一种挥发性有机物的净化设备的制作方法

本实用新型属于工业废气净化技术领域，具体涉及一种挥发性有机物的净化设备。

背景技术：

随着工业的飞速发展，大气污染变得越来越严重。挥发性有机物(VOCs)是一类重要的大气污染物，它们不仅可以通过光化学反应形成二次污染物，是细颗粒物的重要前驱体，其中有些VOCs还对人体具有致癌作用。烷烃类VOCs是一类主要的VOCs，同时也是石油化工行业的重要污染物，对从业工人和周边居民毒害极大，因此，如何有效消除烷烃类VOCs污染是目前国际研究热点。

烷烃类VOCs的常用处理方法包括：物理法、化学法和生物法等。以活性炭吸附法为代表的物理方法虽然对烷烃类VOCs的净化性能表现够好，但是却面临着吸附剂吸附饱和以及不易脱附等二次污染问题。生物法也存在着过程维护复杂，对环境稳定性要求大，对疏水性烷烃类VOCs处理效果差等缺点。以高级氧化为代表的化学法虽然也可以降解工业废气中的大部分VOCs，但是其技术单一，对烷烃类VOCs的降解效率不是十分的理想。这主要是因为相比于其他种类的VOCs，烷烃类VOCs中C-C和C-H健的键能相对较高，需要更长的反应时间才能将其断开，采用目前常规使用的TiO2光催化剂，其降解和矿化活性较低而且容易失活。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种挥发性有机物的净化设备，应用于净化处理工业废气中的挥发性有机物，尤其是净化处理工业废气中的烷烃类有机物。

本实用新型的具体技术方案如下：

一种挥发性有机物的净化设备，包括：光催化反应器、臭氧供给系统、样品供给系统和紫外灯管，所述光催化反应器上设有进气口和出气口，所述臭氧供给系统连接所述光催化反应器；

所述光催化反应器为中空结构，其内壁上负载有光催化剂，所述紫外灯管设于所述光催化反应器的中央。

优选的，所述光催化剂包括多孔基体和二氧化钛复合材料，所述二氧化钛复合材料负载于所述多孔基体的表面。

优选的，所述臭氧供给系统和所述样品供给系统通过三通接头连接所述进气口；

所述出气口沿所述催化塔的轴向方向向上倾斜15°，所述进气口沿所述催化塔的轴向方向向下倾斜15°。

优选的，所述光催化反应器为流化床反应器；

所述紫外灯管的紫外光波长为365nm、254nm和185nm中的一种或几种。

优选的，所述样品供给系统包括：风机、储存罐、配制罐、第一流量调节装置和第一流量计量装置，所述风机、储存罐、配制罐、第一流量调节装置和第一流量计量装置之间依次通过管道连接。

优选的，所述臭氧供给系统包括：臭氧发生器、第二流量调节装置和第二流量计量装置，所述臭氧发生器、第二流量调节装置和第二流量计量装置之间依次通过管道连接。

优选的，所述光催化反应器的内壁上设有用于固定所述光催化剂的固定支架。

优选的，所述光催化反应器包括盖体和本体，所述盖体盖合所述本体；所述紫外灯管的一端固定于所述盖体，另一端伸入所述本体的中空部分。

优选的，所述净化设备还包括：尾气检测系统，所述尾气检测系统连接所述出气口。

更优选的，所述尾气检测系统包括：臭氧检测装置和高效气相色谱仪。

因而，本发明提供的净化设备中同时包括紫外灯管、臭氧供给系统和光催化剂，有效利用了紫外光、臭氧和光催化剂的协同作用，烷烃类VOCs与臭氧在催化塔中混合均匀后，与光催化剂充分接触，大大提高了紫外光和臭氧的利用率，集降解、矿化、稳定为一体，即使低浓度烷烃类VOCs也具有较高的降解和矿化效率，操作简单。

附图说明

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型挥发性有机物的净化设备的结构示意图。

附图标记：风机1、储存罐2、配制罐3、臭氧发生器4、第一流量调节装置51、第一流量计量装置52、第二流量调节装置61、第二流量计量装置62、紫外灯管7、光催化反应器8、尾气检测系统9。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

请参阅图1，本实施例的净化设备包括：光催化反应器、臭氧供给系统、样品供给系统和紫外灯管，所述光催化反应器为中空结构，其内壁上负载有光催化剂，所述紫外灯管设于所述光催化反应器的中央；光催化反应器上设有进气口和出气口，臭氧供给系统和样品供给系统通过三通接头连接进气口。

其中，光催化剂包括多孔基体和二氧化钛复合材料，二氧化钛复合材料负载于多孔基体的表面，多孔基体上二氧化钛复合材料的负载量优选为0.1～2.0g。

二氧化钛复合材料为过渡金属掺杂二氧化钛形成的复合材料，过渡金属为选自锰、钴、铁、铜或锌。其中，本实施例的过渡金属选为锰。

多孔基体选自泡沫金属、泡沫陶瓷或泡沫碳材料，孔径为0.1～2.0mm，孔隙率为60％～98％。

本实施例光催化剂的制备方法参考现有公开专利201210439751.4。

在本实施例中，光催化反应器选为流化床反应器，其内壁上设有用于固定所述光催化剂的固定支架；光催化反应器包括盖体和本体，盖体盖合本体；紫外灯管的一端固定于盖体，另一端伸入本体的中空部分。

样品供给系统用于供给挥发性有机物，包括依次通过管道连接的风机、储存罐、配制罐、第一流量调节装置和第一流量计量装置。

臭氧供给系统用于供给臭氧，包括依次通过管道连接的臭氧发生器、第二流量调节装置和第二流量计量装置。

光催化反应器的外壁上设有紫外调节按钮，使用时可根据实际情况调节紫外灯管的紫外光波长，使得紫外光波长为365nm、254nm和185nm中的一种或多种。

出气口沿催化塔的轴向方向向上倾斜15°，进气口沿催化塔的轴向方向向下倾斜15°；如此，使得检测样品中的挥发性有机物能更充分地与光催化反应器上负载的催化剂接触反应。

在本实施例中，出气口连接尾气检测系统，用于检测样品经过降解处理的尾气成分。进一步的，本实施例尾气检测系统采用臭氧检测装置和高效气相色谱仪，臭氧检测装置检测尾气中的臭氧浓度，高效气相色谱仪检测尾气中的二氧化碳浓度以及未降解完全的VOCs浓度。

经测定，采用本实施例的设备，挥发性有机物(VOCs)的平均去除率可达80％和矿化率可达50％。

上述为本实施例的具体结构，以下为其具体应用过程：

(1)打开风机，风机往盛有工业废气的储存罐通入相对湿度为30％～70％的空气，带动工业废气吹进配制罐中，并进一步通过第一流量调节装置和第一流量计量装置调节工业废气的浓度，使其处于较低的水平。

(2)打开臭氧发生器，使得臭氧通入光催化反应器中，并进一步通过第二流量调节装置和第二流量计量装置调节臭氧浓度。

(3)将配制罐中的工业废气以一定的流速通入光催化反应器中，在臭氧、紫外光和光催化剂的协同作用下将挥发性有机物分解为有机物或矿化为CO2，进而完成对工业挥发性有机物的净化。

(4)将尾气检测系统连接设在光催化反应器上的出气口，测定尾气中臭氧、VOCs和CO2的浓度。

实施例2

本实施例和实施例1的区别在于：过渡金属选为钴；过渡金属的负载量为2.0g；紫外灯管的紫外光波长为254nm和185nm。其余地方与实施例1基本相似，此处不再一一赘述。

经测定，采用本实施例的设备，挥发性有机物(VOCs)的平均去除率可达75％和矿化率可达45％。

实施例3

本实施例和实施例1的区别在于：过渡金属选为铁；过渡金属的负载量为0.2g；紫外灯管的紫外光波长为365nm。其余地方与实施例1基本相似，此处不再一一赘述。

经测定，采用本实施例的设备，挥发性有机物(VOCs)的平均去除率可达70％和矿化率可达40％。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。