧化锑及其他过渡金属氧化物中的一种或多种，优选为MnOx-SnOx-CeOx-SbOx 复合氧化物。
【专利摘要】本发明提供了一种光生臭氧催化氧化去除挥发性有机物的方法及装置，由风机、壳体、过滤层、紫外灯、催化剂构成，其中，紫外灯和催化剂构成装置的核心部件。净化原理为：氧气在紫外光作用下产生臭氧，臭氧在紫外光作用下产生氧化性自由基，挥发性有机物在臭氧和氧化性自由基作用下转化为二氧化碳和水，未利用的臭氧在催化剂作用下进一步转化为氧化性自由基，继续降解挥发性有机物，最终挥发性有机物与臭氧的出口浓度均达到排放要求。本发明可应用于含挥发性有机物的工业废气及室内空气净化。
【IPC分类】B01D53/76, B01D53/86, B01D46/00, B01D53/44
【公开号】CN104906951
【申请号】CN201510374918
【发明人】徐仲均, 段亚菲
【申请人】北京化工大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年6月30日