本实用新型涉及废气处理技术领域，具体的说，涉及一种真空紫外联合活性炭纤维处理工业VOCs的成套设备。
背景技术：
挥发性有机物是大气环境中典型的污染物，这类化合物一是有毒，二是致癌，三是产生光化学烟雾。挥发性有机化合物人为来源包括交通工具和工厂，包括化工厂、电厂、制药厂、加油站、炼油厂、印刷厂、制鞋厂、食品加工、汽车、家具和纺织品制造业等等。工业有机废气是VOCs的主要排放源。VOCs的反应活性强，在太阳照射下，会和空气中存在的NOx以及其它的一些化学物质发生化学反应，生成光化学烟雾，对环境造成危害。VOCs可以导致复合型大气污染，是O3和PM2.5的关键前体物，对夏季臭氧和冬季雾霾产生贡献巨大。到2020年，中国VOCs排放量预计将比2005年增长49％。政府部门对于VOCs的治理高度重视。
目前，常用的VOCs控制技术有高温氧化法、催化燃烧法、活性炭吸附法、吸收法和冷凝法、膜分离法等，这些方法处理成本高，处理VOCs效率低且易造成二次污染。
技术实现要素：
鉴于以上现有技术中VOCs治理的不足，本实用新型的目的是提供一种绿色环保的真空紫外联合活性炭纤维处理工业VOCs的成套设备。本实用新型的成套设备能充分利用真空紫外光的能量和臭氧，有效提高工业VOCs的处理效率。
本实用新型中，首先采用185nm的真空紫外灯直接光解VOCs，185nm的紫外光与空气中的氧气结合生成臭氧。臭氧是一种高级氧化剂，可以氧化分解VOCs。其次利用254nm的紫外光联合Mn3O4催化剂分解臭氧，产生高级氧化物质O·，O·进一步氧化VOCs。O·可与空气中水蒸气发生反应，产生·OH，·OH有比O3更强的氧化性。再者，在185nm真空紫外灯间装有活性炭纤维吸附VOCs和臭氧，增加VOCs和臭氧在设备中的停留反应时间，实现真空紫外光的能量和臭氧的充分利用有效提高处理效率。
本实用新型的技术方案具体介绍如下。
一种真空紫外联合活性炭纤维处理工业VOCs的成套设备，其包括箱体、185nm真空紫外灯管阵列、254nm真空紫外灯管阵列、若干块活性炭纤维布、若干块Mn3O4催化剂板、紫外灯控制器和VOCs在线监测装置；所述185nm真空紫外灯管阵列设置于箱体的前端，所述254nm真空紫外灯管阵列设置于箱体的后端；紫外灯控制器分别和185nm真空紫外灯管阵列、254nm真空紫外灯管阵列相连接，VOCs在线监测装置连接于箱体的末端；其中：
所述185nm真空紫外灯管阵列由若干185nm真空紫外灯管组组成，每个185nm真空紫外灯管组沿着和废气气流的方向相垂直的方向设置，其由若干支水平方向的185nm真空紫外灯管组成，相邻185nm真空紫外灯管组之间用活性炭纤维布隔开；所述254nm真空紫外灯管阵列由若干254nm真空紫外灯管组组成，每个254nm真空紫外灯管组沿着和废气气流的方向相垂直的方向设置，其由若干支水平方向的254nm真空紫外灯管组成，相邻254nm真空紫外灯管组之间用Mn3O4催化剂板隔开。
本实用新型中，其还包括气体分布器，气体分布器设置于185nm真空紫外灯管阵列的前端。
本实用新型中，相邻185nm真空紫外灯管组的185nm真空紫外灯管错位设置。
本实用新型中，相邻254nm真空紫外灯管组的254nm真空紫外灯管错位设置。
本实用新型中，185nm真空紫外灯管和254nm真空紫外灯管分别呈U型。
和现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
（1）本实用新型的真空紫外降解联合纳米活性炭处理工业VOCs成套设备，利用185nm紫外光直接光解VOCs，O3氧化VOCs，·OH氧化VOCs，为了增加VOCs在设备中停留时间，在185nm真空紫外灯之间加入活性炭纤维。同时254nm的紫外光加速臭氧分解生成O·，O·氧化VOCs。在254nm紫外灯之间加入Mn3O4催化剂板，催化分解臭氧生成O·与纳米活性炭间歇放置，在非工作状态下使吸附在纳米活性炭上的VOCs实现脱附，增加纳米活性炭的寿命；
（2）紫外灯控制器与VOCs在线监测装置联用。VOCs在线监测装置可以实时监测系统进出口处的温度，湿度，风速、VOCs浓度。紫外灯自动控制器可以根据进出口的VOCs浓度、风速调节紫外灯的工作数量；既保证了处理效率，又最大限度的降低了能耗，节约了成本。
附图说明
图1为本实用新型真空紫外联合活性炭纤维处理工业VOCs的成套设备结构示意图。
图中标号：1-进口，2-不锈钢网状气流均布装置，3、4、5、6-紫外电线接口，7-出口，8、9、10、11、12-185nm真空紫外灯管组，13、14、15、16、17-254nm真空紫外灯管组，18、19、20、21-活性炭纤维布，22、23、24、25-Mn3O4催化剂板，26-不锈钢箱体，27-紫外灯控制柜，28-VOCs在线监测装置。
具体实施方式
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合具体实施例以及附图对本实用新型作进一步介绍，但是不作为本实用新型的限定。
实施例1
根据光化学第一定律（格络塞斯-德雷珀定律）：首先，当光子能量大于化学键能时，可引起光解反应。其次，分子对某特定波长的光要有特征吸收光谱，才能产生光化学反应。185nm紫外线的光子能量为647kJ/mol，碳碳单键键能346kJ/mol，碳碳双键键能602kJ/mol，碳氮单键键能305kJ/mol，碳氧键键能358kJ/mol，碳氯键键能372kJ/mol。大多数挥发性有机物在185nm处有吸收光谱。185nm紫外光可以直接把VOCs降解为小分子的有机物或CO2和H2O。O3、O•、•OH在紫外设备中产生机理如下：
O3是高级氧化剂，氧化电位是2.07V，能够氧化部分VOCs。•OH的氧化电位2.7V，氧化性比臭氧强，并且氧化VOCs时无选择性，可与所有的VOCs发生反应。
254nm紫外光可以促进臭氧分解，联合Mn3O4催化剂，发生如下反应：
真空紫外降解联合纳米活性炭处理工业VOCs成套设备中所用的活性炭纤维布，比表面积不低于1200m2/g，活性炭微孔直径10-15μm。相比于普通的活性炭，活性炭纤维有比表面积大、吸附速率快、风阻小等特点。
如图1所示，真空紫外降解联合纳米活性炭处理工业VOCs的成套设备包括真空紫外光催化氧化装置，紫外灯控制柜27，VOCs在线监测装置28。真空紫外光催化氧化装置包括：气体分布器2；紫外电线接口3、4、5、6；出口7；185nm真空紫外灯管组8、9、10、11、12；254nm真空紫外灯管组13、14、15、16、17；活性炭纤维布18、19、20、21；Mn3O4催化剂板22、23、24、25和箱体26；
185nm真空紫外灯管组8、9、10、11、12设置于箱体26靠近废气进气口1的一侧；254nm真空紫外灯管组13、14、15、16、17设置于箱体26靠近废气出气口7的一侧；活性炭纤维布18、19、20、21介于185nm真空紫外灯管组8、9、10、11、12之间；Mn3O4催化剂板22、23、24、25介于254nm真空紫外灯管组13、14、15、16、17之间。
185nm真空紫外灯管组8、9、10、11、12和254nm真空紫外灯管组13、14、15、16、17呈水平阵列设置于箱体26中，废气从进气口1经过气体分布器2穿过紫外灯管，185nm真空紫外灯管组8、9、10、11、12和254nm真空紫外灯管组13、14、15、16、17左右间均为错位排布。
在185nm高能紫外线辐射下，作用于空气中的氧气和水蒸气，可产生大量的高氧化性的自由基（O•，•OH）可以氧化分解有机物，对苯、甲苯、异丙醇、乙酸乙酯等挥发性有机物进行氧化分解，有机物可分解为小分子物质或直接矿化为CO2和H2O。
活性炭纤维布18、19、20、21有4块，分别垂直于进气方向，平行于185nm真空紫外灯管组8、9、10、11、12并介于185nm真空紫外灯管组8、9、10、11、12之间；作为优选，活性炭纤维布18、19、20、21的比表面积不低于1200m2/g，活性炭微孔直径10-15μm。传统的活性碳比表面积小（＜800m2/g），吸附速率慢，需要频繁更换，回收困难。活性炭纤维比表面积大，吸附速率是普通活性炭的5倍以上。同时，活性炭纤维位于185nm真空紫外灯之间，不需要频繁更换，其吸附的VOCs可以被185nm真空紫外产生的O•和•OH氧化，其使用寿命可达2年以上。
Mn3O4催化剂板22、23、24、25有4块，分别垂直于进气方向，平行于254nm真空紫外灯管组13、14、15、16、17并介于254nm真空紫外灯管组13、14、15、16、17之间；254nm真空紫外灯管组13、14、15、16、17联合Mn3O4催化剂板22、23、24、25使O3分解速率加快，产生大量O•和•OH，O•和•OH氧化VOCs。Mn3O4催化剂板22、23、24、25以泡沫镍做载体，以Mn3O4做催化剂。相比于贵金属催化剂，Mn3O4催化剂经济性好，活性高，适合工业应用。
本实用新型真空紫外降解联合纳米活性炭处理工业VOCs的成套设备中紫外灯控制柜27可以控制185nm真空紫外灯管组8、9、10、11、12和254nm真空紫外灯管组13、14、15、16、17的工作状态。作为优先，185nm紫外光光谱辐射强度不低于紫外灯总功率的7%。254nm紫外光光谱辐射强度不低于紫外灯总功率的30%。
本实用新型真空紫外降解联合纳米活性炭处理工业VOCs的成套设备中，VOCs在线监测装置可以实时监测设备进处口处的温度，湿度，风速、VOCs浓度。紫外灯控制柜27可以根据进出口的VOCs浓度、风速调节紫外灯管的工作数量。当进口浓度低，风速小时，185nm真空紫外灯管组8、9、10、11、12和254nm真空紫外灯管组13、14、15、16、17可部分工作。这样既保证了处理效率，又最大限度的降低了能耗，节约了成本。
本实用新型真空紫外降解联合纳米活性炭处理工业VOCs的成套设备中所述的气体分布器2和箱体26均使用304不锈钢作而成，可以防腐蚀、防氧化，增长设备使用寿命。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。