一种用于生物医药行业废气处理的氯氧离子净化系统的制作方法

本发明属于废气净化处理设备技术领域，具体涉及一种用于生物医药行业废气处理的氯氧离子净化系统。

背景技术：

制药车间、实验动物房、生物理化实验室等设施产生的多成分、高浓度、高危害废气，其中主要包括vocs、恶臭气体、硫化氢、氨等小分子空气污染物，细菌病毒等生物性污染物，以及可悬浮颗粒物，导致场所及周边空气污染，影响操作人员、周边居民和动物的健康。当前处理技术及其局限性分析如下：

(1)催化燃烧法

采用煤气或电加热的方式保持燃烧室起燃温度，利用贵金属(铂、钯、钌等)作为催化剂，通过燃烧分解消耗废气中的污染物，几乎可以处理所有vocs、恶臭气体和病原微生物。但催化燃烧法需要在地面建设复杂的反应器，需要专人负责运行维护，所用贵金属催化剂较为昂贵且在处理高浓度有机物时容易失活，运行时需要消耗大量能源，因此建设运维成本均较高。另外，尽管当前采用的低温燃烧技术能够降低排放，但仍然会排出大量二氧化碳(温室气体)和少量氮氧化物。

(2)吸附法

利用具有吸附能力的物质，如活性炭、沸石分子筛等材料，将废气中的污染物组分浓集在吸附剂表面，使之与空气分开的方法对废气进行处理。吸附剂可以再生循环使用，通过煅烧等手段使有机污染物脱吸附后还可重新使用。吸附法处理范围广，尤其适用于大流量、低浓度的气相污染物。但吸附法在处理高浓度vocs处时很容易达到饱和，吸附剂再生会有人力和能源消耗，多次再生后无法复活又会形成固体污染物，造成更严重的二次污染。另外，废气中的颗粒物会阻塞吸附剂表面细孔使之失活，小分子污染物仍然可以通过滤材而不被吸附，微生物被吸附后还可以在吸附剂上增殖，甚至逆向传播到设施内。

(3)吸收法

吸收法有物理和化学两种方式。物理吸收是通过洗涤装置使废气中的有害成分被吸收剂所溶解，再利用有机分子和吸收剂物理性质的差异进行分析；物理吸收法吸收速率较低，对不溶或难溶气相污染物清除效果差，不适用于气量大、净化要求高的场合。化学吸收是通过废气中的污染物与吸附剂中的活性成分发生化学反应，达到将废气中的有害成分分离出来的过程；化学吸收法吸收速率大大提高，但对有机物处理效果较差，一般用于对无机废气(如脱硫)的处理。另外，吸收法均对建设场地条件要求较高，并且需要定期更换洗涤液或反应液，建设运行成本较高。

(4)微生物氧化法

该方法是将污染物在由气相转移到液相，通过液体中的微生物的代谢作用，将有机物分解转化为生物质和无机物。微生物氧化法投资运行费用低，无二次污染，适用于处理低浓度、易生物降解的有机物。但微生物降解速率低、要求特定的生存条件、对气候变化适应性差，因此推广和应用受到限制。

(5)光催化法

光催化处理技术是利用特定波长的紫外线照射tio2催化剂，产生具有强氧化作用的活性氧离子，使有机物分子的h-c和h-s断裂，从而起到杀菌、降解vocs的作用。光催化技术结构简单、投资运行成本低，是废气处理的发展方向。但当前的光催化技术催化效率并不高(在20～40％之间)，并且会产生大量臭氧，形成新的污染源，因此并未成为主流的空气净化技术。

(6)低温等离子体技术

低温等离子体尚属概念性空气净化技术，它是利用气体介质在放电过程中产生电子、离子、自由基等活性基团，将废气中的污染物氧化分解，从而达到净化废气的目的。低温等离子体适用范围广，理论上对所有恶臭气体都有作用，但目前对其净化效率和可靠性还缺乏足够证据，并且高压放电存在安全隐患。

基于对国内外现有生物性废气净化技术的分析，可以看到目前尚无一种投资较小、安装简单、运行成本低的装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于生物医药行业废气处理的氯氧离子净化系统，该净化系统结构设计合理，高度集成，安装与操作简单，具有除尘、杀菌、脱臭的多重功效。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开的一种用于生物医药行业废气处理的氯氧离子净化系统，包括柜体，柜体顶部设有喷淋单元，底部设有氯化物生成单元和储液箱，在柜体一侧开设进风口，在进风口处设有活性氧发生单元；在氯化物生成单元上方设有倾斜放置的导流挡板；储液箱底部设有与喷淋单元相连通的水管。

优选地，氯化物生成单元包括依次通过管路相连的搅拌罐、缓冲罐及电解箱；还包括用于加入食盐的加料口和用于注入软水的注水管，食盐与软水混合后经管道注入搅拌罐中，注水管上还设有用于控制软水流量的开关。

优选地，电解箱顶部还设有用于排出反应气体的排气管。

优选地，搅拌罐中设有桨叶，搅拌罐上部设有能够带动桨叶旋转的搅拌电机；电解箱中设有电极片，外接整流电源，通过整流电源给电极片供电。

优选地，活性氧发生单元包括介电陶瓷管，以及分别与介电陶瓷管正、负极相连的正向钛合金电极和负向钛合金电极。

优选地，喷淋单元包括若干个喷嘴，在喷嘴上方由下往上依次设有脱雾器及不锈钢顶网。

优选地，在储液箱一侧壁上设有排水管，排水管上设有电磁阀，储液箱侧壁上还设有防止液面过高溢流的溢水管。

优选地，储液箱顶部还设有塑料隔网。

优选地，在水管上还设有用于提供动力的循环水泵。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明公开的用于生物医药行业废气处理的氯氧离子净化系统，包括柜台，柜体内设有喷淋单元、活性氧发生单元及氯化物生成单元，柜体一侧壁上开设能够对接制药车间、实验动物房、生物理化实验室等设施的排气口末端的进风口，首先由该进风口进入的废气通过活性氧发生单元后，电离产生活性氧成分，通过活性氧成分的强氧化特性能够去除废气中的微生物，并对部分vocs和气味分子进行氧化分解；然后气流经由导流挡板变换流向(由水平变为竖直方向)，在竖直方向上与喷淋单元喷出的洗涤液交融，该洗涤液是由氯化物生成单元产生，存在大量clo^-、cl^-等含氯离子，可以与活性氧分解产生的含硫、含氮小分子气味分子分反应生成氯化铵、硫酸钠、氯化钠等环境友好型固定盐，氯化物生成单元产生的含氯溶液提前储存于储液箱中；净化后的空气由喷淋单元顶部排出，落下的洗涤液流入储液箱中循环使用。经实验室测试，本发明的氯氧离子净化系统，对氨的清除率为94％，硫化氢的清除率为98％，二甲苯的清除率为92％，甲醇的清除率为95％，白色念珠菌清除率为99％，能明显改善制药车间、实验动物房、生物理化实验室外排气体的主观臭味感觉。

附图说明

图1为本发明用于生物医药行业废气处理的氯氧离子净化系统的整体结构示意图；

图2为喷淋单元的组成和连接关系图；

图3为活性氧发生单元组成和连接关系图；

图4为氯化物生成单元组成和连接关系图。

其中，100为喷淋单元；110为不锈钢顶网；120为脱雾器；130为喷嘴；140为水管；150为循环水泵；160为导流挡板；170为塑料隔网；180为进风口；191为溢水管；192为储液箱；193为电磁阀；194为排水管；200为活性氧发生单元；211为正向钛合金电极；212为负向钛合金电极；220为介电陶瓷管；300为氯化物生成单元；310为加料口；321为开关；322为注水管；331为搅拌电机；332为搅拌罐；333为桨叶；340为缓冲罐；351为整流电源；352为排气管；353为电极片；354为输出管；355为电解箱。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明的目的就是开发的氯氧离子净化系统，能够净化实验室、动物饲养房、发酵车间等排放的废气，具有除尘、杀菌、脱臭的多重功效。

一是清除制药生产过程和发酵工序产生的高浓度恶臭气体、vocs(甲苯、二甲苯、甲醇等数十种污染物)等空气污染物；

二是清除药厂污水站产生的醛类、苯类、胺类、硫化物、氮氧化物等臭味气体；

三是清除实验动物正常代谢产生的废气，主要成分是氨、硫化氢、甲基硫醇、三甲胺、苯乙烯、乙醛、二硫化甲基等臭味气体，也包括病原微生物和颗粒物；

四是清除医学、生物、理化等科研和检验操作过程中产生的甲醛、二甲苯、甲醇、有机溶剂、生化试剂等空气污染物；

五是清除微生物实验室发酵培养过程中产生的臭味气体、病原微生物及其气溶胶。

同时，设备具有高度集成、外观紧凑、操作简单、环保高效等特点，无耗材，免维护，最大限度地降低使用成本。

参见图1，本发明的用于生物医药行业废气处理的氯氧离子净化系统，包括柜体，柜体顶部设有喷淋单元100，底部设有氯化物生成单元300和储液箱192，在柜体一侧开设进风口180，在进风口180处设有活性氧发生单元200；在氯化物生成单元300上方设有倾斜放置的导流挡板160；储液箱192底部设有与喷淋单元100相连通的水管140。

该系统对接制药车间、实验动物房、生物理化实验室等设施的排气口末端，废气被导入系统后先经过活性氧发生单元200，电离产生活性氧成分，通过其强氧化特性，去除废气中的微生物，并对部分vocs和气味分子进行氧化分解；然后通过与喷淋单元100的洗涤液交融，该洗涤液是由氯化物生成单元300产生，存在大量clo^-、cl^-等含氯离子，可以与活性氧分解产生的含硫、含氮小分子气味分子分反应生成氯化铵、硫酸钠、氯化钠等环境友好型固定盐，通过排水系统排入市政管网；经过洗涤的清洁空气脱雾后，从设备顶部排向大气。具体构成和工作原理介绍如下：

参见图2，喷淋单元100是为废气处理提供喷淋洗涤的动力和空间，是整个系统结构基础。该系统的进风口180与被处理设施的排气口对接，废气被引入系统。经过活性氧发生单元200的电离净化作用后，废气遇到倾斜设置的导流挡板160而从水平方向变为垂直向上，与喷嘴130垂直向下喷出的洗涤液交融，通过氯化反应而充分净化。净化后的空气依靠惯性向上通过脱雾器120，大部分水滴被脱掉，洁净空气经过不锈钢顶网110，从上方排入大气。落下的洗涤液从塑料隔网170落入储液箱192中，由底部的循环水泵150提供动力，通过水管140送至顶端的喷嘴130，重复循环，向下喷洒。储液箱192底部连接排水管194，排水管194靠近储液箱192位置安装排水电磁阀193，储液箱192靠上位置安装溢水管191以防止液面过高。

参见图3，活性氧发生单元200由正向钛合金电极211、负向钛合金电极212和介电陶瓷管220构成。介电陶瓷管220的正、负极分别与正向钛合金电极211和负向钛合金电极212相连。当给两端电极加载电流时，介电陶瓷管(220)表面产生e^-和h⁺，与通过的气流中的氧气、水产生如下反应：

①e^-+o2→oo^-·

②2oo^-+2h⁺→h2o2+o2

③h2o2+e^-→oh·+oh^-

可产生超氧阴离子(oo^-·)、羟自由基(oh·)、过氧化氢(h2o2)等活性氧成分，通过其强氧化作用，杀灭废气中的微生物，并对部分tvocs和气味分子进行氧化分解。

参见图4，氯化物生成单元300是通过电解食盐水产生cl^-、clo^-等含氯离子，形成喷淋用的洗涤液，用以净化废气中的vocs和臭气分子。其组成结构和工作原理为：通过开设在侧面的加料口310加入食盐(nacl)，同时通过带有用于控制流量的开关321的注水管322注入软水，软水注入量根据食盐量确定，最终使食盐溶液浓度达到25％～30％之间。软水和食盐混合后向下通过管道进入搅拌罐332中，通过搅拌罐332上部的电机331带动内部的桨叶333旋转，而从充分混匀食盐水。混合后的食盐水通过管道注入缓冲罐340中，继而进入电解箱355内，通过整流电源351给电极片353通电，使其表面产生e^-和h⁺，与食盐溶液依次发生反应：

①h2o＝h⁺+oh^-

②2cl^-－2e＝cl2

③oh-+cl2＝clo^-+cl^-+h⁺

电解生成的这些含cl^-、clo^-等离子的溶液通过输出管354注入到储液箱192中，再通过喷淋单元100进行喷淋和循环。电解过程中产生的少量氢气，通过电解箱355上端的排气管352排出，避免氢气蓄积发生爆炸危险。含氯离子与废气中活性氧分解产生的含硫、含氮小分子气味分子分反应生成氯化铵、硫酸钠、氯化钠等环境友好型固定盐，从而达到净化废气的目的。固定盐溶解在洗涤液中，通过排水系统排入市政管网。

发明的效果

经实验室测试，本设备对氨的清除率为94％，硫化氢的清除率为98％，二甲苯的清除率为92％，甲醇的清除率为95％，白色念珠菌清除率为99％，能明显改善制药车间、实验动物房、生物理化实验室外排气体的主观臭味感觉。

综上所述，本发明公开的用于生物医药行业废气处理的氯氧离子净化系统，专门针对制药车间、实验动物房、生物理化实验室等设施产生的多成分、高浓度、高危害废气，进行脱臭、杀菌、降低颗粒物、清除vocs等处理，使经过处理的气体达到《大气污染物综合排放标准》(gb16297-1996)和《恶臭污染物排放标准》(gb14554-93)，保护周围环境、周边居民和工作人员健康，为医药、科研事业保驾护航。