一种处理有机废气的光催化一体化反应器及光催化系统

本实用新型涉及光催化降解有机废气领域，尤其是一种处理有机废气的光催化一体化反应器及光催化系统，。

背景技术：

随着石化行业和印染行业以及相关制造业的发展，挥发性有机化合物的工业排放不断增加，并成为主要大气污染物之一。有机废气中一般主要包含悬浮颗粒物、苯、甲苯、二甲苯、甲醛、乙酸乙酯、异丙醇等挥发性有机化合物，以及含硫含氮的恶臭气体。随着环保排放标准的不断提高，光催化降解技术因其相对安全、节能、绿色的特色受到越来越多的关注。

现有技术的光催化降解有机废气技术，能够有效除臭，净化效果好，但是因催化剂装载困难，光能的利用效率较低，且容易产生臭氧二次污染。为了保证有机废气能够得到充分降解，提高降解效率，要保证有机废气在反应设备中的停留时间，以及废气、光催化剂、光三者充分接触。为了减少臭氧二次污染，要确保臭氧完全参与光催化降解反应，或增加臭氧去除装置。

技术实现要素：

本实用新型提供一种有机废气处理一体化设备，整体光催化剂蜂窝网板均匀分布在反应设备中，确保有机废气能够在催化剂表面有效停留，且催化剂能够充分暴露下光源下，有效提高反应效率和反应设备内的空间利用率，且在光催化区域后设有臭氧降解区域，使得在光催化区生成而为完全参与反应的臭氧彻底降解，解决现有技术中由于催化剂装载问题、臭氧二次污染和设备局限而导致的有机废气净化效果欠佳的问题，扩大了有机废气处理设备处理工业废气的适用范围。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种处理有机废气的光催化一体化反应器，其特征在于，包括：

进风单元，设有进风口和扩风口，所述进风口的出风端与所述扩风口的进风端相连通，并且所述进风口处配装单向补风阀，用于向进风部补入空气以提高通入的气体的含氧量；所述扩风口设有一可供气体通过的扩风通道，并且所述扩风通道沿其内气体输送方向渐增，并且扩风口的出风端与反应器箱体的进风端相连通，用于将扩风通道内提高氧含量的气体输入反应器箱体内；

反应器箱体，设置于进风单元的出风端，包括箱体外壳、光催化部和臭氧催化部，所述箱体外壳的两端部分别设有可与内腔连通的进风端口和出风端口，其中进、出风端口分别连接进风单元和出风单元，并且所述进风端口配装粗效过滤网以去除气体内的粉尘颗粒，用于对经扩风口排出的气流进行过滤；所述光催化部设置于箱体外壳的内腔，包括网板结构和照射光源，所述网板结构固设于箱体外壳内，其表面涂覆光催化剂，用于催化反应器箱体内的气体；所述照射光源安装于网板结构上，用于照射反应器箱体内的气体；所述臭氧催化部设置于出风端口处，其内填装臭氧分解催化剂，用于催化经光催化后的气体中的臭氧；

出风单元，设置于反应器箱体的出风端口处，包括聚风口和出风口，其中聚风口设有一可供气流通过的聚风通道，并且所述聚风通道沿其内气流输送方向渐减，聚风通道的引风端与反应器箱体的出风端口相连通，聚风通道的聚风端与出风口的入风端相连通，用于将经反应器箱体光催化后的气体引出。

优选的，反应器箱体为一两端贯通的框式结构，并且所述反应器箱体正对的两侧布设若干操作孔，用于维修和更换照射光源。

优选的，所述网板结构为三维网状结构，其轴向两端分别固设于反应器箱体布设操作孔的两侧壁上，并保持网板结构沿垂直于气流的方向布置，且网板结构的轴向截面为蜂窝状结构，其表面涂覆光催化剂。

优选的，所述光催化剂为负载型固体整体光催化剂。

优选的，所述网板结构为金属网板、玻璃网板、石英网板、塑料网板或织物类网板，其轴向截面为蜂窝状结构。

优选的，所述照射光源包括灯座和紫外灯，所述紫外灯通过端部的灯座安装在蜂窝网状的六边形中心位置，所述灯座与所述操作孔一一对应，且处于同一六边形孔中。

所述出风口处配装风机。

一种根据本实用新型所述光催化一体化反应器构建的光催化系统，其特征在于：包括进风管路、光催化一体化反应器和出风管路，所述进风管路设有一第一进口和1个以上第一出口，其中出口处各配装一光催化一体化反应器；所述出风管路设有一个第二出口和1个以上第二进口，所述第二进口与光催化一体化反应器的出风口相连通；第二出风口经排风设备将处理后气体排入外环境中。

优选的，所述第一出口个数与所述第二进口个数相同。

本实用新型实施例反应装置的优点如下：

(1)本实用新型的设备箱体内沿废气的流通方向，依次为进风口、补风口/单向补风阀、扩风口、粗效过滤器、光催化部、臭氧催化部、聚风口、风机、出风口。有机废气通过光催化部，经过能有效去除废气中的颗粒物和有机废气。

(2)本实用新型设备的光催化部的网板结构包括金属网板、玻璃/石英网板、塑料网板(高聚物网板)、织物类网板等，因其网状结构，能够控制催化剂和有机废气的接触面积，以及光照暴露面积，从而有效提高废气的净化效果。

(3)本实用新型设备在光催化后下游设置有臭氧催化部，光催化中生成却没有参与反应的臭氧，会在此区域催化降解为氧气，避免臭氧排至大气造成二次环境污染。

(4)整体光催化呈蜂窝状网板结构，均匀分布在一体化废气处理设备内，能有效改善有机废气与光催化剂的接触，在网孔六边形中心位置，安装光源，让催化剂有效暴露在光源下，有效提高催化剂的表面积，有效提高了废气的净化效果。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图(箭头代表气流方向；a代表有机废气；b代表处理后气体)；

图2a是本实用新型的反应器箱体的侧面部分剖视图；

图2b是本实用新型的反应器箱体的内部结构图；

图2c是本实用新型的反应器箱体的俯视部分剖视图；

图2d是本实用新型的网板结构轴向视图；

图3a是本实用新型的进风单元的正试图；

图3b是本实用新型的进风单元的左视图；

图3c是本实用新型的进风单元的俯视图；

图4是本实用新型的光催化系统结构图。

其中，1-反应器箱体；2-进风口；3-补风阀；4-粗效过滤网；5-操作孔；6-出风口；7-聚风口；8-扩风口；9-网板结构；10-臭氧催化部；11-灯座；12-风机；13-进风管路；14-出风管路；15-光催化一体化反应器；16-第一进口；17-第一出口；18-第二出口；19-第二进口；20-排风设备。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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。本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

参照附图：

实施例1本实用新型所述的一种处理有机废气的光催化一体化反应器，包括：

进风单元，设有进风口2和扩风口8，所述进风口2的出风端与所述扩风口8的进风端相连通，并且所述进风口2处配装单向补风阀3，用于向进风部补入空气以提高通入的气体的含氧量；所述扩风口8设有一可供气体通过的扩风通道，并且所述扩风通道沿其内气体输送方向渐增，并且扩风口8的出风端与反应器箱体的进风端相连通，用于将扩风通道内提高氧含量的气体输入反应器箱体内；

反应器箱体，设置于进风单元的出风端，包括箱体外壳1、光催化部和臭氧催化部，所述箱体外壳1的两端部分别设有可与内腔连通的进风端口和出风端口，其中进、出风端口分别连接进风单元和出风单元，并且所述进风端口配装粗效过滤网4，以去除气体内的粉尘颗粒，用于对经扩风口排出的气流进行过滤；所述光催化部设置于箱体外壳1的内腔，包括网板结构9和照射光源，所述网板结构9固设于箱体外壳1内，其表面涂覆光催化剂，用于催化反应器箱体内的气体；所述照射光源安装于网板结构上，用于照射反应器箱体内的气体；所述臭氧催化部10设置于出风端口处，其内填装臭氧分解催化剂，用于催化经光催化后的气体中的臭氧；

出风单元，设置于反应器箱体的出风端口处，包括聚风口7和出风口6，其中聚风口7设有一可供气流通过的聚风通道，并且所述聚风通道沿其内气流输送方向渐减，聚风通道的引风端与反应器箱体的出风端口相连通，聚风通道的聚风端与出风口的入风端相连通，用于将经反应器箱体光催化后的气体引出。

优选的，反应器箱体为一两端贯通的框式结构，并且所述反应器箱体正对的两侧布设若干操作孔5，用于维修和更换照射光源。

优选的，所述网板结构9为三维网状结构，其轴向两端分别固设于反应器箱体布设操作孔的两侧壁上，并保持网板结构沿垂直于气流的方向布置，且网板结构的轴向截面为蜂窝状结构，其表面涂覆光催化剂。

优选的，所述光催化剂为负载型固体整体光催化剂。

优选的，所述网板结构为金属网板、玻璃网板、石英网板、塑料网板或织物类网板，其轴向截面为蜂窝状结构。

优选的，所述照射光源包括灯座和紫外灯，所述紫外灯通过端部的灯座安装在蜂窝网状的六边形中心位置，所述灯座与所述操作孔一一对应，且处于同一六边形孔中。

所述出风口6处配装风机12。

实施例2本实用新型实施所述的一种处理有机废气的光催化一体化反应器，包括反应器箱体和分别设置于反应器箱体轴向两端的进风单元、出风单元，所述进风单元包括进风口和扩风口，其中所述进风口的出风端与所述扩风口的进风端相连通，所述进风口的侧壁设有可与内腔连通的补风口，并在补风口处配装单向补风阀；所述扩风口设有一可供气体通过的扩风通道，并且所述扩风通道沿其内气体输送方向渐增，并且扩风口的出风端与反应器箱体的进风端相连通；

所述反应器箱体包括箱体外壳、光催化部和臭氧催化部；所述箱体外壳的两端部分别设有可与内腔连通的进风端口和出风端口，其中进、出风端口分别连接进风单元和出风单元，并且所述进风端口配装粗效过滤网以去除气体内的粉尘颗粒，用于对经扩风口排出的气流进行过滤；所述光催化部设置于箱体外壳的内腔，包括网板结构和照射光源，所述网板结构固设于箱体外壳内，其表面涂覆光催化剂，用于催化反应器箱体内的气体；所述照射光源安装于网板结构上，用于照射反应器箱体内的气体；所述臭氧催化部设置于出风端口处，其内填装臭氧分解催化剂，用于催化经光催化后的气体中的臭氧；

所述出风单元设置于反应器箱体的出风端口处，包括聚风口和出风口，包括聚风口和出风口，其中聚风口设有一可供气流通过的聚风通道，并且所述聚风通道沿其内气流输送方向渐减，聚风通道的引风端与反应器箱体的出风端口相连通，聚风通道的聚风端与出风口的入风端相连通，用于将经反应器箱体光催化后的气体引出。

所述网板结构安放箱体外壳内部，所述照射光源包括灯座和紫外灯，灯座、紫外灯安装方向与有机废气流向垂直，安装在蜂窝状催化剂网孔的六边形中心位置切垂直于六边形平面，催化剂完全暴露于光源下，灯管操作孔位于反应箱侧面。

在光催化部前端，有进风口、补风口、单向风阀、扩风口，用于控制进口有机废气的浓度和风量，在扩风口和光催化部之间，装有粗效过滤器，用于过滤废弃中的颗粒物。

在光催化部后端，有臭氧分解催化剂、聚风口、风机和出风口，保证有机废气在光催化降解成二氧化碳和水后，未完全降解的臭氧会在臭氧分解区降解成氧气，清洁尾气有效排出反应器。

反应器箱体包括箱体外壳、光催化部和臭氧催化部。

所述光催化部的网板结构为三维蜂窝网状结构，轴向侧面为蜂窝状，方便安装光源，是一体化设备的一部分，其安装方式与通过的有机废气气流垂直。

所述光催化剂为负载型固体整体光催化剂，所述网板结构包括金属网板、玻璃/石英网板、塑料网板(高聚物网板)、织物类网板等。

所述灯座为紫外灯专用的电子支架，电子支架的支架沿伸入所述蜂窝的六边形孔轴向方向安装，且均匀分布在蜂窝网状结构六边形中心位置。

所述操作孔位于所述单元箱体侧面侧，所述灯座与所述操作孔一一对应，且处于同一六边形孔中。

实施例3本实用新型提供了一种气固相光催化降解有机废气处理反应器。包括由外框组合成的反应器箱体，反应器箱体的左侧依次连接有扩风口8、粗效过滤网4以及进风口2，进风口2上设装有单向补风阀3的补风口，反应器箱体的右侧依次连接有聚风口7、出风口6。其中反应器单元的尺寸长2720mm，宽1000mm，高300mm。所述的紫外灯长度采用1000mm，单只功率120w只，处理风量1250m³/h，根据实际风量可组装成大风量一体化设备使用。

所述的反应器可由具体处理风量由设备单元组合而成，单次组合设备最大风量为10000m³/h，长2720mm，宽1000mm，高2400mm，蜂窝网状整体催化剂装填2.4m³。最大风量超过10000m³/h的工况，可由组装后一体化设备并联处理。

所述的单元网格上所附载的光催化剂选用工业p25催化剂，附载方式为涂覆，载体为不锈钢丝网。

废气由进风口2进入装备，空气从单向补风阀3进入提高有机废气中的氧气含量，进入扩风口，使气体能够充分扩散，再通过粗效过滤器对进入的废气去除粉尘颗粒，减少废气中的颗粒物含量对后续设备的影响，然后进入设备箱体中光催化降解，处理后的气体通过臭氧降解区，催化分解在光催化区生成却没有参与反应的臭氧，最终清洁空气从出风口排出。

本实用新型中的反应器箱体，主要由箱体外壳、网板结构、光催化剂、臭氧分解催化剂、灯座和紫外灯，其中，网板结构用于附载催化剂。臭氧分解催化剂用于去除光催化区生成却没有参与反应的臭氧。灯座采用紫外灯专用电子支架，位于设备箱体的侧面，具体位于蜂窝网状的六边形几何中心，紫外灯采用120w紫外灯，操作孔位于所述单元箱体侧面侧，所述灯座与所述操作孔一一对应，且处于同一六边形孔中，以用于紫外灯管的安装与替换。当气体进入设备箱体后，从网板结构的网孔通过，并与网板结构上附载的催化剂接触，在紫外灯的照射下，有机废气被分解成二氧化碳和水。

实施例4一种根据本实用新型所述光催化一体化反应器构建的光催化系统，包括进风管路13、多个并列的光催化一体化反应器15和出风管路14，所述进风管路13设有一第一进口16和1个以上第一出口17，其中第一出口处各配装一光催化一体化反应器15；所述出风管路14设有一个第二出口18和1个以上第二进口19，所述第二进口与光催化一体化反应器的出风口相连通；第二出风口经排风设备20将处理后气体排入外环境中。

优选的，所述第一出口个数与所述第二进口个数相同。

本气固相光催化降解有机废气一体化设备，可根据风量多个单元设备组合，达到治理大风量有机废气的目的。

本专利在处理大风量废气时，采用单元反应器组装、并联组合使用的方式。

本专利有利于工程设计的方便，提高有机废气的停留时间，简化催化剂拆装和光管的更换，解决现有技术中由于催化剂装载问题和设备局限而导致的有机废气净化效果欠佳的问题，扩大了有机废气处理设备处理工业废气的适用范围。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也包括本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。