专利名称：光催化处理有机废气装置的制作方法
技术领域：
-
本实用新型涉及一种光催化处理有机废气装置，特别是应用气固光催化磁 场流化床反应器降解可挥发性有机废气的装置设备。
技术背景
随着人民生活水平的提高和现代化、城市化进程的加快，家居环境和工作 活动场所的空气质量己愈来愈成为人们普遍关注的热点问题。发达国家的调査 研究表明，室内空气污染比户外空气污染更重。世界卫生组织也证实， 一些大 厦的室内空气比起户外空气污染要严重十至百倍以上，而有70%以上大厦或公
共场所对如此污染问题无所面对与应付。有报道估计，大约有2000种以上的有
害物质会构成对室内空气的污染影响。室内污染空气可通过呼吸途径进入人体， 对人体造成威胁。所表现出的毒性、刺激性、致癌作用和特殊气味，会导致人 体产生头疼、恶心、疲劳、眩晕、红肿等种种不适症状。因此，加强控制室内 可挥发性有机气体的排放和探索各种有效的治理方法越来越受到人们的重视。
1992年以来，己有30多场以"室内空气品质(IAQ)为主题的国际性会议在美国 召开。我国室内空气污染问题的提出始于二十世纪八十年代，那时候主要针对 燃料燃烧引起的室内空气污染。到了九十年代随着我国国民经济的发展和人民 生活水平的提高，日用化工产品、建筑装饰装修和空调的普遍使用，使得室内 空气污染日益突出，引起了人们的极大重视。
相对于物理吸附、化学氧化和生物技术等处理方法，光催化技术利用半导 体氧化物材料在光照下表面能受激活化的特性，利用光能可有效地氧化分解有 机物、还原重金属离子、杀灭细菌和消除异味。由于光催化技术可利用太阳能 在室温下发生反应，比较经济；光催化剂自身无毒、无害、无腐蚀性，可反复 使用；可将有机污染物完全矿化成C02、 H20和无机离子，无二次污染，是一 种具有广飼应用前景的绿色环境治理技术设备。
悬浮式光催化反应器催化效率高，有机物的降解速率相对较快，但存在催 化剂难以有效回收的缺陷；固定薄膜式光催化反应器避免了前者的这一缺陷， 但降解效率低。 发明内容
本实用新型的目的，在于克服现有技术中存在的缺点，流化床光催化反应 器具有结构简单、催化剂与污染物接触面积大、传质效率高、操作范围宽、易
实现工业化生产等优点。流化颗粒在反应器内随着反应物发生翻滚、迁移，剧烈地扰动使反应物浓度趋于均匀，在流化状态下，光催化剂颗粒与入射光充分 均匀接触，同时流化床的膨胀可提高床层的孔隙率使光和氧气能充分进入床层 内部，从而实现高效的光催化降解。由于光催化剂颗粒粒径为纳米级，流化过 程中容易出现颗粒团聚和沟流现象，通过外加磁场来控制流化床内固相颗粒的 运动，进而达到控制床内气固两相的流动，改善床层的流化特性。因此，光催 化磁流化床反应器在降解可挥发性有机废气及废水等领域。通过磁场强化气固 光催化流化床技术降解有机废气，其中流化床内部安装内旋风分离器以减小光 催化剂的扬析。
本实用新型光催化处理有机废气装置采取以下技术方案来实现的，它是通 过外加磁场改善流化床内固体光催化剂颗粒的流化质量，增大有机废气和光催 化剂颗粒间的接触，形成连续处理可挥发性有机废气的装置；它是由流化床和 旋风分离器与磁线圈及稳压直流电源构成，扩大段流化床内装置旋风分离器与 净化气出口，流化床内设置石英玻璃管和紫外光灯管与光催化剂颗粒，磁线圈 和稳压直流电源与加料口及测压孔连接在流化床上，流化床底部连接有机废气 进气口，流化床内设置气体预分布室和气体分布板与光催化剂颗粒，在流化床 内壁上涂覆反光层材料。有机废气经过进气口到达气体预分布室内，使废气体 分布均匀，保障流化床的进气均匀，实现光催化剂颗粒的均一流态化；石英玻 璃管同轴嵌入流化床的气体分布板上，紫外光灯管位于石英玻璃管中轴线上， 紫外光灯管电源插座固定在气体分布板中心处；流化床的气体分布板上部开有 测压孔，通过差压变送器测量磁场流化床内部压力脉动信号；扩大段流化床上 部设有内旋风分离器，有效减小固体光催化剂颗粒的跑料；磁场由改进的 Helmholtz线圈通以直流电获得；绕制线圈的框架是由有机玻璃制成，避免采用 金属框架产生对均匀磁场的不良影响；磁线圈采用0> 1 mm的聚酷漆包线绕制而 成，磁线圈内径200 250 mm，外径300 320 mm，宽50 70 mm;磁线圈框 架安装在与床体平行的四根支撑杆上，支撑杆上设有螺纹部分，便于调节线圈 间的距离；直流稳压电源可提供0 5A的电流；固体光催化剂颗粒采用自制掺 杂Fe或Fe203 二氧化钛磁性光催化剂，粒径在500 nm左右，颗粒流化区域位 于磁场控制区域内。
本实用新型的内循环磁场光催化流化床主体的高径比为S 12,气体分布板 为有机玻璃多孔分布板，开孔直径为2mm，开孔率为5% 8%，较高开孔率减 小了床层压降和气体输送动力能耗；光催化系统由石英玻璃管和紫外光灯管组 成，紫外光灯管功率为25 40 W，辐射最大波长254 365 nm，用来激发半导 体材料——纳米二氧化钛光催化剂，产生具有强氧化性能的羟基自由基或超氧 负离子等，活性物质对吸附在催化剂表面的气态污染物分子进行光催化氧化， 使其最终完全降解为没有污染的小分子物质，如二氧化碳和水等；气体经预分布室进入磁场流化床反应区内使掺杂颗粒纳米二氧化钛光催化剂处于流化状 态，实现光催化剂颗粒与紫外光、污染物气体分子充分接触，从而实现有机废 气的有效降解；为获得较大的均匀磁场区域，取两线圈的间距为200mm，磁场 均匀区域的测定以及磁场强度测量通过与供给电流的关系的标定，各电流值所 对应的磁场感应强度由高斯计测得；磁场流化床流态化参数主要通过床层压降 和表观气速测定，实验用的压差变送器的误差小于士0.5Pa，灵敏度高，实时性 好，可及时观察出床层压降变化，从而确定出磁场流化床最小流化速度和最小 鼓泡速度。
本实用新型光催化处理有机废气装置的效果是结构简单，操作方便，催化 活性高，光能利用率高，磁场和光催化耦合处理降解可挥发性有机废气，工作 效率高，成本低，固体颗粒重复使用，广泛用于大型会议室场所或高浓度可挥 发性有机物污染娱乐厅场所。
本实用新型光催化处理有机废气装置将结合附图作进一步详细描述。 附图是本实用新型光催化处理有机废气装置的结构示意图具体实施方式
-
参照附图，本实用新型光催化处理有机废气装置，它是通过外加磁场改善 流化床9内固体光催化剂颗粒5的流化质量，增大有机废气和光催化剂颗粒5 间的接触，形成连续处理可挥发性有机废气的装置；它是由流化床9和旋风分 离器12与磁线圈13及稳压直流电源14构成，扩大段流化床10内装置旋风分 离器12与净化气出口 11，流化床9内设置石英玻璃管6和紫外光灯管7与光催 化剂颗粒5，磁线圈13和稳压直流电源14与加料口 8及测压孔3连接在流化床 9上，流化床9底部连接有机废气进气口 1，流化床9内设置气体预分布室2和 气体分布板4与光催化剂颗粒5，在流化床9内壁上涂覆反光层材料。有机废气 经过进气口 1到达气体预分布室2内，使废气体分布均匀，保障流化床9的进 气均匀，实现光催化剂颗粒5的均一流态化；石英玻璃管6同轴嵌入流化床9 的气体分布板4上，紫外光灯管7位于石英玻璃管6中轴线上，紫外光灯管7 电源插座固定在气体分布板4中心处；流化床9的气体分布板4上部开有测压 孔3，通过差压变送器测量磁场流化床9内部压力脉动信号；扩大段流化床10 上部设有内旋风分离器12，有效减小固体光催化剂颗粒5的跑料；磁场由改进 的Hdmholtz线圈通以直流电获得；绕制线圈的框架是由有机玻璃制成，避免采 用金属框架产生对均匀磁场的不良影响；磁线圈13采用(D 1 mm的聚酷漆包线 绕制而成，磁线圈13内径200 250 mm，外径300 320mm，宽50 70mm; 磁线圈13框架安装在与床体平行的四根支撑杆上，支撑杆上设有螺纹部分，便 于调节线圈间的距离；直流稳压电源可提供0 5A的电流；固体光催化剂颗粒5采用自制掺杂Fe或Fe203 二氧化钛磁性光催化剂，粒径在500 nm左右，颗 粒流化区域位于磁场控制区域内。
本实用新型的内循环磁场光催化流化床主体的高径比为8 12，气体分布板 4为有机玻璃多孔分布板4，开孔直径为2 mm，开孔率为5% 8%，较高开孔 率减小了床层压降和气体输送动力能耗；光催化系统由石英玻璃管6和紫外光 灯管7组成，紫外光灯管7功率为25 40 W，辐射最大波长254 365 rnn，用 来激发半导体材料——纳米二氧化钛光催化剂，产生具有强氧化性能的羟基自 由基或超氧负离子等，活性物质对吸附在催化剂表面的气态污染物分子进行光 催化氧化，使其最终完全降解为没有污染的小分子物质，如二氧化碳和水等； 气体经预分布室2进入磁场流化床9反应区内使掺杂颗粒纳米二氧化钛光催化 剂处于流化状态，实现光催化剂颗粒5与紫外光、污染物气体分子充分接触， 从而实现有机废气的有效降解；为获得较大的均匀磁场区域，取两线圈的间距 为200 mm，磁场均匀区域的测定以及磁场强度测量通过与供给电流的关系的标 定，各电流值所对应的磁场感应强度由高斯计测得；磁场流化床9流态化参数 主要通过床层压降和表观气速测定，实验用的压差变送器的误差小于土0.5Pa， 灵敏度高，实时性好，可及时观察出床层压降变化，从而确定出磁场流化床9 最小流化速度和最小鼓泡速度。
权利要求1、一种光催化处理有机废气装置，它是由流化床(9)和旋风分离器(12)与磁线圈(13)及稳压直流电源(14)构成，其特征是扩大段流化床(10)内装置旋风分离器(12)与净化气出口(11)，流化床(9)内设置石英玻璃管(6)和紫外光灯管(7)与光催化剂颗粒(5)，磁线圈(13)和稳压直流电源(14)与加料口(8)及测压孔(3)连接在流化床(9)上，流化床(9)底部连接有机废气进气口(1)，流化床(9)内设置气体预分布室(2)和气体分布板(4)与光催化剂颗粒(5)，在流化床(9)内壁上涂覆反光层材料。
2、 根据权利要求1所述的一种光催化处理有机废气装置，其特征是石英玻 璃管(6)同轴嵌入流化床(9)的气体分布板(4)上，紫外光灯管(7)位于 石英玻璃管(6)中轴线上，紫外光灯管(7)电源插座固定在气体分布板(4) 中心处；流化床(9)的气体分布板(4)上部开有测压孔(3)，气体分布板(4) 为有机玻璃多孔分布板，绕制线圈的框架是由有机玻璃制成。
专利摘要本实用新型涉及一种光催化处理有机废气装置，特别是应用气固光催化磁场流化床反应器降解可挥发性有机废气的装置设备。它是由扩大段流化床内装置旋风分离器与净化气出口，流化床内设置石英玻璃管和紫外光灯管与光催化剂颗粒，磁线圈和稳压直流电源与加料口及测压孔连接在流化床上，流化床底部连接有机废气进气口，流化床内设置气体预分布室和气体分布板与光催化剂颗粒，在流化床内壁上涂覆反光层材料。效果是结构简单，操作方便，催化活性高，光能利用率高，磁场和光催化耦合处理降解可挥发性有机废气，工作效率高，成本低，固体颗粒重复使用，广泛用于大型会议室场所或高浓度可挥发性有机物污染娱乐厅场所。
文档编号B01D53/72GK201427023SQ20092002912
公开日2010年3月24日 申请日期2009年6月29日 优先权日2009年6月29日
发明者刘广军, 司崇殿, 高洪涛 申请人:刘广军