CN101961601B - 光催化滤塔废气净化系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光催化滤塔废气净化系统，由光催化滤塔塔体及塔体内分隔而成的多个滤室、每个滤室布置的若干长形陶瓷棒光催化剂(形成阵列)、滤室上端布置的若干汞齐灯等组成。废气在滤塔中各虑室穿行时呈正弦波状运动轨迹，其中的污染物被吸附到长形陶瓷棒光催化剂的表面后被降解，或在长形陶瓷棒光催化剂表面的附近就被降解，从而使废气得到净化。本发明独特的光催化滤塔型式设计和采用冷气动力喷涂方法使长形陶瓷棒负载纳米二氧化钛薄膜制成的高效光催化剂及其布置方式，将使本发明广泛地应用于生产企业工艺废气的治理净化。

Description

光催化滤塔废气净化系统

技术领域：

本发明涉及一种光催化滤塔废气净化系统，属于环境保护中大气污染控制领域。

背景技术：

企业在生产过程中，由于生产工艺因素的制约不可避免地产生大量的废气，这些废气作为固定污染源，如不加处理长期直接排放，将严重损害周边的生态环境。除了光催化法以外，目前通常采用的工艺废气净化方法有燃烧法、洗涤法、生物处理法及臭氧氧化法等，根据废气中污染物组成和浓度大小采用相应的方法。因此，在实际应用中如何选用最佳的处理方法需要进行充分的论证。其中二氧化钛光催化法可以说是一种全新技术，适应性非常强。其主要特点如下：

1、对于待处理的废气，根据污染物组成、浓度大小和气量大小，可以选择最佳的催化剂量。选择适当的催化剂量不仅可以象燃烧法这类方法一样进行大规模处理，也可以进行室内环境的小规模处理；

2、二氧化钛光催化反应只是表面反应，大部分污染物被分解成水和二氧化碳，因此不产生二次污染；

3、可以充分利用自然光能，对废气的温度不敏感，在装置使用的材料方面也不需要高价的材料，耐久性好且具有很好的安全性；

4、二氧化钛光催化剂的催化活性可以半永久性保持，即使产生中毒使活性降低，经过冲洗等后也能恢复功能。

因此，如果能够研发一种光催化剂用量可以方便调整、废气与光催化剂能够充分接触(接触时间可调整)、充分利用自然光能进行光催化反应的装置，那么这种装置必将广泛地应用于废气的治理净化当中。

发明内容：

本发明的目的就是秉承上述思想，提供一种光催化滤塔废气净化系统。本发明由光催化滤塔塔体及塔体内分隔而成的多个滤室、每个滤室布置的若干长形陶瓷棒光催化剂(形成阵列)、滤室上端布置的若干汞齐灯等组成。废气在滤塔中各虑室穿行时呈正弦波状的运动轨迹，其中的污染物被吸附到长形陶瓷棒光催化剂的表面后被降解，或在长形陶瓷棒光催化剂表面的附近就被降解，从而使废气得到净化。本发明的创新点在于：(1)独特的滤塔型式设计-将塔体分隔而成多个相通的滤室、每个滤室布置的若干长形陶瓷棒光催化剂(形成阵列)、废气在滤塔中各虑室穿行时呈正弦波状的运动轨迹。这就使得我们可以通过对滤塔在长、宽、高三个方向进行扩展设计，达到调整光催化剂数量和空塔时间(废气与光催化剂表面接触并通过滤塔的时间)的目的，从而使滤塔适用于不同气量及污染物浓度的废气的治理净化；(2)长形陶瓷棒光催化剂是直径0.5-2cm的长形陶瓷棒表面采用冷气动力喷涂的方法负载纳米二氧化钛薄膜而成。由于长形陶瓷棒表面是弧形的，采用冷气动力喷涂方法负载的纳米二氧化钛薄膜的表面就会不均匀，这恰好是我们所需要的，它使长形陶瓷棒催化剂具有高催化活性的同时也有极好的吸附性能，这对废气的净化处理是至关重要的一环；(3)长形陶瓷棒光催化剂规整的阵列，将同时有利于紫外光照射长形陶瓷棒光催化剂表面和废气与长形陶瓷棒光催化剂表面充分接触。

本发明设计(实施方式)的要点是：

1、光催化滤塔的形状为长方体，底部由不锈钢制成，其它部位由石英玻璃制成，底部及其上方约3cm左右以内的所有内壁用二氧化钛涂膜剂进行涂膜；

2、用石英玻璃将滤塔分隔成多个滤室，废气由第一个滤室顶部进入，第一个滤室与第二个滤室底部连通，第二个滤室与第三个滤室顶部连通…，以此方式将所有滤室连通起来。这样，废气在滤室中穿行就呈正弦波状运动轨迹。另外，在每个滤室的上方安装若干个石英玻璃套管，套管与塔外是通透的，但塔内废气不能进入套管；

3、滤塔的大小由废气气量大小和所含污染物浓度的高低来决定；

4、长形陶瓷棒光催化剂是直径0.5-2cm的长形陶瓷棒表面采用冷气动力喷涂的方法负载纳米二氧化钛薄膜而成，这些长形陶瓷棒光催化剂均垂直于滤塔底面布置，且相邻两根之间的距离相同，该距离在1cm左右，形成长形陶瓷棒光催化剂阵列；

5、在套管中安装低压长效汞齐灯；

6、用帆布制作一个遮光罩，该遮光罩可以将整个滤塔塔体罩住，遮光罩内外均用二氧化钛涂膜剂进行涂膜。

本发明利用自然光照(人工光源作为辅助的备用光源)来进行光催化净化过程，晴好天气用自然光照，阴雨天气和晚上用人工光源。在晴好天气的条件下，根据滤塔安装地点的纬度，调整好滤塔与太阳之间的相对位置，使滤塔各滤室受到太阳光照射达到最大化。由于石英玻璃的高紫外线穿透性，滤室中的长形陶瓷棒光催化剂的表面将受到强紫外光的照射。在阴雨天气和晚上的条件下，使用低压长效汞齐灯作为紫外光光源，其强度可高于自然紫外光的强度。此时需要用遮光罩将滤塔罩住，以使紫外光得到充分的利用，尽可能多地照射到长形陶瓷棒光催化剂的表面。当废气在滤室中呈正弦波状运动轨迹穿行时，废气中的污染物或被吸附到光催化剂表面后发生光催化反应被降解或在光催化剂表面附近发生光催化反应被降解，从而使废气得到净化。

具体实施方式：

本领域工程技术人员根据本发明的技术方案以及上述设计(实施方式)的要点，可将本发明应用于企业工艺废气净化。

实施例1污水处理站臭气治理

某啤酒集团宜昌工厂污水处理站初沉池、厌氧池等产生大量的恶臭气体无组织排放，对周边居民身心健康带来极大的危害。臭气的主要污染物有硫化氢、氨、甲硫醚、苯并[a]芘、甲硫醇、氮氧化物等，属于低浓度污染废气。该厂采用集气罩将臭气进行收集，由风机通过管道送至土壤生物法除臭装置，效果很差，且经常发生生物短路。在使用原引风机的同时加装了一个控制阀，使管道中的风速控制0.3m/s，将收集的臭气接入光催化滤塔进行净化，取得了很好的效果。我们设计光催化滤塔的规格为3000×1020×1000mm，分隔成3个滤室，长形陶瓷棒光催化剂直径为5mm，长度为95mm，间距10mm，每个滤室安装一盏1000W低压长效汞齐灯。

实施例2涂装车间废气治理

武汉某汽车制造厂涂装车间喷漆、晾置、烘干等生产过程中产生大量的有机废气。汽车涂装是汽车制造过程中产生“三废”最多的环节，其中涂装废气是涂装“三废”的主要部分。由于人们对废气危害认识不够，废气处理技术不够成熟，废气处理成本较高等原因，涂装废气经常未经处理直接排放。这些废气未经处理排入大气，在一定条件下会形成光化学污染，影响大气质量，影响动植物生长和人类的健康。某些有毒VOC废气有致残、致畸、致癌作用，对长期暴露其中的人体造成严重伤害。为此，各国颁布了相应的法令，限制该类气体的排放，我国于1997年颁布并实施的GB16297《大气污染综合排放标准》，限定了33种污染物的排放限值，其中包括苯、甲苯、二甲苯等挥发性有机溶剂(VOC)；另外我国于1994年颁布并实施的GB 14554《恶臭污染物排放标准》分年限规定了八种恶臭污染物的一次最大排放限值、复合恶臭物质的臭气浓度限值及无组织排放源的厂界浓度限值；2006年刚颁布实施的HJ/T 293《清洁生产标准汽车制造业(涂装)》中明确了环境管理指标，强调了油漆烘干室的脱臭装置。近年，随着人们环保意识提高，环保法规不断完善与执法力度不断提高，主流汽车厂在新建涂装线中采用了废气处理设备，对老的涂装线也在逐步补充废气处理装置，废气经过处理后达标排放。

应该汽车制造厂安环部的邀请，我们设计了一套光催化滤塔废气净化系统。首先对该厂三个部分的涂装废气利用管道进行收集，接入光催化滤塔，滤塔出口安装一慢速风机，设计出口废气速度为0.5m/s，滤塔安装在涂装车间的平顶上。光催化滤塔的规格为5000mm×1020mm×1000mm，分隔成5个滤室，长形陶瓷棒光催化剂直径为5mm，长为95mm，间距10mm，每个滤室安装一盏1000w低压长效汞齐灯。白天利用太阳光，晚上和阴雨天则利用人工光源进行光催化降解。

Claims (5)

1.光催化滤塔废气净化系统，其特征在于它是由光催化滤塔塔体及塔体内分隔而成的多个滤室、每个滤室布置的长形陶瓷棒光催化剂、滤室顶部布置的若干汞齐灯组成，废气在滤塔中各滤室穿行时呈正弦波状运动轨迹。

2.根据权利要求1所述的光催化滤塔废气净化系统，其特征在于所述光催化滤塔塔体的形状为长方体，底部由不锈钢制成，其它部位由石英玻璃制成，废气由第一个滤室顶部进入。

3.根据权利要求1所述的光催化滤塔废气净化系统，其特征在于所述滤室是由石英玻璃块分隔滤塔而成，滤室大小相同；分隔方式：第一个滤室与第二个滤室底部连通，第二个滤室与第三个滤室上部连通…,以此方式将所有滤室连通起来；这样，废气由第一个滤室顶部进入后，穿行各滤室时就呈正弦波状运动轨迹。

4.根据权利要求1所述的光催化滤塔废气净化系统，其特征在于所述光催化剂是直径为0.5—2cm的长形陶瓷棒表面采用冷气动力喷涂的方法负载纳米二氧化钛薄膜而成，这些光催化剂均垂直于滤塔底面布置，且相邻两根之间的距离相同，该距离在1cm左右，形成长形陶瓷棒光催化剂阵列。

5.根据权利要求1所述的光催化滤塔废气净化系统，其特征在于所述汞齐灯是低压长效汞齐灯，安装在石英玻璃套管中，套管位于滤塔上端，平行于滤塔底面。