无极准分子灯光催化降解废气的方法

无极准分子灯光催化降解废气的方法
【专利摘要】本发明公开了一种无极准分子灯光催化降解废气的方法，所用反应器包括三层石英介质层、内电极、外电极和高压电源。所述三层石英介质层包括同轴线的、由内向外依次设置的第一石英管、第二石英管和第三石英管；第一石英管的内部空腔为Ⅲ区反应区；第二石英管与第一石英管之间形成密闭的环形空腔，作为气体填充Ⅱ区；第三石英管与第二石英管之间形成Ⅰ区反应区。光催化降解废气时，气体填充Ⅱ区的气体被激发产生准分子紫外光，向Ⅰ区反应区和Ⅲ区反应区的方向辐射，待降解的废气全部经过Ⅰ区反应区或全部经过Ⅲ区反应区或分流进入Ⅰ区反应区和Ⅲ区反应区，在准分子紫外辐射作用下被降解。
【专利说明】无极准分子灯光催化降解废气的方法
[0001]本申请是申请号为201310089087.X，申请日为2013年3月20日，发明创造名称为“无极准分子灯光催化降解废气的装置和方法”的发明专利申请的分案申请。

【技术领域】
[0002]本发明涉及废气降解领域，具体涉及一种无极准分子灯光催化降解废气的方法。

【背景技术】
[0003]紫外光源已被广泛应用于微电子、医药、化工、卫生和环保等领域，成为一项基础性和关键性技术。上述所有应用均要求光源有较窄的辐射光谱和一定的辐射强度。对于传统的中、高压汞灯，其辐射光谱波长范围宽(从紫外区到可见区)，所需波长的紫外光光效低；低压汞灯和惰性气体灯能辐射窄带紫外光谱，但其光强相对较弱，影响到相应的光化学反应速率；激光光源虽然能辐射高强度、窄的光谱，但束斑尺寸小并且价格昂贵。而无极准分子紫外光源由于具有强辐射、窄辐射光谱、光电转换效率高、可塑性强、价格相对低廉等优点而成为一种新颖的高效非相干性光源。
[0004]传统的光源一般都是有电极的，由于灯中电极的存在，导致了一系列的问题:寿命短、点燃时间和稳定时间长、电极材料与发光物质选择范围小、形状变化少、光辐射利用率低及外加电路复杂等。
[0005]与传统的有极紫外光源相比，无极准分子紫外灯由于灯管内没有电极，发光物质选择范围大大拓宽，可得到传统紫外灯不能得到的紫外光波长。灯内可根据需求填充不同的物质，发出真空紫外到长波紫外范围的辐射，辐射功率强，光效较高，是适应光化学反应所需特定波长、高强度的新型紫外光源。
[0006]自20世纪80年代开始，无极准分子灯在光化学领域的研究逐渐增多。无极灯的紫外(Ultrav1let, UV)福射在材料表面改性、干蚀刻、膜沉积、有机物的合成、光氧化污染治理等方面都有广阔的应用前景。由于该类光源没有电极，不会产生像其他放电光源那样由于电极氧化、损耗和封接密封问题引起的发黑现象，而且很少受工作电压(不再仅仅是220 V，而可使用任意电压)、工作频率、工作电流(波形也不仅是正弦，可以是矩形波、脉冲波)的限制，在光效、光色、寿命、形状、填充材料等诸多品质上都取得了长足的进止/J/ ο
[0007]准分子是对具有束缚的高能态(寿命为10_6?10 _7s)和排斥(弱束缚)的基态分子(寿命10_13 s)的统称，也被称为三体碰撞无福射复合或原子碰撞态。准分子只能在某些特殊的气体放电条件下才能产生，如介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge,DBD )、高能电子束、α粒子、同步辐射、高频放电、微波放电、脉冲放电等条件。放电时，原子被激发到高的电子能级，这些激发态原子与基态原子或分子碰撞产生一个分子并借助第三者转移部分能量使之从高的振动激发态迟豫到低的振动激发态，成为相对稳定的分子，同时发出相应波长的紫外福射。
[0008]目前应用于污染控制的主要是介质阻挡放电无极准分子紫外灯及微波放电无极灯，且无极准分子紫外灯应用于污染物的降解大部分还停留在水相污染物。
[0009]例如中国专利文献CN 2592631 Y (专利申请号:ZL 02264075.4)公开了一种准分子紫外光源，它包括设有与高频高压电源电连接的电极的冷却水波管和其外套封的气体放电波管，这种光源能广泛用于水的循环消毒处理或光化学反应，当填充Xe和Cl2混合气体时可以辐射出波长为308nm的紫外光。中国专利文献CN 101857283 B (专利申请号:ZL2010 1 0203436.2)公开了一种微波无极准分子灯处理废水的装置与灯的配气系统，处理废水的装置包括微波电源、微波发生器、无极准分子灯、废水处理池、微波发生器包括外壳、磁控管和谐振腔壳体。上述两份专利均是将无极准分子紫外灯应用于水相污染物。
[0010]关于将无极准分子紫外灯应用于气相污染物的技术方案，中国专利文献CN1319600 C (专利申请号:ZL 200510030278.4)公开了一种低浓度大风量恶臭气体的处理装置和方法，装置由过滤网、光解反应器、蜂窝活性炭床和风机依次连接组成，其中光解反应器采用172nm准分子紫外灯，该灯由外石英套管、外电极、内石英套管和内电极由外向里依次组成，外电极在外石英套管和内石英套管之间，内电极在内石英套管内侧。待降解的气体从外石英套管和反应器壁之间的空隙进入反应区，经光解反应器反应后的气流进入蜂窝活性炭床继续发生反应。该装置的原理是将无极准分子灯放置在反应器中间，气体从无极灯旁边流过时在光照下降解。
[0011]中国专利文献CN 1216680C (专利申请号:01814678.3)公开了一种准分子UV光反应装置，将多支准分子灯与被照射体相对配置成并列状，在反应性气体环境气氛中自这些准分子紫外灯朝被照射体照射紫外光，从而使被照射体表面发生光化学反应。该装置的结构比较复杂，占地面积大，后期运行需要维护的设备也较多。


【发明内容】

[0012]本发明所要解决的技术问题是提供一种无极准分子灯光催化降解废气的方法。
[0013]实现本发明目的的技术方案是一种无极准分子灯光催化降解废气的方法，所用反应器包括三层石英介质层、内电极、外电极和高压电源。
[0014]所述三层石英介质层包括同轴线的、由内向外依次设置的第一石英管、第二石英管和第三石英管；内电极设置在第一石英管的内部，外电极设置在第二石英管的外侧面上。
[0015]第一石英管的两端敞口，第一石英管的内部空腔为III区反应区；第二石英管套装在第一石英管外，第二石英管的上、下两端端口烧结在第一石英管的外侧面，从而第二石英管与第一石英管之间形成密闭的环形空腔，作为气体填充II区；第三石英管的两端敞口，第三石英管与第二石英管之间形成I区反应区。
[0016]光催化降解废气时，气体填充II区抽真空后，向气体填充II区充入稀有气体或者稀有气体卤素混合气体；接通高压电源后，气体填充II区的气体被激发产生准分子紫外光，向I区反应区和III区反应区的方向辐射。
[0017]待降解的废气全部经过I区反应区，在准分子紫外辐射作用下被降解；或者待降解的废气全部经过III区反应区，在准分子紫外辐射作用下被降解；或者待降解的废气分流进入I区反应区和III区反应区，在准分子紫外辐射作用下被降解；气体从I区反应区或III区反应区流出后，由引风机抽出排放。
[0018]作为优选的，待降解的废气与水蒸气和干洁空气混合后进入反应器内降解。
[0019]作为优选的，从废气发生器或者废气储气罐流出的待降解的废气经过气体混合器初步混合，再经过进气分配器多孔分流后进入I区反应区或III区反应区进行降解。
[0020]降解时，气体填充II区充入的稀有气体为乂02;充入的稀有气体-卤素混合气体为 Ar/F2、Kr/Cl2、Kr/Br2、Kr/I2、Xe/I2、Xe/C2、Kr/F2;反应器辐射的准分子光的波长λ =108 ?345nm。
[0021 ] 所用高压电源为中频脉冲方波电源，放电电压在kV?kV范围内可调。
[0022]上述方法所用的无极准分子灯光催化降解废气的装置，包括集气罩、连接套、进气分配器、反应器、出气分配器和引风机；集气罩包括下集气罩和上集气罩，下集气罩、连接套、反应器、出气分配器和上集气罩由下向上依次设置；引风机的进气端口与上集气罩的出气口相连。
[0023]下集气罩的进气口与待降解气体的废气发生器出气口或者储气罐相连，下集气罩的出气口通过法兰与连接套的进气口相连；连接套的出气口与进气分配器的进气端相通。
[0024]反应器设置在进气分配器和出气分配器之间；反应器包括三层石英介质层、内电极、外电极和高压电源；所述三层石英介质层包括同轴线的、由内向外依次设置的第一石英管、第二石英管和第三石英管；内电极设置在第一石英管的内部，外电极设置在第二石英管的外侧面上。
[0025]第一石英管的两端敞口，第一石英管的内部空腔为III区反应区；第二石英管套装在第一石英管外，第二石英管的上、下两端端口烧结在第一石英管的外侧面，从而第二石英管与第一石英管之间形成密闭的环形空腔，作为气体填充II区；第三石英管的两端敞口，第三石英管与第二石英管之间形成I区反应区。
[0026]所述进气分配器包括主体、通孔、环形槽、通孔塞子和I区进气通孔；通孔设置在主体的中央，环形槽设置在通孔的外周且与通孔同轴线设置，I区进气通孔的轴线与主体的轴线平行并完全贯穿主体，I区进气通孔的出气端口位于环形槽内。
[0027]通孔塞子设置在通孔内，通孔塞子为多孔塞或盲孔塞；所述多孔塞的主体为一圆柱体，包括盲孔和III区进气通孔，盲孔设置在多孔塞的上部中央，III区进气通孔设置在盲孔下方且III区进气通孔的出气口与盲孔相通；所述盲孔塞的主体为一圆柱体，盲孔塞的上部中央设置盲孔。
[0028]进气分配器的I区进气通孔、I区反应区以及出气分配器的I区出气通孔相连通；当通孔塞子为多孔塞时，进气分配器的III区进气通孔、III区反应区以及出气分配器的III区出气通孔相连通。
[0029]作为优选的，装置还包括气体混合器，气体混合器设置在连接套的内部，气体混合器的进气口与连接套的内部空腔相通，气体混合器的出气口与进气分配器的进气端相通。
[0030]进一步地，进气分配器还包括多孔筛板，多孔筛板设置在I区进气通孔上方。
[0031]进一步地，进气分配器还包括活塞通道，活塞通道沿着主体的径向设置在主体内，每一个I区进气通孔对应设置一个活塞通道，活塞通道与I区进气通孔相连通；活塞通道内设有活塞，活塞由外向内运动到达最内侧时将I区进气通孔堵住。
[0032]所述反应器的内电极为金属片，外电极为金属网；或者反应器的内电极为金属网，外电极为金属片；或者反应器的内电极为金属网，外电极为金属网。
[0033]本发明具有积极的效果:(1)本发明的无极准分子灯采用介质阻挡放电激励发光，采用放电电压和输入功率可调的高压电源激发双层介质之间的低气压混合气体(稀有气体、稀有气体-卤素)放电产生准分子紫外辐射。进行废气降解时，首先对II区内抽真空，然后填充一定压力的气体(稀有气体、稀有气体-卤素)，接通高压电源，II区的混合气体被激发产生准分子紫外光向I区和III区反应区的方向辐射而使废气降解。
[0034]通过改变II区填充的气体可以得到不同波长的紫外光(真空紫外VUV和UV)，有针对性地降解不同的气体，能量利用率高、废气处理效果好；且准分子灯的波长范围宽(λ=108-345ηπι)，应用范围广，可用于多种废气的治理。此外，通过改变II区内填充气体的配比和总压，可以改变准分子灯的发光强度和发光效率，因此可以根据废气的具体情况调整气体的配比和总压。
[0035](2)本发明的装置结构简单紧凑、占地面积少；且由于所用的准分子灯管内没有电极，可以避免灯内气体与金属电极接触而使电极老化的问题，灯管的更换维修次数少、寿命长；此外准分子灯制造简单，灯的形状和尺寸任意。
[0036](3)本发明的装置的无极准分子灯有三种结构型式，分别是外电极金属网一内电极金属片、外电极金属片一内电极金属网和外电极金属网一内电极金属网，分别对应于外区降解、内区降解和内外区降解形式。上述三种结构型式要求不同的气体进气方式，通过气体分配器实现。当采用外区即I区降解时，气体分配器采用图6所示的结构型式，内电极采用金属片，外电极采用金属网；活塞打开，废气通过气体分配器全部进入I区进行紫外辐射降解；当采用内区即III区降解时，气体分配器采用图7所示的结构型式，内电极采用金属网，外电极采用金属片；活塞关闭，废气通过气体分配器的多孔塞全部进入III区进行紫外辐射降解。当采用I和III区同时降解时，气体分配器采用图1所示的结构型式，内外电极均采用金属网；活塞打开，废气通过气体分配器分别进入I区和III区进行紫外辐射降解。
[0037](4)本发明为了提高废气降解效果，在准分子灯光解的基础上，还通过两种方式进行改进:一是在反应区添加催化剂组成光催化降解体系，准分子紫外光与催化剂联合光催化降解废气；二是在连接套侧面开设旁路，向连接套内通入外加水蒸气和干洁空气，待降解废气被稀释混合形成含一定水汽体积分数的废气，经气体混合器和气体分配器混匀后一起进入到反应器内光解；外加气体在紫外光的作用下分解产生.0和.0Η自由基，.0和.0Η自由基与待降解废气分子碰撞并反应，提高目标分子的解离率，从而提高了光解效果。
[0038](5)本发明处理废气时，来自废气发生器的气体通过下集气罩收集后，通过气体混合器和进气分配器两级混合实现分流或不分流的稳定均匀进气，保证处理效果稳定。

【专利附图】

【附图说明】
[0039]图1为本发明的无极准分子灯光催化降解废气的装置的结构示意图；
图2为图1中气体混合器的示意图；
图3为图2的Α-Α剖视图；
图4为图1中的气体分配器的示意图；
图5为图1中的多孔筛板的不意图；
图6为本发明的装置只有I区反应区通待降解气体时的工作原理图；
图7为本发明的装置只有III区反应区通待降解气体时的工作原理图；图8为图6中的气体分配器的示意图；
图9为图1所示的装置的反应区内设置催化剂的示意图；
上述附图中的标记如下:
集气罩1，下集气罩11，上集气罩12 ；
连接套2，第一圆筒体21，凸缘21-1，第二圆筒体22，进气口 22-1，第三圆筒体23，压环
24；
气体混合器3，混合部31，槽31-1，安装部32 ；
进气分配器4，主体41，通孔42，上孔段42-1，下孔段42_2，安装台42_3，环形槽43，环形凸台44，I区进气通孔45，活塞通道46，活塞46-1，多孔塞47，盲孔47_1，III区进气通孔47-2，盲孔塞48，盲孔48-1，多孔筛板49，通气孔49_1 ；
反应器5，第一石英管51，第二石英管52，第三石英管53，气体填充区54，支撑架55 ；出气分配器6，主体61，I区出气通孔62，III区出气通孔63 ；
内电极71，外电极72，高压电源73。
[0040]

【具体实施方式】
[0041](实施例1、无极准分子灯光催化降解废气的装置)
见图1，本实施例的无极准分子灯光催化降解废气的装置包括集气罩1、连接套2、气体混合器3、进气分配器4、反应器5、出气分配器6和引风机。集气罩1包括下集气罩11和上集气罩12。下集气罩11、气体混合器3、反应器5、出气分配器6和上集气罩12由下向上依次设置。
[0042]下集气罩11的进气口与待降解气体的废气发生器出气口或者储气罐相连，下集气罩11的出气口通过法兰与连接套2的进气口相连。气体混合器3设置在连接套2的内部，气体混合器3的进气口与连接套2的内部空腔相通，气体混合器3的出气口与进气分配器4的进气端相通。
[0043]所述连接套2包括从上至下同轴线的第一圆筒体21、第二圆筒体22和第三圆筒体23，第一圆筒体21、第二圆筒体22和第三圆筒体23外径依次变小。第一圆筒体21的外周设置一圈凸缘21-1,凸缘21-1的上表面与第一圆筒体21的上表面在同一平面上。从第一圆筒体21的上表面向下设置一圈环形凹台。第一圆筒体21与第二圆筒体22由环形连接板相连，第一圆筒体21与第二圆筒体22之间形成一安装台。第二圆筒体22的下部侧面开设进气口 22-1，进气口 22-1与进气管相连，进气管上设有阀门。第二圆筒体22与第三圆筒体23之间通过环形连接板相连。
[0044]见图2和图3，所述气体混合器3包括混合部31和安装部32。混合部31为下端封闭的圆筒形，混合部31的圆柱形侧部上开槽31-1，槽31-1与混合部31的轴线成45°斜角，气体从混合部31的侧部进入后在旋转上升的过程中充分混合。
[0045]气体混合器3通过安装部32设置在连接套2的第一圆筒体21与第二圆筒体22之间形成的安装台上。
[0046]气体混合器3的上表面与进气分配器4的下表面之间设置压环24。压环24为圆筒形，压环24的下端面与气体混合器3的安装部32的上表面相接触，压环24的上端面与进气分配器4的下表面相接触。
[0047]见图4，进气分配器4包括主体41、通孔42、环形槽43、I区进气通孔45、活塞通道46、通孔塞子和多孔筛板49。
[0048]主体41为圆柱形，主体41的中央设有通孔42 ;通孔42与主体41同轴线。通孔42由上孔段42-1和下孔段42-2组成，上孔段42_1的孔径大于下孔段42_2的孔径，从而上孔段42-1与下孔段42-2之间形成安装台42-3。
[0049]从主体41的上表面向下设有环形槽43，环形槽43设置在通孔42的外周且与通孔42同轴线设置。环形槽43的底部设置环形凸台44，环形凸台44的外侧面与环形槽43的内壁相贴合。环形凸台44成为环形槽43内的安装台。
[0050]I区进气通孔45设置在通孔42的外周且位于环形槽43内的环形凸台44的内侧。I区进气通孔45的轴线与主体41的轴线平行并完全贯穿主体41 ； I区进气通孔45的出气端口位于环形槽43内。
[0051]活塞通道46沿着径向设置在主体41内，每一个I区进气通孔45对应设置一个活塞通道46，活塞通道46与I区进气通孔45相连通。活塞通道46内设有活塞46_1 ;当活塞
46-1由外向内运动到达最内侧时，活塞46-1将I区进气通孔45堵住；而当活塞46_1向外运动时，I区进气通孔45恢复畅通。
[0052]I区进气通孔45的上方设置多孔筛板49。见图5，所述多孔筛板49为环形，沿着多孔筛板49的圆周方向设置一圈通气孔49-1。多孔筛板49固定设置在环形槽43内的环形凸台44的上方。从I区进气通孔45流入的废气通过多孔筛板49的通气孔49-1后流入I区反应区。废气在经过多孔筛板49时得到进一步混合。
[0053]所述通孔塞子包括多孔塞47和盲孔塞48两种。通孔塞子放置在通孔42内的安装台42-3的上方。通孔塞子与通孔42的上孔段42-1紧配合。
[0054]仍见图4,所述多孔塞47的主体为一圆柱体，包括盲孔47-1和III区进气通孔
47-2。盲孔47-1设置在多孔塞47的上部中央。III区进气通孔47_2设置在盲孔47_1下方且III区进气通孔47-2的轴线与盲孔47-1的轴线平行，III区进气通孔47-2的出气口与盲孔
47-1相通。
[0055]见图8,所述盲孔塞48的主体为一圆柱体,盲孔塞48的上部中央设置盲孔48_1。
[0056]反应器5设置在进气分配器4和出气分配器6之间。
[0057]见图1，出气分配器6包括主体61、盲孔、环形槽、I区出气通孔62和III区出气通孔63。
[0058]主体61为圆柱形,从主体61的下底面向上设有盲孔，盲孔与主体61同轴线。出气分配器6的主体61的盲孔与多孔塞47的盲孔47-1的直径相同。III区出气通孔63设置在主体61的盲孔上方，且III区出气通孔63的轴线与盲孔的轴线平行。III区出气通孔63的进气口与主体61的盲孔相通。
[0059]从主体61的下底面向上还设有环形槽，环形槽位于盲孔的外周且与盲孔同轴线。I区出气通孔62设置在主体61的环形槽上方，且I区出气通孔62的轴线与环形槽的轴线平行。I区出气通孔62的进气口与主体61的环形槽相通。
[0060]上集气罩12安装固定在出气分配器6的上方，上集气罩12的进气口与出气分配器6的所有出气口相连通。引风机(图中未画出)的进气端口与上集气罩12的出气口相连通。
[0061]反应器5设置在进气分配器4和出气分配器6之间，且反应器5设置在进气分配器4的多孔筛板49的上方。
[0062]反应器5包括三层石英介质层、内电极71、外电极72和高压电源73。
[0063]所述三层石英介质层包括同轴线的、由内向外依次设置的第一石英管51、第二石英管52和第三石英管53。第一石英管51和第二石英管52的紫外光(200nm附近)的透过率达85%以上；第三石英管53采用国产石英管，其紫外光(200nm附近)的透过率< 40%，第三石英管53的壁厚为1?2mm。
[0064]第一石英管51的两端敞口，第一石英管51的下端套装在进气分配器4的通孔塞子的上部盲孔内，第一石英管51的上端套装在出气分配器6的盲孔内，将第一石英管51的内部空腔作为III区反应区。III区反应区内根据需要设置支撑架55 (见图9)。
[0065]第二石英管52套装在第一石英管51外，第二石英管52的上、下两端端口烧结在第一石英管51的外侧面，从而第二石英管52与第一石英管51之间形成密闭的环形空腔即气体填充区54，将该密闭的环形空腔作为气体填充II区。
[0066]第三石英管53的两端敞口，第三石英管53的下端套装在进气分配器4的环形槽43内，且由环形槽43内的环形凸台44支撑。第三石英管53的上端套装在出气分配器6的环形槽内，第三石英管53的外侧面与出气分配器6的环形槽的外侧槽壁相接触。第三石英管53与第二石英管52之间形成I区反应区。I区反应区内根据需要设置支撑架55(见图9)。
[0067]进气分配器4、反应器5的三层石英介质层以及出气分配器6同轴线设置。
[0068]内电极71设置在第一石英管51的内部，内电极71为金属网或金属片，当内电极71为金属网时，金属网紧贴第一石英管51的内壁设置；当内电极71为金属片时，第一石英管51的内壁紧贴一层卷制的金属片作为内电极71。
[0069]外电极72设置在第二石英管52的外侧面上。第二石英管52的外侧面上卷绕片状金属作为外电极72，或者第二石英管52的外侧面上包裹金属网作为外电极72。外电极72与内电极71同轴线设置，使得放电更均匀。
[0070]外电极72、内电极71与高压电源73连通。所述高压电源73为中频脉冲方波电源，放电电压在0?15kV范围内可调。在高压电源73激发下，准分子紫外辐射向I区反应区和III区反应区辐射，流经I区反应区和III区反应区的废气或空气在准分子紫外辐射作用下发生解离。
[0071]当装置采用盲孔塞48时，待处理的废气能够进入I区反应区降解。此时优选内电极71采用金属片，外电极72采用金属网，激发的准分子光全部用于向I区反应区辐射，提高能源效率。
[0072]当装置采用多孔塞47时，待处理的废气可以只进入III区反应区降解，也可以分流进入I区和III区反应区进行降解。当废气只进入III区反应区降解时，优选内电极采用金属网，外电极采用金属片，激发的准分子光全部用于向III区反应区辐射，提高能源效率。当废气分流进入I区和III区反应区进行降解时，内外电极均采用金属网。
[0073]本实施例中为了使得装置结构简单，也可也不设置气体混合器3，将进气分配器4的进气口直接与连接套2的出气口相连。但是待处理的废气通过气体混合器+气体分配器两级混合，可以实现均匀进气，保证处理效果更加稳定。
[0074]无极准分子灯光催化降解废气的装置使用时，首先对第一石英管51与第二石英管52之间的气体填充II区抽真空，然后充入一定压力的根据待降解气体而选择的稀有气体(Xe2)、稀有气体-卤素(Ar/F2、Kr/Cl2、Kr/Br2、Kr/I2、Xe/I2、Xe/C2、Kr/F2)混合气体。
[0075]另外，通过改变气体填充II区内填充气体的配比和总压，可以改变高压电源73用于激发准分子辐射的能量分配，最大程度地提高废气降解效果和能率。
[0076]打开引风机，引风机将待降解废气抽入反应器5内，待降解废气经过气体混合器3混合后经过进气分配器4时，分流进入反应器5的I区反应区和III区反应区，或者仅进入I区反应区，或者仅进入III区反应区，经反应器5反应后气体在上集气罩12内再次混合，然后由引风机抽出排放。
[0077](实施例2、无极准分子灯光催化降解废气的方法)
本实施例的无极准分子灯光催化降解废气的方法采用实施例1所述的装置，进气分配器4所用的通孔塞子为盲孔塞48。内电极71采用金属片，外电极72采用金属网。
[0078]无极准分子灯光催化降解废气的流程为:废气发生器或废气储气罐出来的废气经过气体混合器3初步混合，再经过进气分配器4进一步混合均匀后，在引风机作用下进入反应器5内进行净化。在反应器5的出口距离反应器lm的地方，设置采样口，反应后的气体通过在线气体分析仪器检测其浓度，降解达标后的气体通过排气管排出。
[0079]见图6，本实施例降解流动态模拟二甲胺废气，初始浓度为3745 mg/m3,降解废气的方法具体包括以下步骤:
①对气体填充II区抽真空，然后向其中填充Kr: Cl2=350:l,总压205torr。
[0080]②打开高压电源73，外施电压7.2kV，功率78W，气体填充II区的混合气体被激发产生准分子紫外光向I区辐射，准分子紫外辐射波长为222nm。打开进气分配器4的活塞
46-1使得I区进气通孔45畅通。
[0081]③打开与上集气罩12相连的引风机，二甲胺废气从废气发生器出气口流出，经过气体混合器3和进气分配器4混合后，进入反应器I区进行光解反应。二甲胺废气的流量为 14.9 m3/h0
[0082]④在线气体分析仪器检测显示二甲胺气体在外施电压7.2kV时去除效率达64.5%，能率为 461.4 g/ (kff.h))。
[0083]为了提高光解效率，可向连接套22的进气口 22-1内通入水蒸气和干洁空气，将废气稀释混合成含一定水汽体积分数的废气，一起进入到反应器内光解，水气在紫外光的作用下，分解成.0和.0H自由基，提高光解效果。
[0084](实施例3、无极准分子灯光催化降解废气的方法)
本实施例的无极准分子灯光催化降解废气的方法采用实施例1所述的装置，进气分配器4所用的通孔塞子为多孔塞47。内电极71采用金属网，外电极72采用金属片。
[0085]见图7，本实施例降解流动态模拟二甲胺废气，初始浓度为3745 mg/m3,降解废气的方法具体包括以下步骤:
①对气体填充II区抽真空，然后向其中填充Kr: Cl2=350:l,总压205torr。
[0086]②打开高压电源73，外施电压6kV，功率50W，气体填充II区的混合气体被激发产生准分子紫外光向III区反应区辐射，准分子紫外辐射波长为222nm。关闭进气分配器4的活塞46-1使得I区进气通孔45关闭，气体只能通过多孔塞47进入III区反应区。
[0087]③打开与上集气罩12相连的引风机，二甲胺废气从废气发生器出气口流出，经过气体混合器3和进气分配器4混合后，进入反应器III区反应区进行光解反应。二甲胺废气的流量为26.3 m3/h。
[0088]④在线气体分析仪器检测显示二甲胺气体在外施电压6kV时光解效率为48.6%。
[0089](实施例4、无极准分子灯光催化降解废气的方法)
本实施例所用的装置的进气分配器4所用的通孔塞子为多孔塞47，且内电极71采用金属网，外电极72采用金属网。
[0090]见图1，本实施例的无极准分子灯光催化降解废气的方法其余与实施例3相同，不同之处在于:
步骤①对气体填充II区抽真空，然后向其中填充Kr: Br2=350: 1，总压150torr。
[0091]步骤②气体填充II区的混合气体被激发产生准分子紫外光向I区和III区反应区辐射，准分子紫外辐射波长为207nm。打开进气分配器4的活塞46_1使得I区进气通孔45畅通，气体分流进入I区反应器和III区反应区进行反应。
[0092]步骤④在线气体分析仪器检测显示二甲胺气体在外施电压6kV时光解效率为35.4%。
[0093](实施例5、无极准分子灯光催化降解废气的方法)
本实施例无极准分子灯光催化降解废气的方法采用实施例1所述的装置，进气分配器4所用的通孔塞子为多孔塞47。内电极71米用金属网，外电极72米用金属网。
[0094]见图1，本实施例降解流动态模拟一甲胺废气，初始浓度为2010 mg/m3,降解废气的方法具体包括以下步骤:
①对气体填充II区抽真空，然后向其中填充Kr:12=350:l,总压300torr。
[0095]②打开高压电源73，外施电压7.2kV，功率78W，气体填充II区的混合气体被激发产生准分子紫外光向I区和III区反应区辐射，准分子紫外辐射波长为206nm。打开进气分配器4的活塞46-1使得I区进气通孔45畅通，气体分流进入I区反应器和III区反应区进行反应。
[0096]③打开与上集气罩12相连的引风机，一甲胺废气从废气发生器出气口流出，经过气体混合器3和进气分配器4混合后，进入反应器I区和III区反应区进行光解反应。一甲胺废气的流量为26.3 m3/h。
[0097]④在线气体分析仪器检测显示二甲胺气体在外施电压7.2kV时光解效率为89.5%。
[0098](实施例6、无极准分子灯光催化降解废气的方法)
本实施例无极准分子灯光催化降解废气的方法采用实施例1所述的装置，进气分配器4所用的通孔塞子为多孔塞47。内电极71米用金属网，外电极72米用金属网。
[0099]见图1，本实施例降解流动态模拟甲苯废气，初始浓度为1500 mg/m3,降解废气的方法具体包括以下步骤:
①对气体填充II区抽真空，然后向其中填充Kr:12=350:l,总压300torr。
[0100]②打开高压电源73，外施电压7.2kV，功率78W，气体填充II区的混合气体被激发产生准分子紫外光向I区和III区反应区辐射，准分子紫外辐射波长为206nm。打开进气分配器4的活塞46-1使得I区进气通孔45畅通，气体分流进入I区反应器和III区反应区进行反应。
[0101]③打开与上集气罩12相连的引风机，甲苯废气从废气发生器出气口流出，经过气体混合器3和进气分配器4混合后，进入反应器I区和III区反应区进行光解反应。甲苯废气的流量为26.3 m3/h。
[0102]④在线气体分析仪器检测显示甲苯气体在外施电压7.2kV时光解效率为70.5%。
[0103](实施例7、无极准分子灯光催化降解废气的方法)
见图9，本实施例无极准分子灯光催化降解废气的方法采用实施例1所述的装置，进气分配器4所用的通孔塞子为多孔塞47。内电极71采用金属网，外电极72采用金属网。I区反应区和III区反应区内设置支撑架55，I区反应区和III区反应区填充催化剂Ti02。
[0104]本实施例无极准分子灯光催化降解废气的方法与实施例6相同，由于催化剂的存在，在线气体分析仪器检测显示甲苯气体在外施电压7.2kV时光解效率为92.3。
【权利要求】
1.一种无极准分子灯光催化降解废气的方法，其特征在于:所用反应器(5)包括三层石英介质层、内电极(71)、外电极(72)和高压电源(73)；所述三层石英介质层包括同轴线的、由内向外依次设置的第一石英管(51)、第二石英管(52)和第三石英管(53);内电极(71)设置在第一石英管(51)的内部，外电极(72)设置在第二石英管(52)的外侧面上；第一石英管(51)的两端敞口，第一石英管(51)的内部空腔为III区反应区；第二石英管(52 )套装在第一石英管(51)外，第二石英管(52 )的上、下两端端口烧结在第一石英管(51)的外侧面，从而第二石英管(52)与第一石英管(51)之间形成密闭的环形空腔，作为气体填充II区；第三石英管(53)的两端敞口，第三石英管(53)与第二石英管(52)之间形成I区反应区；光催化降解废气时，气体填充II区抽真空后，向气体填充II区充入稀有气体或者稀有气体-卤素混合气体；接通高压电源(73)后，气体填充II区的气体被激发产生准分子紫外光，向I区反应区和III区反应区的方向辐射；从废气发生器或者废气储气罐流出的待降解的废气与水蒸气和干洁空气混合后，经过气体混合器(3)初步混合，再经过进气分配器(4)多孔分流后进入I区反应区或III区反应区进行降解；待降解的废气全部经过I区反应区，在准分子紫外辐射作用下被降解；或者待降解的废气全部经过III区反应区，在准分子紫外辐射作用下被降解；或者待降解的废气分流进入I区反应区和III区反应区，在准分子紫外辐射作用下被降解；气体从I区反应区或III区反应区流出后，由引风机抽出排放。
2.根据权利要求1所述的无极准分子灯光催化降解废气的方法，其特征在于:气体填充II区充入的稀有气体为Xe2;充入的稀有气体-卤素混合气体为Ar/F 2、Kr/Cl2、Kr/Br2,Kr/I2、Xe/I2、Xe/C2、Kr/F2;反应器(5)辐射的准分子光的波长λ =108?345nm。
3.根据权利要求1所述的无极准分子灯光催化降解废气的方法，其特征在于:所述高压电源(73)为中频脉冲方波电源，放电电压在OkV?15kV范围内可调。
【文档编号】B01D53/76GK104474886SQ201410666104
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2013年3月20日 优先权日:2013年3月20日
【发明者】叶招莲, 孙建华, 赵洁, 黄红缨, 侯洁 申请人:江苏理工学院