一种光诱导催化氧化的废气净化工艺与装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种光诱导催化氧化的废气净化工艺与装置，包括外部箱体以及设置在所述外部箱体底端的循环水槽，所述循环水槽内部设置循环泵，且所述循环泵通过喷淋管路与设置在所述外部箱体内部的高压喷嘴连通；所述外部箱体内部设置光解腔体，且所述光解腔体内部设置除雾装置；所述外部箱体顶端设置设备出口，且所述外部箱体侧壁设置设备入口；所述设备入口顶端设置导流装置，且所述导流装置顶端设置套管式紫外光灯；所述外部箱体侧壁开设观察口；所述循环水槽一侧连接pH计，且所述pH计一侧设置补液口；所述循环水槽一侧设置储液罐，且所述储液罐顶端通过计量泵与所述循环水槽连通。本实用新型处理废气快速高效、操作简单及净化效果好。
【专利说明】
一种光诱导催化氧化的废气净化工艺与装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种废气净化工艺与装置，具体为一种光诱导催化氧化的废气净 化工艺与装置，属于废气净化处理技术应用领域。
【背景技术】
[0002] 近年来随着经济的发展，各种化工、涂料、家具、玩具、电子、喷涂等企业的大量产 生，导致了大量工业有机废气的排放，引起异味污染，严重影响大气环境质量，危害人体健 康，对有机废气的治理，除了热解法、活性炭法、冷凝法、喷淋吸收法、生物膜法、等离子体法 外，直接光解法、光催化法、化学氧化法因设备简单，造价低，使用方便等优点，近年来，光催 化氧化技术和化学氧化法在喷涂、化工、恶臭废气等领域大量应用。光催化技术原理是:CD 紫外光波的直接作用：首先通过紫外灯管产生特定波段的高能光波，产生光波的波长主要 是253.7nm和185nm，特定波长的光波被污染物分子吸收，从而逐步打断分子键，污染物被降 解，同时O 2也会吸收光波生成03,氧化分解污染物质;②催化剂的催化作用：当一定能量的光 照射到半导体时，价带电子受激发而跃迀成为光生电子，留下了不为电子占据的能量状态， 即光生空穴，与激发到导带的电子形成电子/空穴对，它们可运动到半导体粒子的表面，生 成具有氧化能力的高活性自由基，加速反应系统中反应物的降解作用。化学氧化法技术原 理是:利用化学氧化剂如双氧水、次氯酸钠、臭氧等氧化剂的强氧化作用，将氧化剂导入反 应装置，并与废气中的污染物接触发生氧化反应。
[0003] 但在实际工程应用中，直接光解、光催化技术和化学氧化法对工业上废气净化效 果并不理想，对光技术而言，其原因主要在于：
[0004] (1)光电转化效率低，由于目前采用的光源大多数是低压汞灯，辐射的紫外光中， 对污染物有直接分解作用的波长为185nm(能量约6.9eV)，尽管253.7nm光子能量（能量约 5.7eV)大于大多数化合物键能，但由于很多物质并不吸收253.7nm光或吸收很弱，因此，实 际起作用的光为185nm光。但对低压萊灯而言，185nm光相对福射强度极低，在有限的萊灯装 机量下，难以满足废气净化要求，对污染物处理效率低，若要达到理想的处理效率，理论装 机量庞大；
[0005] (2)紫外光利用率低下，由于废气中的水分、氧气等也会吸收185nm光，因而导致 185nm光在反应区的透射距离及其微小，仅在贴近灯的表面的污染物得到直接分解作用。尽 管水分和氧气在185nm光解下会产生氧原子、臭氧、羟基自由基等，但这些活性基团在与污 染物发生反应时，受控于碰撞几率、反应速率等因素，这种间接氧化反应对废气净化效果的 贡献有限。
[0006] (3)253.7nm光相对辐射强度比185nm光大的多，为提高对253.7nm光的利用效率， 光催化反应也得到应用，所用催化剂多为固体状态，但这种反应装置的净化效果受控于污 染物扩散到催化剂表面的速率，而且，只有光照的区域才会发生作用，因此，光催化技术的 应用于废气净化也一直受到质疑。
[0007] (4)另外，粉尘、水汽、或其他污染物质易积聚在催化剂表面，导致催化剂失活失 效；
[0008] (5)反应过程中，易产生过量臭氧，短时间内难以反应除去，使出气口臭氧浓度有 时会超标。
[0009] 对化学氧化法而言，净化效果不理想的原因在于：
[0010] (1)受控于气-液或气-气传质困难因素的影响，化学氧化剂与污染物接触几率低 降低了化学反应速率。为提高传质效率，在净化塔内装填接触填料或提高液体化学氧化剂 的喷淋强度，从而引起带液问题。
[0011] (2)为提高氧化剂的氧化电位，往往需要添加酸液，降低pH值，从而增加了设备腐 蚀和投药系统的控制问题。
[0012] (3)由此可见，现有的光有关处理技术或化学氧化法对有机废气的治理均存在一 定的缺陷，为避免现有技术中的不足之处亟需提供一种净化效果好、高效实用的废气净化 处理装置。 【实用新型内容】
[0013] 本实用新型要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种光诱导催化氧化的废 气净化工艺与装置。
[0014] 为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：
[0015] 本实用新型提供一种光诱导催化氧化的废气净化工艺与装置，包括外部箱体以及 设置在所述外部箱体底端的循环水槽，所述循环水槽内部设置循环栗，且所述循环栗通过 喷淋管路与设置在所述外部箱体内部的高压喷嘴连通;所述外部箱体内部设置光解腔体， 且所述光解腔体内部设置除雾装置;所述外部箱体顶端设置设备出口，且所述外部箱体侧 壁设置设备入口；所述设备入口顶端设置导流装置，且所述导流装置顶端设置套管式紫外 光灯;所述外部箱体侧壁开设观察口；所述循环水槽一侧连接PH计，且所述pH计一侧设置补 液口；所述循环水槽一侧设置储液罐，且所述储液罐顶端通过计量栗与所述循环水槽连通。
[0016] 作为本实用新型的一种优选技术方案，还包括石英套管、紫外灯管和套管接头，所 述套管式紫外光灯内部套装石英套管，且所述石英套管内部设置紫外灯管;所述石英套管 一端设置套管接头。
[0017] 作为本实用新型的一种优选技术方案，所述导流装置设置有若干个均匀分布的小 孔的金属板。
[0018] 作为本实用新型的一种优选技术方案，所述喷淋管路位于所述外部箱体内部的部 分侧壁设置有若干个均匀分布的所述高压喷嘴。
[0019] 作为本实用新型的一种优选技术方案，所述光解腔体内部设置有若干个均匀分布 的所述套管式紫外光灯。
[0020] 本实用新型所达到的有益效果是：
[0021] 1、极大的提高了光波的利用效率，充分利用了 253.7nm光，实现光诱导快速氧化、 氧化剂直接氧化、紫外光直接光解协同作用；
[0022] 2、紫外灯管内置入石英套管内，避免了灯管与污染物直接接触，使灯管发光稳定、 使用寿命长、发光效率更高，通过光波诱导化学氧化剂加速了氧化反应的进行，不仅高效分 解有机污染物，而且无臭氧二次污染，具有处理废气快速高效、操作简单及净化效果好等优 点。
【附图说明】
[0023] 附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用 新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。
[0024] 在附图中：
[0025] 图1是本实用新型的整体结构示意图；
[0026] 图2是本实用新型紫外灯管内部结构示意图；
[0027] 图中标号：1、外部箱体;2、设备入口； 3、导流装置;4、观察口； 5、套管式紫外光灯； 6、高压喷嘴;7、光解腔体;8、除雾装置;9、设备出口； 10、喷淋管路；11、循环栗；12、pH计； 13、计量栗；14、储液罐；15、补液口； 16、循环水槽；17、石英套管；18、紫外灯管；19、套管接 头。
【具体实施方式】
[0028] 以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优 选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0029] 实施例：如图1-2所示，本实用新型提供一种光诱导催化氧化的废气净化工艺与装 置，包括外部箱体1以及设置在所述外部箱体1底端的循环水槽16,所述循环水槽16内部设 置循环栗11，且所述循环栗11通过喷淋管路10与设置在所述外部箱体1内部的高压喷嘴6连 通;所述外部箱体1内部设置光解腔体7，且所述光解腔体7内部设置除雾装置8;所述外部箱 体1顶端设置设备出口 9，且所述外部箱体1侧壁设置设备入口 2;所述设备入口 2顶端设置导 流装置3，且所述导流装置3顶端设置套管式紫外光灯5;所述外部箱体1侧壁开设观察口 4; 所述循环水槽16-侧连接pH计12,且所述pH计12-侧设置补液口 15;所述循环水槽16-侧 设置储液罐14,且所述储液罐14顶端通过计量栗13与所述循环水槽16连通。
[0030] 还包括石英套管17、紫外灯管18和套管接头19,所述套管式紫外光灯5内部套装石 英套管17,且所述石英套管17内部设置紫外灯管18;所述石英套管17-端设置套管接头19。 [0031 ]所述导流装置3设置有若干个均匀分布的小孔的金属板。
[0032]所述喷淋管路10位于外部箱体1内部的部分侧壁设置有若干个均匀分布的高压喷 嘴6。使内部的喷雾更加均匀。
[0033]所述光解腔体7内部设置有若干个均匀分布的套管式紫外光灯5,使内部的光线更 加均匀。
[0034]本实用新型在使用时，外部箱体1上设有设备入口 2、设备出口 9和观察口 4，废气从 设备入口 2进入后，经导流装置3后使废气均匀的进入光解腔体7进行反应，紫外光解装置包 括光解腔体7和装设在光解腔体7中的套管式紫外光灯5,套管式紫外光灯5所在区域即为光 解腔体7,经导流装置3均匀布风后的废气进入该区域，在此区域进内行废气分解反应，化学 氧化剂喷淋装置包括高压喷嘴6、喷淋管路10、循环栗11、补液口 15和循环水槽16,循环水槽 16内贮存按比例配置的化学氧化剂，用循环栗11通过喷淋管路10提升至高压喷嘴6处，在光 解腔体7经高压喷嘴6喷出雾状的化学氧化剂，在该区域紫外光波与化学氧化剂协同作用， 与废气中的污染物充分接触反应，当循环水槽16内的液位低于一定限值，补液口 15即打开 自动补液，光解腔体7的出口与除雾装置8相接。
[0035] 自动加药系统包括计量栗13和储液罐14,化学氧化剂储存在储液罐14内，通过pH 计12测定循环水槽16的pH，根据测得的值，系统自动开启或停止计量栗13,向循环水槽16添 加化学氧化剂，除雾装置8与光解腔体7的出口相接，废气在光解腔体7充分接触反应后，由 于风速较快带入部分液体，故通过除雾装置8除去携带的液滴后，废气经设备出口 9排出，废 气经过上述的湿法光催化氧化反应处理后，无污染排放，首先，废气通过设备入口 2进入光 解净化区;光解净化区设有多排高透紫外的石英套管17,管内置入紫外光灯，紫外光灯发射 出的紫外光透过石英套管17,在光解净化区内部形成高能光量子激发区；同时通过高效喷 嘴将化学氧化剂雾化，利用氧化剂对253.7nm光的充分吸收，使氧化剂转化为羟基自由基等 强氧化性基团，实现光诱导快速氧化;有机污染分子也可以直接吸收185nm光子或直接与氧 化剂反应，实现光诱导快速氧化、氧化剂直接氧化、紫外光直接光解协同作用。在高能紫外 光波和强氧化自由基的协同作用下，有机污染物迅速发生吸收、裂解、催化氧化等一系列反 应，污染物逐渐降解转变成低分子无污染化合物，如C02，H20等，随后经过设备中的除雾层 去雾后排出。
[0036] 最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本 实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员 来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征 进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均 应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种光诱导催化氧化的废气净化工艺与装置，包括外部箱体（1)以及设置在所述外 部箱体（1)底端的循环水槽（16)，其特征在于:所述循环水槽（16)内部设置循环栗（11)，且 所述循环栗（11)通过喷淋管路（10)与设置在所述外部箱体(1)内部的高压喷嘴(6)连通;所 述外部箱体（1)内部设置光解腔体(7)，且所述光解腔体(7)内部设置除雾装置(8);所述外 部箱体（1)顶端设置设备出口（9)，且所述外部箱体（1)侧壁设置设备入口（2);所述设备入 口（2)顶端设置导流装置(3)，且所述导流装置(3)顶端设置套管式紫外光灯(5);所述外部 箱体（1)侧壁开设观察口（4);所述循环水槽（16)-侧连接pH计（12)，且所述pH计（12)-侧 设置补液口（15);所述循环水槽（16)-侧设置储液罐（14)，且所述储液罐（14)顶端通过计 量栗（13)与所述循环水槽(16)连通。2. 根据权利要求1所述的一种光诱导催化氧化的废气净化工艺与装置，其特征在于，还 包括石英套管（17)、紫外灯管（18)和套管接头（19)，所述套管式紫外光灯(5)内部套装石英 套管（17)，且所述石英套管（17)内部设置紫外灯管（18);所述石英套管（17) -端设置套管 接头(19)。3. 根据权利要求1所述的一种光诱导催化氧化的废气净化工艺与装置，其特征在于，所 述导流装置(3)设置有若干个均匀分布的小孔的金属板。4. 根据权利要求1所述的一种光诱导催化氧化的废气净化工艺与装置，其特征在于，所 述喷淋管路(10)位于所述外部箱体（1)内部的部分侧壁设置有若干个均匀分布的所述高压 喷嘴(6)。5. 根据权利要求1所述的一种光诱导催化氧化的废气净化工艺与装置，其特征在于，所 述光解腔体(7)内部设置有若干个均匀分布的所述套管式紫外光灯(5)。
【文档编号】B01D53/86GK205550035SQ201620140500
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年2月24日
【发明人】张仁熙, 刘全军, 朱玲, 张新忠, 袁圆
【申请人】常州大恒环保科技有限公司