一种光催化氧化废气处理设备及其控制方法

1.本发明涉及voc气体回收领域，具体涉及了一种光催化氧化废气处理设备及其控制方法。


背景技术：

2.挥发性有机气体化合物(volatile organic compounds简称voc)是大气中较为常见且普遍存在的大气污染物。常见的组分有碳氢化合物、苯系物、醇类、酮类、酚类、醛类、酯类、胺类、腈(氰)类等。voc在光照作用下发生光化学反应，会导致光化学烟雾、二次有机气溶胶和大气有机酸的升高，可破坏臭氧层，是灰霾天气(pm2.5)形成的重要原因，还会表现出一定毒性、刺激性、致癌性，对人体健康造成较大的影响。
3.现行的《中华人民共和国大气污染防治法》中工业废气定义为相关企业生产、进口、销售和使用含挥发性有机物的原材料和产品而排放含有挥发性有机物之废气，废气处理就是利用化学、物理、生物等方法对废气进行处理，使之能达到《大气污染物综合排放标准》中要求。
4.现有voc吸附催化设备具有体积过大，很少能实现吸附、脱附和催化一体化同时进行。且现有voc吸附催化设备都包括燃烧室，对环境不利。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明提供一种无需燃烧室，吸附、脱附、催化和氧化同时进行，且循环利用活性炭的光催化氧化废气处理设备。
6.本发明的一种光催化氧化废气处理设备，采用以下技术方案：其包括：处理腔室；吸附系统，其设在处理腔室内，包括顶板、底板、气缸和活性炭，所述顶板和底板分别和处理腔室的侧壁抵靠连接形成吸附腔室；所述顶板和底板分别铰接在处理腔室的侧壁上，所述顶板和底板上放置活性炭，所述气缸分别设在顶板和底板底部，所述气缸固定端与处理腔室的侧壁固定连接，活动端分别与顶板和底板底部铰接；进气系统，其设在处理腔室外，包括进气管和气体过滤器，所述进气管上设有气阀一，进气管连通气体过滤器的进气口，气体过滤器的出气口连通吸附腔室一侧；出气系统，其设在处理腔室外，包括出气管和voc浓度检测器，所述voc浓度检测器的进气口连通吸附腔室另一侧，voc浓度检测器的出气口连通出气管，出气管上设有气阀二；脱附系统，其设在处理腔室内，处于吸附腔室下方，包括漏斗形放置板、臭氧通气管和臭氧发生器；所述漏斗形放置板包括扩口、缩口和斜侧板，所述扩口对应吸附系统的底板，扩口边缘固定连接处理腔室的侧壁，所述缩口处设有开关阀，所述吸附系统的底板、漏斗形放置板和处理腔室的侧壁形成脱附腔室；所述斜侧板上设有若干通气孔，所述通气孔的内径小于活性碳的外径；所述臭氧发生器设在处理腔室外；所述臭氧通气管一端与臭氧
发生器的出气口连通，另一端通过处理腔室的侧壁连通脱附腔室；循环系统，其设在处理腔室内，包括连通管和气泵，所述吸附系统的顶板、处理腔室的顶壁和处理腔室的侧壁形成循环腔室；所述顶板上放置活性炭；所述连通管一端与脱附系统的开关阀连接，另一端通过气泵连通循环腔室；催化系统，其设在处理腔室内，处于脱附腔室下方，所述脱附系统的漏斗形放置板、处理腔室的侧壁和处理腔室的底壁形成催化腔室；所述催化腔室内设有紫外线灯柱、加热灯管、催化剂和催化剂放置板；所述紫外线灯柱固定在处理腔室底壁上；所述催化剂放置板为环绕紫外线灯柱的螺旋板，催化剂放置板内侧与紫外线灯柱抵靠连接，外侧与处理腔室的侧壁抵靠连接，催化剂放置板上放置催化剂；处理腔室的侧壁上与催化剂放置板外侧连接间隔处布设若干所述加热灯管，所述处理腔室底壁对应螺旋板底部设有出水口；氧化系统，其设在处理腔室外，包括二氧化碳吸收室和臭氧降解室，所述二氧化碳吸收室的进气口对应螺旋板底部与催化腔室连通，二氧化碳吸收室的出气口连通臭氧降解室进气口，臭氧降解室出气口连通大气。
7.进一步，其还包括耳室，所述耳室设其在气体过滤器的出气口与吸附腔室一侧之间，其一侧与出气口连通，另一侧与吸附腔室连通，所述耳室的顶壁和底壁分别与顶板、底板齐平；耳室对应吸附腔室设有不均匀多孔板，所述不均匀多孔板沿中心向外周的方向孔径逐渐增大。
8.进一步，所述不均匀多孔板对应处理腔室的侧壁的形状设置，其周边与耳室顶壁、底壁和侧壁连接。
9.进一步，所述不均匀多孔板沿中心向外周的方向布设小孔、中孔和大孔。
10.进一步，所述不均匀多孔板的开孔率为38.8%，大孔的孔径为50mm，中孔的孔径为30mm，小孔的孔径为15mm。
11.进一步，所述顶板和底板为沿中心等分设置的若干个小板拼接成型，所述小板对应处理腔室的侧壁一侧铰接处理腔室的侧壁，所述气缸固定端与处理腔室的侧壁固定连接，活动端与小板底部铰接。
12.进一步，所述底板和顶板上放置活性炭的量相等。
13.进一步，所述催化剂为tio2。
14.进一步，其还包括控制系统，所述控制系统包括光电传感器一、光电传感器二、浓度传感器和plc；所述光电传感器一和浓度传感器设在所述吸附腔室底部，分别固定连接在处理腔室的侧壁上；所述光电传感器二设在所述循环腔室底部，固定连接在处理腔室的侧壁上；所述plc分别与光电传感器一、光电传感器二、浓度传感器、气缸、气阀一、气阀二、voc浓度检测器、气泵、开关阀、臭氧发生器、气体过滤器电性连接。
15.一种光催化氧化废气处理设备的控制方法，应用上述的一种光催化氧化废气处理设备，其包括以下步骤：s1、plc控制进气管的气阀一和气体过滤器打开，voc气体经气体过滤器过滤后进入耳室，过滤后voc气体经过不均匀多孔板进入吸附腔室；s2、浓度传感器检测吸附腔室内过滤后voc气体浓度，当过滤后voc气体浓度达到活性炭吸附饱和值时，浓度传感器将信号传送给plc，plc控制进气管的气阀一和气体过滤器关闭；
s3、活性炭吸附过滤后voc气体，voc浓度检测器检测吸附腔室内过滤后voc气体的含量，当含量低于可排放标准时，传送信号给plc，plc控制出气管的气阀二开启，将净化后的气体排放；同时plc控制连接底板的气缸收缩，活性碳落入脱附腔室中的漏斗形放置板上；s4、当底板上的活性炭全部下落后，光电传感器一将信号传送给plc，plc控制连接底板的气缸伸出后，控制出气管的气阀二关闭，再控制连接顶板的气缸收缩，使顶板上的活性炭下落至底板上，当顶板上的活性炭全部下落后，光电传感器二将信号传送给plc，plc控制连接顶板的气缸伸出；s5、plc控制臭氧发生器开启，臭氧通过臭氧通气管传送至脱附腔室，将活性炭中的过滤后voc气体脱附而出，脱附后气体通过漏斗形放置板上的通气孔沉入催化腔室；s6、沉入催化腔室的脱附后气体经过带有催化剂的催化剂放置板，在紫外线灯柱和加热灯管光照下把脱附后气体氧化成co2和h2o，co2和剩余的臭氧经过二氧化碳吸收室吸收和臭氧降解室降解，h2o从下方出水口排出，plc控制开启开关阀和气泵，将漏斗形放置板上的活性炭传送到循环腔室的顶板上。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：1、采用气泵配合管道循环利用活性炭，实现活性炭重复利用，另外不需要设置燃烧室，集吸附、脱附、催化和氧化功能，大大减少能源消耗，节省资源；2、催化室为螺旋式放置层，中间有紫外线灯柱，侧壁有加热灯，大大加快光催效率；3、入口处加入不均匀多孔板结构，均布吸附腔室内部气流，改变中间流速大，两侧流速小的情况，提高活性炭利用效率。
附图说明
17.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，在附图中：图1为本发明实施例的结构示意图；图2为本发明实施例的不均匀多孔板结构示意图；图3为本发明实施例的控制系统模块示意图；图4为本发明实施例的控制方法流程图。
具体实施方式
18.参见图1-4之一所示，实施例一种光催化氧化废气处理设备，其包括：处理腔室1；吸附系统，其设在处理腔室1内，包括顶板121、底板122、气缸123和活性炭，所述顶板121和底板122分别和处理腔室1的侧壁抵靠连接形成吸附腔室12；所述顶板121和底板122分别铰接在处理腔室1的侧壁上，所述顶板121和底板122上放置活性炭，所述气缸123分别设在顶板121和底板122底部，所述气缸123固定端与处理腔室1的侧壁固定连接，活动端分别与顶板121和底板122底部铰接；进气系统，其设在处理腔室1外，包括进气管21和气体过滤器22，所述进气管21上设有气阀一23，进气管连21通气体过滤器22的进气口，气体过滤器22的出气口连通吸附腔
室12一侧；出气系统，其设在处理腔室1外，包括出气管32和voc浓度检测器31，所述voc浓度检测器31的进气口连通吸附腔室12另一侧，voc浓度检测器31的出气口连通出气管32，出气管32上设有气阀二33；脱附系统，其设在处理腔室1内，处于吸附腔室12下方，包括漏斗形放置板131、臭氧通气管52和臭氧发生器51；所述漏斗形放置板131包括扩口、缩口和斜侧板，所述扩口对应吸附系统的底板52，扩口边缘固定连接处理腔室1的侧壁，所述缩口处设有开关阀61，所述吸附系统的底板52、漏斗形放置板131和处理腔室1的侧壁形成脱附腔室13；所述斜侧板上设有若干通气孔，所述通气孔的内径小于活性碳的外径；所述臭氧发生器51设在处理腔室1外；所述臭氧通气管52一端与臭氧发生器51的出气口连通，另一端通过处理腔室1的侧壁连通脱附腔室13；循环系统，其设在处理腔室1内，包括连通管62和气泵63，所述吸附系统的顶板121、处理腔室1的顶壁和处理腔室1的侧壁形成循环腔室11；所述连通管62一端与脱附系统的开关阀61连接，另一端通过气泵63连通循环腔室11；催化系统，其设在处理腔室1内，处于脱附腔室13下方，所述脱附系统的漏斗形放置板131、处理腔室1的侧壁和处理腔室1的底壁形成催化腔室14；所述催化腔室14内设有紫外线灯柱71、加热灯管73、催化剂和催化剂放置板72；所述催化剂为tio2，所述紫外线灯柱71固定在处理腔室1底壁上；所述催化剂放置板72为环绕紫外线灯柱71的螺旋板，催化剂放置板72内侧与紫外线灯柱71抵靠连接，外侧与处理腔室1的侧壁抵靠连接，催化剂放置板72上放置催化剂；处理腔室1的侧壁上与催化剂放置板72外侧连接间隔处布设若干所述加热灯管73，所述加热灯管73和紫外线灯柱71由石英玻璃制成，可以有效防止有机物粘连；所述处理腔室1底壁对应螺旋板底部设有出水口141；氧化系统，其设在处理腔室1外，包括二氧化碳吸收室81和臭氧降解室82，所述二氧化碳吸收室81的进气口对应螺旋板72底部与催化腔室14连通，二氧化碳吸收室81的出气口连通臭氧降解室82进气口，臭氧降解室82出气口连通大气。
19.进一步，其还包括耳室4，所述耳室4设其在气体过滤器22的出气口与吸附腔室12一侧之间，其一侧与出气口连通，另一侧与吸附腔室12连通，所述耳室4的顶壁和底壁分别与顶板121、底板122齐平；耳室4对应吸附腔室12设有不均匀多孔板41，所述不均匀多孔板41沿中心向外周的方向孔径逐渐增大。
20.进一步，所述不均匀多孔板41对应处理腔室12的侧壁的形状设置，其周边与耳室顶壁、底壁和侧壁连接。
21.进一步，所述不均匀多孔板41沿中心向外周的方向布设小孔411、中孔412和大孔413。
22.进一步，所述不均匀多孔板41的开孔率为38.8%，大孔413的孔径为50mm，中孔412的孔径为30mm，小孔411的孔径为15mm。
23.进一步，所述顶板121和底板122为沿中心等分设置的若干个小板拼接成型，所述小板对应处理腔室1的侧壁一侧铰接处理腔室的侧壁，所述气缸123固定端与处理腔室1的侧壁固定连接，活动端与小板底部铰接。
24.进一步，所述底板122和顶板121上放置活性炭的量相等。
25.进一步，其还包括控制系统，所述控制系统包括光电传感器一92、光电传感器二93、浓度传感器91和plc94；所述光电传感器一92和浓度传感器91设在所述吸附腔室12底部，分别固定连接在处理腔室1的侧壁上；所述光电传感器二93设在所述循环腔室底部，固定连接在处理腔室1的侧壁上；所述plc94分别与光电传感器一92、光电传感器二93、浓度传感器91、气缸123、气阀一23、气阀二33、voc浓度检测器31、气泵63、开关阀61、臭氧发生器51、气体过滤器22电性连接。
26.一种光催化氧化废气处理设备的控制方法，应用上述的一种光催化氧化废气处理设备，其包括以下步骤：s1、plc94控制进气管21的气阀一23和气体过滤器22打开，voc气体经气体过滤器22过滤后进入耳室4，过滤后voc气体经过不均匀多孔板41进入吸附腔室12；s2、浓度传感器91检测吸附腔室12内过滤后voc气体浓度，当过滤后voc气体浓度达到活性炭吸附饱和值时，浓度传感器91将信号传送给plc94，plc94控制进气管的气阀一23和气体过滤器22关闭；s3、活性炭吸附过滤后voc气体，voc浓度检测器31检测吸附腔室内过滤后voc气体的含量，当含量低于可排放标准时，传送信号给plc94，plc94控制出气管32的气阀二33开启，将净化后的气体排放；同时plc94控制连接底板122的气缸123收缩，活性碳落入脱附腔室13中的漏斗形放置板131上；s4、当底板122上的活性炭全部下落后，光电传感器一92将信号传送给plc94，plc94控制连接底板122的气缸123伸出后，控制出气管32的气阀二33关闭，再控制连接顶板121的气缸123收缩，使顶板121上的活性炭下落至底板122上，当顶板121上的活性炭全部下落后，光电传感器二93将信号传送给plc94，plc94控制连接顶板232的气缸123伸出；s5、plc94控制臭氧发生器51开启，臭氧通过臭氧通气管52传送至脱附腔室13，将活性炭中的过滤后voc气体脱附而出，脱附后气体通过漏斗形放置板131上的通气孔沉入催化腔室14；s6、沉入催化腔室14的脱附后气体经过带有催化剂的催化剂放置板72，在紫外线灯柱71和加热灯管73光照下把脱附后气体氧化成co2和h2o，co2和剩余的臭氧经过二氧化碳吸收室81吸收和臭氧降解室82降解，h2o从下方出水口141排出，plc94控制开启开关阀61和气泵63，将漏斗形放置板131上的活性炭传送到循环腔室11的顶板121上。
27.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。