CN104437077A - 一种研究光催化处理挥发性有机物的装置 - Google Patents

一种研究光催化处理挥发性有机物的装置 Download PDF

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一种研究光催化处理挥发性有机物的装置，包括：贮液罐置于恒温器之上，贮液罐中设有进气口和出气口以及温度计，进气口与空气罐连接，出气口连接气体流量控制器的进气口，气体流量控制器的出气口连接光催化反应器的进气口和第一采样口，气体流量控制器设置有多个流量控制开关；光催化反应器内设有可更换的光源，光源周围盘旋环绕的石英管内填充有光催化剂，石英管的两端分别为进气口和出气口，光催化反应器的进气口与气体流量控制器的出气口相连接，光催化反应器的出气口连接冷凝液化器入口和第二采样口；冷凝液化器内的通气道周围设有用于冷却的冷凝管，冷凝管的两端分别连接恒温冷凝箱的出水口和进水口，冷凝液化器内的通气道下方为滴液容器。

Description

一种研究光催化处理挥发性有机物的装置
技术领域
本发明涉及一种研究光催化方法处理挥发性有机物的装置。
背景技术
挥发性有机物(volatile organic compounds，VOCs)是空气中普遍存在且组成复杂的一类有机污染物。世界卫生组织对其定义为熔点低于室温而沸点在50～260℃之间的挥发性有机化合物的总称。其污染主要表现在两个方面，一方面是由于挥发性有机物多以气、液态存在，这些有毒物质会通过暴露人群的呼吸系统和皮肤进入人体危害人体健康；另一方面是一些VOCs物种具有较强的光化学反应活性，能在环境中进行二次转化，对城市和区域臭氧的生成至关重要，也是导致灰霾天气的重要前体物之一，对复合型大气污染的形成具有十分重要的促进作用。
挥发性有机物是造成我国城市大气污染的主要因素之一。传统的VOCs控制技术主要包括物理方法和化学方法。物理方法是通过运用净化设备，采用吸收、分离等物理手段除去VOCs有机污染物，常用的物理方法有：吸附法，冷凝法，膜分离技术等。这些方法需要消耗大量能源，设备复杂、成本昂贵，收集回来的油脂及烃类物质易成为二次污染物。化学方法是通过化学或生化反应，用热、光、催化剂或微生物等将有机化合物转变成为二氧化碳和水等无毒害无机小分子化合物的方法。其中，光催化氧化法技术在常温常压下就能将废气中的有机物降解为二氧化碳和水等无机物，具有去除效率高，安全可控，反应条件温和，成本低廉等优点，是目前最经济有效，最具有开发前景的污染治理技术。
光催化氧化方法主要是利用光催化剂(如TiO2)的光催化活性，氧化吸附在催化剂表面的挥发性有机物。利用特定波长的光(通常为紫外光)照射光催化剂，激发出一种高能粒子的“电子-空穴”对并与水、氧发生化学反应，产生具有极强氧化能力的自由基活性基团，将吸附在催化剂表面上的有机物氧化为二氧化碳和水等无毒无害物质。然而，目前常用于光催化剂的纳米TiO2颗粒细小，在光催化反应过程中存在催化剂的回收，控制及反应装置设计受到制约等的缺点，从而无法对挥发性有机物进行有效的降解实验。这样不但对深入研究光催化降解挥发性有机物不利，更不利于光催化方法降解挥发性有机物向实践中的推广及应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种研究光催化方法处理挥发性有机物的装置，以改进公知技术中存在的缺陷。
为实现上述目的，本发明提供的装置包括：
盛装挥发性有机液体的贮液罐置于恒温器之上，贮液罐中设有进气口和出气口以及温度计，进气口与空气罐连接，挥发气体由出气口连接气体流量控制器的进气口，气体流量控制器的出气口连接光催化反应器的进气口和第一采样口，气体流量控制器设置有多个流量控制开关；
光催化反应器内设有可更换的光源，光源周围盘旋环绕石英管，石英管内填充有光催化剂，石英管的两端分别为光催化反应器的进气口和出气口，光催化反应器的进气口与气体流量控制器的出气口相连接，光催化反应器的出气口连接冷凝液化器入口和第二采样口；
冷凝液化器内的通气道周围设有用于冷却的冷凝管，冷凝管的两端分别连接恒温冷凝箱的出水口和进水口，冷凝液化器内的通气道下方为滴液容器。
所述的装置中，贮液罐的进气口与空气罐之间设有空气流量控制阀。
所述的装置中，贮液罐的出气口通过挥发气体管连接气体流量控制器的进气口
所述的装置中，气体流量控制器的一端设有多余气体排出口。
所述的装置中，光催化反应器为有机玻璃制作，填充光催化剂的石英管为纯度99.999％的石英材质制作而成，透光率为90％。
所述的装置中，光催化剂为活性炭与天然沸石以重量比2:1的比例掺杂水玻璃成型直径4cm的小球状，并负载纳米二氧化钛制作而成。
所述的装置中，光催化反应器的出气口通过挥发气体管连接冷凝液化器入口和第二采样口。
所述的装置中，冷凝管的两端分别通过冷凝循环管连接恒温冷凝箱的出水口和进水口。
本发明克服了现有的纳米TiO2颗粒细小，在光催化反应过程中回收、控制及反应装置设计受到制约等因素的困难，有效提高了光催化剂与光源之间的协同效应，从而使光催化反应系统对挥发性有机物进行了有效的降解实验。本发明的装置操作简单，成本低廉，实验结果准确可靠。
附图说明
图1为本发明用于研究光催化方法处理挥发性有机物的装置示意图。附图中主要组件符号说明：
1-1空气罐，1-2恒温器，1-3贮液罐，1-4空气进口，1-5空气流量控制阀，1-6气体流量控制器，1-7挥发气体管，1-8温度计，1-9多余气体排出口，2-1反应器托盘，2-2光催化反应器，2-3蛇形石英管，2-4第一采样口，2-5进气口，2-6光源，2-7挥发气体管，2-8第二采样口，2-9出气口，3-1控制架，3-2冷凝液化器，3-3冷凝液化器入口，3-4温冷凝箱，3-5蛇形冷凝管，3-6冷凝循环管，3-7滴液容器。
具体实施方式
本发明的装置包括挥发性有机物气体发生系统、光催化降解反应系统和尾气冷凝回收系统。其中，挥发性有机物气体发生系统由恒温器和盛装挥发性有机液体的贮液罐构成。光催化降解反应系统的主体为光催化反应器，光催化反应器的进气口和出气口分别与挥发性有机物气体发生系统及尾气冷凝回收系统连接。光催化反应器内部设有可更换的光源，光源周围盘旋环绕有填充光催化剂的蛇形石英管。石英管中填充的光催化剂是活性炭与天然沸石掺杂水玻璃成型的小球状并负载纳米二氧化钛的球形光催化剂，解决了纳米光催化剂回收及控制困难的问题。而且，吸附剂的吸附性能对挥发性有机污染物分子起到富集作用，从而提高了光催化反应效率，其次，污染物大分子不断降解使得吸附剂不会吸附饱和，可以达到一种良性互补的效果。尾气冷凝回收反应系统利用热交换原理使剩余气体冷却凝结为液体回收于滴液容器中。
本发明可以任意选择一种或多种挥发性有机物，通过调节气体流量及浓度针对不同的实验目的和条件进行光催化降解挥发性有机物的实验研究，光催化光源和光催化剂还可根据研究目的另行选择。
本发明可以通过调节空气罐来调整空气流量；通过调节恒温器来调整挥发性有机物的挥发浓度并可通过气体流量器调整挥发性有机物的挥发流量。光催化反应器所使用的光源和光催化剂显然也可根据研究目的选择使用。光催化剂中包括吸附剂与催化剂的比例协调，因此，可根据不同的实验目的，条件进行不同的光催化降解实验。
以下结合附图对本发明做进一步详细说明。
本发明的研究光催化处理挥发性有机物的装置，按照功能可以划分为挥发性有机物气体发生系统(附图中1-1～1-9部分)、光催化降解反应系统(附图中2-1～2-9部分)和尾气冷凝回收系统(附图中3-1～3-7部分)。
挥发性有机物气体发生系统由恒温器1-2和盛装挥发性有机液体的贮液罐1-3构成。使用恒温器1-2将温度调整到贮液罐1-3中挥发性液体的沸点温度使液体挥发，并开启空气罐1-1通过空气流量控制阀1-5控制调整空气进口1-4进入贮液罐1-3的空气流量，将贮液罐1-3挥发气体通过挥发气体管1-7移送至气体流量控制器1-6控制气体流量。气体流量控制器1-6设置有多个流量控制开关供调整多种混合气体进行同时控制，多余气体通过多余气体排出口1-9排出。贮液罐1-3中安插有温度计1-8观察温度变化。挥发性有机物经气体流量控制器1-9调整之后通过光催化反应器的进气口2-5进入光催化反应器2-2。
光催化反应器2-2是作为光催化降解反应系统中的主体，安置在反应器托盘2-1上。光催化反应器2-2的光源2-6设置于光催化反应器2-2的中央，光源2-6的周围由填充有小球形光催化剂的蛇形石英管2-3盘旋环绕，在最大范围光源均匀照射石英管中光催化剂产生高氧化活性基团，再与通过石英管通路的挥发性有机气体进行氧化降解反应使被吸附在催化剂表面的挥发性有机物快速降解为无害的二氧化碳和水等无机物。由于本发明的装置是为了研究光催化与挥发性有机物之间的协同效应，因此，光催化反应器中的光源是可更换的。例如，除可更换为常用的紫外线光源之外，还可以更换成不同光波段的光源进行实验。蛇形石英管中吸附剂负载二氧化钛的光催化剂也可以根据不同的研究目的进行更换。
未得到完全氧化降解的剩余挥发性有机气体通过出气口2-9经挥发气体管2-7与冷凝液化器入口3-3进入冷凝液化器3-2。光催化反应器2-2的进气口2-5和出气口2-9分别设置了第一采样口2-4和第二采样口2-8，可定时进行采样分析。
尾气冷凝回收反应系统是利用热交换原理，使剩余气体通过冷凝为液体进行回收。具体地如图1所示，尾气冷凝回收反应系统中的冷凝液化器3-2内的通气道周围设有用于冷却的蛇形冷凝管3-5，蛇形冷凝管3-5的两端分别连接恒温冷凝箱3-4的出水口和进水口，冷凝液化器内的通气道下方为滴液容器3-7。本实施例中的冷凝液化器是安装在控制架3-1上。光催化反应器的出气口2-9将剩余气体通过蛇形冷凝管3-5冷却凝结为液体回收于滴液容器3-7中。冷凝循环管3-6中冷却循环水由恒温冷凝箱3-4提供。
本发明的装置可供研究人员根据不同条件与实验目的而灵活地运用，并且能得出比较满意的实验结果。
以上所述只是为了更清楚地对本发明作详细描述，而不是对本发明作任何形式上的限制。本领域技术人员在不脱离本发明技术范围的情况下，利用上述揭示的方法对本发明所作的变动和修改，均属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种研究光催化处理挥发性有机物的装置，包括：
盛装挥发性有机液体的贮液罐置于恒温器之上，贮液罐中设有进气口和出气口以及温度计，进气口与空气罐连接，出气口连接气体流量控制器的进气口，气体流量控制器的出气口连接光催化反应器的进气口和第一采样口，气体流量控制器设置有多个流量控制开关；
光催化反应器内设有可更换的光源，光源周围盘旋环绕石英管，石英管内填充有光催化剂，石英管的两端分别为光催化反应器的进气口和出气口，光催化反应器的进气口与气体流量控制器的出气口相连接，光催化反应器的出气口连接冷凝液化器入口和第二采样口；
冷凝液化器内的通气道周围设有用于冷却的冷凝管，冷凝管的两端分别连接恒温冷凝箱的出水口和进水口，冷凝液化器内的通气道下方为滴液容器。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，贮液罐的进气口与空气罐之间设有空气流量控制阀。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，贮液罐的出气口通过挥发气体管连接气体流量控制器的进气口。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，气体流量控制器的一端设有多余气体排出口。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，光催化反应器为有机玻璃制作，填充光催化剂的石英管为纯度99.999％的石英材质制作而成，透光率为90％。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，光催化剂为活性炭与天然沸石以重量比2:1的比例掺杂水玻璃成型直径4cm的小球状，并负载纳米二氧化钛制作而成。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，光催化反应器的出气口通过挥发气体管连接冷凝液化器入口和第二采样口。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，冷凝管的两端分别通过冷凝循环管连接恒温冷凝箱的出水口和进水口。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105032388A (zh) * 2015-07-21 2015-11-11 河北科技大学 一种污泥活性炭负载TiO2的复合光催化剂及其应用
CN106237841A (zh) * 2016-08-25 2016-12-21 北京航天环境工程有限公司 有机废气处理系统
CN106237840A (zh) * 2016-08-25 2016-12-21 北京航天环境工程有限公司 Voc废气处理系统
CN106422765A (zh) * 2016-12-01 2017-02-22 青岛农业大学 一种光催化去除空气中挥发性有机物的装置及方法
CN106914131A (zh) * 2017-03-20 2017-07-04 东莞大州电子材料有限公司 一种挥发性有机化合物处理装置
CN111760452A (zh) * 2020-06-29 2020-10-13 盐城工学院 一种光催化臭氧协同催化降解挥发性有机气体性能测试的实验装置及其运行工艺

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1718273A (zh) * 2004-07-06 2006-01-11 陈怡蓉 全氟化合物废气加强处理系统
CN1883773A (zh) * 2005-06-24 2006-12-27 泉耀科技股份有限公司 以光触媒处理挥发性有机化合物、氮氧化物、硫氧化物的系统
JP2008272638A (ja) * 2007-04-26 2008-11-13 Jdc Corp 処理装置
CN102614778A (zh) * 2012-04-17 2012-08-01 重庆大学 一种研究光催化降解voc的模拟装置
CN202876798U (zh) * 2012-10-09 2013-04-17 天津大学 实验室用一体化气相光催化反应器
CN103721513A (zh) * 2013-12-29 2014-04-16 孙金魁 挥发性气体处理系统及其方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1718273A (zh) * 2004-07-06 2006-01-11 陈怡蓉 全氟化合物废气加强处理系统
CN1883773A (zh) * 2005-06-24 2006-12-27 泉耀科技股份有限公司 以光触媒处理挥发性有机化合物、氮氧化物、硫氧化物的系统
JP2008272638A (ja) * 2007-04-26 2008-11-13 Jdc Corp 処理装置
CN102614778A (zh) * 2012-04-17 2012-08-01 重庆大学 一种研究光催化降解voc的模拟装置
CN202876798U (zh) * 2012-10-09 2013-04-17 天津大学 实验室用一体化气相光催化反应器
CN103721513A (zh) * 2013-12-29 2014-04-16 孙金魁 挥发性气体处理系统及其方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王丽萍等: "挥发性有机物净化技术", 《大气污染控制工程》 *
陆建刚等: "光催化氧化法净化VOC", 《大气污染控制工程实验》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105032388A (zh) * 2015-07-21 2015-11-11 河北科技大学 一种污泥活性炭负载TiO2的复合光催化剂及其应用
CN106237841A (zh) * 2016-08-25 2016-12-21 北京航天环境工程有限公司 有机废气处理系统
CN106237840A (zh) * 2016-08-25 2016-12-21 北京航天环境工程有限公司 Voc废气处理系统
CN106422765A (zh) * 2016-12-01 2017-02-22 青岛农业大学 一种光催化去除空气中挥发性有机物的装置及方法
CN106914131A (zh) * 2017-03-20 2017-07-04 东莞大州电子材料有限公司 一种挥发性有机化合物处理装置
CN111760452A (zh) * 2020-06-29 2020-10-13 盐城工学院 一种光催化臭氧协同催化降解挥发性有机气体性能测试的实验装置及其运行工艺

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