一种光催化等离子一体式废气净化装置的制作方法

本实用新型涉及废气净化技术领域，具体的涉及一种光催化等离子一体式废气净化装置。

背景技术：

在现在生活中，人类在生产和生活过程中排出的废气包括化工厂、钢铁厂、制药厂、以及炼焦厂和炼油厂等及人类生活所带来的生活废气；这些排放的废气气味大，严重污染环境和影响人体健康。而且，所述废气内常常含有挥发性有机物(VOCs)。

VOCs是光化学烟雾的前驱体，光化学烟雾会造成环境污染、损害人类健康。一些挥发性有机物，特别是卤代化合物，作为温室气体，导致全球变暖潜能值超过二氧化碳的数量级。接触挥发性有机物可能导致一系列疾病：从轻微的症状，例如刺激，到非常严重的影响，例如癌症。接触挥发性有机物期间或之后不久，眼睛及呼吸道刺激是最常见的急性症状。其他接触挥发性有机物的表现包括头痛、恶心、头晕、疲劳、视觉障碍、过敏性皮肤反应、记忆障碍。而且，大部分VOCs属于易燃易爆气体，如果处理不当，极有可能存在火灾等安全隐患。

因此，有必要提供一种能够有效去除废气中VOCs的光催化等离子一体式废气净化装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决现有中的问题，提供一种能够有效去除废气中VOCs的光催化等离子一体式废气净化装置。

为达成上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种光催化等离子一体式废气净化装置包括光催化单元、等离子体单元和混合单元，所述光催化单元和所述等离子体单元分别与所述混合单元相连通；所述光催化单元设有废气入口，废气从所述废气入口进入所述光催化单元进行光催化降解，光催化降解后的废气进入所述混合单元；所述等离子体单元设有新风入口，新风从所述新风入口进入所述等离子体单元形成等离子体，并随后进入所述混合单元；所述光催化降解后的废气和所述等离子体在所述混合单元内混合进行进一步 地净化处理。

优选地，所光催化单元包括沿废气流动方向依次设置的第一光催化区域和第二光催化区域；所述第一光催化区域内设有至少一个第一波段紫外灯源，所述第一波段紫外光源发射185nm-172nm之间波段的紫外线；所述第二光催化区域内设有至少一个第二波段紫外灯源，所述第一波段紫外光源发射280nm-200nm之间波段的紫外线。

优选地，所述等离子体单元包括沿新风流动方向依次相对平行间隔设置的多个等离子体放电模块，每一所述等离子体放电模块包括交替间隔设置的多个第一平板电极和多个第二平板电极；所述第一平板电极的相对两个表面分别设有放电尖端。

优选地，还包括风机，所述风机设于所述等离子体单元的新风入口处，并向所述新风入口中吹入新风。

优选地，还包括用于向所述等离子体单元喷水的喷水管，所述喷水管与所述等离子体单元相邻设置。

优选地，所述混合单元内设有与所述等离子体单元相连通设置的多个导流筒，所述多个导流筒均匀地分布于所述混合单元内；每一所述导流筒一端与所述等离子体单元相连通，另一端密封设置，且在表面还设有多个通孔。

相较于现有技术，本实用新型的技术方案具有如下有益效果：

1、所述光催化等离子一体式废气净化装置首先将废气通过所述光催化单元进行光催化降解，然后将所述等离子单元产生的等离子体注入所述混合单元内与经光催化降解的废气混合，从而不仅实现了光催化降解技术和等离子体降解技术的协同效应，还可以避免废气直接在所述等离子体单元内处理产生的安全隐患；

2、所光催化单元采用双波段的紫外线进行光催化降解，从而不仅可以提高对废气的光催化净化效果，还可以将第一光催化区域产生的多余的O₃吸收净化；

3、所述等离子体单元包括沿新风流动方向依次相对平行交替间隔设置的多个第一平板电极和多个第二平板电极，由于所述等离子体单元采用平板电极，则不仅可以保证所述等离子体单元的高压脉冲电离效果，还可以方便所述等离子单元进行清洗维护；

4、所述喷水管与所述等离子体单元相邻设置，从而不仅可以提高所述等离子体单元的防火安全性，而且还可以方便对所述等离子体单元进行清洗；

5、所述混合单元内设有与所述等离子体单元相连通设置的多个导流筒，从而可以提高废气和等离子体的混合均匀性，保证协同效果；

6、所述光催化等离子一体式废气净化装置应用场景广泛，可以应用于喷涂、印刷、 橡胶、制药等工业企业生产车间、垃圾处理场、污水泵站、污水处理厂、畜牧产品农场、以及公厕、粪便、垃圾转运站等场所；

7、所述光催化等离子一体式废气净化装置的光催化单元、等离子体单元和混合单元可以进行模块化设计，从而可以根据不同的用户、不同的工况需求进行产品设计。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的光催化等离子一体式废气净化装置的结构示意图；

图2为图1所示光催化等离子一体式废气净化装置的等离子体单元中等离子体放电模块的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请同时参阅图1和图2，本实用新型提供的光催化等离子一体式废气净化装置包括光催化单元10、等离子体单元20和混合单元30，所述光催化单元10和所述等离子体单元20分别与所述混合单元30相连通。

所述光催化单元10设有废气入口11，废气从所述废气入口11进入所述光催化单元10进行光催化降解，光催化降解后的废气进入所述混合单元30。

而且，所述光催化单元10包括沿废气流动方向依次设置的第一光催化区域12和第二光催化区域13。

所述第一光催化区域12内设有至少一个第一波段紫外灯源(图未示)，所述第一波段紫外光源发射185nm-172nm之间波段的紫外线，优选地，所述第一波段紫外光源发射185nm的紫外线；

所述第二光催化区域13内设有至少一个第二波段紫外灯源(图未示)，所述第二波段紫外光源发射254nm-200nm之间波段的紫外线，优选地，所述第二波段紫外光源发射254nm的紫外线。

而且，在所述第一光催化区域12和所述第二光催化区域13采用的光催化剂包括但不限于括二氧化钛、氧化锌、氧化锡、二氧化锆、硫化镉等多种氧化物或硫化物半导体中的一种或至少两种的组合。而且，所述光催化剂可以负载于光触媒网，也可以涂覆任何合适的光催化剂载体，本实用新型对此不做限定。

需要说明的是，在所述第一光催化区域12内，所述第一波段紫外灯源发射185nm的紫外线，该波长的紫外光能量高，光束照射废气后，可裂解废气分子的化学键，将部分长链物质打断为短链分子，同时，该波长的高能紫外线光束，使空气中产生大量的自由电子，这些电子大部分能被氧气所获得，形成负氧离子(O₃^－)，负氧离子不稳定，很容易失去一个电子而变成活性氧(臭氧)，臭氧是高级氧化剂，既可以氧化分解有机物和无机物，对主要臭气硫化氢、氨气、甲硫醇和烃类化合物等，都可以与臭氧发生反应，在臭氧的作用下，这些恶臭气体由大分子物质被分解为小分子物质，直至矿化。臭氧产生过程如下式所示：

经过所述第一光催化区域12处理的废气进入所述第二光催化区域13。在所述第二光催化区域13内，所述第二波段紫外光源发射254nm的紫外线；当紫外光照射在所述光催化剂上，所述光催化剂吸收光能发生电子跃迁和空穴跃迁，并经过进一步的联系产生电子-空穴对，与废气外表吸附的水分(H₂O)和氧气(O₂)反应生成具有较强氧化性的羟基自由基(·OH)和超氧离子自由基(O2^-、O^-)，从而进一步氧化分解废气，反应公式如下：

此外，在所述第一光催化区域12内残余的臭氧也会被光催化产生的·OH分解而产生O，产生协同分解氧化反应，不仅可以再次提高废气去降效率，也解决了臭氧二次污染问题。

所述等离子体单元20设有新风入口21，新风从所述新风入口21进入所述等离子体单元20形成等离子体，并随后进入所述混合单元30。

而且，所述等离子体单元20包括沿新风流动方向依次相对平行间隔设置的多个等离子体放电模块22。每一所述等离子体放电模块22包括交替间隔设置的多个第一平板电极221和多个第二平板电极222；每一所述第一平板电极221的相对两个表面分别设有放电尖端。

在所述等离子体单元20内采用低温等离子体技术，即在室温、常压条件下，通过前沿陡峭、脉宽窄的脉冲高压，在电极线极附近产生激烈的脉冲放电，利用脉冲放电产生的高能电子同废气中气体分子(O₂、H₂O、等)作用而产生丰富的离子和自由基等活性粒子，这些活性粒子再同异味污染物分子发生氧化反应生成低毒性的无机小分子化合物。由于脉冲上升时间短，能使电子能量剧烈增加，电子温度可达到10000K以上，而离子和原子之类的重粒子其温度可低至300K，形成低温等离子体。电子具有足够高的能量以使反应物分子激发、离解、电离，从而达到去除废气中VOCs的效果。因等离子体中的电子平均能量在1eV-10eV，适当控制反应条件可以实现一般情况下难以实现或速度很慢的化学反应变得十分快速。

而且，所述光催化等离子一体式废气净化装置还包括向所述等离子体单元20吹入新风的风机40，所述风机40设于所述等离子体单元20的新风入口21处，并将新风吹入所述新风入口21内。

所述新风从所述风机40进入所述等离子体单元20内后，在所述等离子体单元20的脉冲高压作用下激发而形成等离子体，而且，所述等离子体随后立即注入所述混合单元30。

所述混合单元30内设有与所述等离子体单元20相连通设置的多个导流筒31，所述多个导流筒31均匀地分布于所述混合单元30内。

而且，每一所述导流筒31一端与所述等离子体单元20相连通，另一端密封设置，且在表面还设有多个通孔。所述等离子体单元20内产生的等离子体进入所述导流筒31内，并通过所述导流筒31表面的通孔进入所述混合单元30，从而将所述等离子体注入所述混合单元30内。

在所述混合单元30内，所述光催化单元10内光催化降解后的废气和所述等离子体单元20内产生等离子体充分混合进行进一步地净化处理。而且，设有所述通孔的多个导流筒31可以使得所述混合单元30内的废气和等离子能够获得更好的混合，从而提高等离子体对废气的氧化处理效果。

进一步地，为了提高所述光催化等离子一体式废气净化装置的防火安全性，所述光催化等离子一体式废气净化装置还包括用于向所述等离子体单元20喷水的喷水管50，所述喷水管50与所述等离子体单元20相邻设置。

需要说明的是，所述喷水管50不仅可以用于提高所述等离子体单元20的防火安全性，而且还可以用于对所述等离子体单元20进行清洗。

当所述光催化等离子一体式废气净化装置工作时，废气首先在所述光催化单元10内进行光催化降解，然后经光催化降解的废气进入所述混合单元30内；

所述等离子体单元20将新风激发为等离子体，并将所述等离子体注入所述混合单元30内，且在所述混合单元30内，所述经光催化降解的废气和所述等离子体混合，从而再次对废气进行净化处理，从而实现光催化降解技术和等离子体降解技术的协同效应。

由于废气中通常会存在易燃易爆的VOCs，直接将废气通过所述等离子体单元20进行净化处理，如果所述等离子体单元20内出现高压电弧放电，则有可能直接引爆废气，从而产生安全隐患。

在本实施例中，所述光催化等离子一体式废气净化装置首先将废气通过所述光催化单元10进行光催化降解，然后将所述等离子单元20产生的等离子体注入所述混合单元30内与经光催化降解的废气混合，从而不仅实现了光催化降解技术和等离子体降解技术的协同效应，还可以避免废气直接在所述等离子体单元20内处理产生的安全隐患。

相较于现有技术，本实用新型的技术方案具有如下有益效果：

1、所述光催化等离子一体式废气净化装置首先将废气通过所述光催化单元进行光催化降解，然后将所述等离子单元产生的等离子体注入所述混合单元内与经光催化降解的废气混合，从而不仅实现了光催化降解技术和等离子体降解技术的协同效应，还可以避免废气直接在所述等离子体单元内处理产生的安全隐患；

2、所光催化单元采用双波段的紫外线进行光催化降解，从而不仅可以提高对废气的光催化净化效果，还可以将第一光催化区域产生的多余的O₃吸收净化；

3、所述等离子体单元包括沿新风流动方向依次相对平行交替间隔设置的多个第一平板电极和多个第二平板电极，由于所述等离子体单元采用平板电极，则不仅可以保证所述等离子体单元的高压脉冲电离效果，还可以方便所述等离子单元进行清洗维护；

4、所述喷水管与所述等离子体单元相邻设置，从而不仅可以提高所述等离子体单元的防火安全性，而且还可以方便对所述等离子体单元进行清洗；

5、所述混合单元内设有与所述等离子体单元相连通设置的多个导流筒，从而可以提高废气和等离子体的混合均匀性，保证协同效果；

6、所述光催化等离子一体式废气净化装置应用场景广泛，可以应用于喷涂、印刷、橡胶、制药等工业企业生产车间、垃圾处理场、污水泵站、污水处理厂、畜牧产品农场、以及公厕、粪便、垃圾转运站等场所；

7、所述光催化等离子一体式废气净化装置的光催化单元、等离子体单元和混合单元 可以进行模块化设计，从而可以根据不同的用户、不同的工况需求进行产品设计。

上述说明示出并描述了本实用新型的优选实施例，如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。