CN105597528A - 一种废气净化装置及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废气净化装置，包括壳体，所述壳体内沿着气体流动方向依次设置有紫外灯组和多功能复合催化剂层，所述多功能复合催化剂层至少包括一层多功能复合催化剂，所述多功能复合催化剂包括分子筛载体、TiO₂和过渡金属氧化物，所述TiO₂和过渡金属氧化物负载在所述分子筛载体上。该装置结构简单、设备和工程造价成本低，应用广泛；本发明还公开了一种废气净化工艺，该净化工艺净化效率高，无副产物，反应条件温和，能耗和运行成本低。

Description

一种废气净化装置及工艺

技术领域

本发明属于废气净化材料领域，具体涉及一种废气净化装置及工艺。

背景技术

随着我国工业和经济的快速发展，挥发性有机化合物(VOCs)和恶臭已成为我国城市大气污染的主要因素之一，是我国重点城市群和重点区域大气复合污染的重要前驱物，严重破坏大气环境和危害人类健康。VOCs与大气环境气溶胶颗粒物(如PM2.5等)、雾霾和光化学烟雾等形成密切相关，所形成新污染物难以自然分解，危害更为持久。近期我国大面积持久爆发的雾霾天气严重影响人们的生活和工作、极大损害民众健康，并引发社会的恐慌和强烈不满，甚至引起全世界的广泛关注。VOCs和恶臭气体不仅大量来源于汽车制造、包装印刷、装备制造、电子制造、家具制造以及生物制药等众多工业生产过程，也广泛存在于室内人居环境和人类活动过程。许多VOCs(如苯系物和卤代烃等)和恶臭气体毒性极强，能通过呼吸道和皮肤进入人体，造成呼吸、血液、肝脏等系统和器官病变，是白血病等诸多疾病的重要诱因。由于VOCs和恶臭对大气环境和人类健康的严重危害，我国各级环保部门积极应对，制定防治规划和行业排放标准来削减VOCs排放。2012年底环保部出台的《重点区域大气污染防治“十二五”规划》中明确把VOCs列为重点控制对象；上海市、广东省和深圳市分别出台半导体和家具制造等五个行业的VOCs排放标准。2015年8月国家已将包装印刷和石油化工两大行业将作为首批VOCs排污费征收试点行业。VOCs和恶臭涉及行业众多、种类更繁多、成分更复杂、毒性更强，目前缺乏高效、经济和稳定的VOCs和恶臭治理方法。随着污染源和污染物成分的复杂化、污染排放量的加大，传统技术的效率低、二次污染、腐蚀设备、工艺复杂、投资大、运行费用高等缺点逐渐显露出来。为克服这些缺点，研究、开发新型简易空气污染净化工艺技术及材料尤为紧迫。

“十三五”期间，国家将加大环境治理力度，以提高环境质量为核心，实行最严格的环境保护制度，深入实施大气防治行动计划，为适应日益严格的环保要求，近年来国内研究开发出一些新型废气处理工艺，但仍然存在效率低下、结构复杂、运行能耗高诸多缺陷。

中国发明专利CN201220464758.7公开了一种应用高能光解催化技术处理有机废气的装置，虽然具备一定净化功效，但是结构复杂，无法保证残余臭氧污染问题，净化路径较为单一。中国发明专利CN102600692A本发明公开一种工业有机废气的净化处理装置，本发明包括顺次连接的高能离子净化器、光触媒净化设备、喷淋净化塔，高能离子净化器连接废气进入管；废气通过高能离子净化器，所含的异味分子发生化学反应，生成水和其他无毒无味分子，从而实现净化作用；接下来，利用光触媒净化设备对等离子分解后废气彻底降解成CO₂和H₂O，最后利用喷淋净化塔，采用喷淋药剂和加药方式，主要去除废气中的无机气体，从而实现最终的净化达标排放。中国发明专利CN104190433A发明公开了一种用于挥发性有机废气处理的催化臭氧氧化催化剂及其制备方法和应用，催化臭氧氧化催化剂，由载体和活性组分组成，所述载体为氧化铝、氧化硅、沸石或陶瓷球；所述活性组分由氧化锰与助剂组成，所述助剂为铁、镍、钴、铬和钒中的至少一种元素的氧化物。中国发明专利CN103537179A提出了一种光催化臭氧氧化去除废气的方法，包括：废气经过热交换器；将经过热交换器的所述废气进入光催化区；将经过光催化器的所述废气进入臭氧氧化区；将经过臭氧氧化区的气体经过还原区，在150-200℃还原；经过还原后的气体即为清洁气体；所述清洁气体即可向空中排放。中国发明专利CN101366966公开了一种恶臭气体净化处理的方法及装置，通过优化集成紫外光催化和臭氧氧化技术，以适应不同浓度和成分的恶臭气体的处理。废气先进入喷淋系统进行水洗或药洗，然后经除雾装置过滤干燥进入紫外光催化和臭氧氧化系统，最后由顶部排空。中国发明专利CN102941005A公开一种处理复杂工业有机废气的一体化物理化学净化方法及设备与应用。该处理有机废气的一体化净化方法包括静电除尘、光催化氧化和臭氧氧化吸附协同深度氧化三个步骤。实现该方法的设备包括依次连接的用于收集气体的集气罩、反应箱体和用于抽出气体的风机；按照气体的走向，反应箱体内依次设置有静电除尘器、光催化反应装置、臭氧发生器和吸附床层。

由于现有技术中的废气处理工艺及设备对于当前室内空气及工业废气的净化存在效率低下、功能单一，且工艺复杂，运行能耗高等问题，因此，有必要开发一种新的废气净化装置及工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种废气净化装置，该装置效率高，结构简单、功能多，设备造价成本低。

本发明的目的还在于提供一种废气净化工艺，该废气净化工艺，工艺简洁，运行成本低。

本发明的第一个目的是通过以下技术方案来实现的：一种废气净化装置，包括壳体，所述壳体内沿着气体流动方向依次设置有紫外灯组和多功能复合催化剂层，所述多功能复合催化剂层至少包括一层多功能复合催化剂，所述多功能复合催化剂包括分子筛载体、TiO₂和过渡金属氧化物，所述TiO₂和过渡金属氧化物负载在所述分子筛载体上。

本发明所述的TiO₂负载量优选为1～30％，所述的过渡金属氧化物的负载量优选为0.05～10％。

进一步的，本发明所述的TiO₂负载量优选为10～20％，所述的过渡金属氧化物的负载量为3～8％。

所述的过渡金属氧化物包括含Cu、Mn、Co、Ni、Ce、Zn和Fe的过渡金属氧化物中的一种或几种。

所述分子筛载体包括但不限于粉末状、球状、柱状或蜂窝状。

所述分子筛载体为粉末状时，所述分子筛载体上负载过渡金属氧化物和TiO₂制成粉末状催化剂后，能涂覆到蜂窝载体、过滤网或发泡金属网上制备成整体式催化剂，也能添加黏合剂后造粒成型。

所述的多功能复合催化剂优选通过以下方法制备获得：

(1)选取过渡金属盐前驱体，制备过渡金属盐前驱体溶液，在搅拌状态下，将分子筛载体倒入所述过渡金属盐前驱体溶液中，制得浑浊液；

(2)在所述浑浊液中加入钛酸丁酯、浓酸、乙酰类有机溶剂，搅拌后，制得A溶液；

(3)取无水乙醇，加入去离子水，混匀，制得B溶液；

(4)将B溶液加到A溶液中，剧烈搅拌混匀，形成稳定的溶胶体系；

(5)将步骤(4)中的溶胶体系放置陈化，溶胶体系经陈化后胶粒之间缓慢聚合，TiO₂和过渡金属氧化物同时在分子筛载体上原位生长，形成三维空间网络结构的凝胶，然后烘干和焙烧后，制得多功能复合催化剂。

在该多功能复合催化剂的制备过程中：

步骤(1)中所述的过渡金属盐前驱体优选为包含Cu、Mn、Co、Ni、Ce、Zn和Fe过渡金属中的一种或多种的硫酸盐、硝酸盐、醋酸盐或氯化物。

步骤(1)中采用无水乙醇制备过渡金属盐前驱体溶液，其中过渡金属盐前驱体与无水乙醇的用量关系根据溶解度和载体对无水乙醇吸收性能确定，所述无水乙醇与分子筛的体积质量比为3～8mL：1g。

步骤(1)中过渡金属盐前驱体与分子筛载体的用量关系根据具体制备催化剂的负载量计算确定，过渡金属盐前驱体质量m优选为m＝[(0.05～10％)×m_{分 子筛载体质量}×M_{过渡金属盐前驱体分子量}×n_{金属氧化物中金属原子个数}]/(M_{过渡金属氧化物分子量}×n_{过渡金属盐前驱体中金属原 子个数})。

步骤(2)中所述钛酸丁酯用量根据负载的TiO₂量确定，钛酸丁酯的体积用量V优选为[(1～30％)×m_{分子筛载体质量}×M_{钛酸丁酯分子量}]/(M_{二氧化钛分子量}×ρ_钛酸丁酯)。

步骤(2)中所述钛酸丁酯与所述浓酸、乙酰类有机溶剂的体积比为：10～150:1～5:1。

所述的浓酸为浓盐酸和/或浓硝酸，所述的乙酰类有机溶剂优选为乙酰乙酸或乙酰丙酮。

步骤(3)中无水乙醇和去离子水的体积比优选为1～3.5：1。

步骤(4)中所述B溶液与所述A溶液的体积比优选为1：3～20。

步骤(5)中烘干温度优选为60～150℃，烘干时间优选为1～6h；焙烧温度优选为300～800℃，焙烧时间优选为1～5h。

采用本发明方法制备获得的多功能环境净化复合材料，过渡金属氧化物和TiO₂在分子筛载体上高度分散，比表面积大，不仅吸收紫外光产生良好的光催化氧化活性，同时还能高效分解臭氧并利用臭氧分解产生活性氧化污染物，并实现光催化氧化与臭氧催化氧化协同净化污染物。

其中过渡金属氧化物还能促进TiO₂高度分散并作为臭氧分解和利用的活性中心，高度分散的TiO₂作为光催化活性的活性中心。

进一步的，上述多功能环境催化复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)将过渡金属盐前驱体溶解到无水乙醇，制得过渡金属盐前驱体溶液；

(2)在搅拌状态下，将分子筛载体倒入上述前驱体溶液，制得浑浊液；

(3)在上述浑浊液中加入酞酸丁酯、浓硝酸和/或浓盐酸、乙酰乙酸或乙酰丙酮，搅拌30～90min，制得A溶液；

(4)将一定量的无水乙醇、去离子水充分混合，制得B溶液；

(5)将B溶液逐滴加入A溶液，剧烈搅拌混合，形成稳定的溶胶体系；

(6)放置陈化1～10h，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，TiO₂和过渡金属在载体上原位生长，形成三维空间网络结构的凝胶，然后在60～150℃下烘1～6h；

(7)将干燥的催化剂置于马弗炉，在300～800℃条件下焙烧1～5h。

本发明的第二个目的是通过以下技术方案来实现的：一种废气净化工艺，包括以下步骤：将复合空气污染物通入上述废气净化装置中，所述复合空气污染物进入壳体后先在紫外灯组的作用下进行光催化降解，光催化降解后的产物继续经过多功能复合催化剂层，在紫外灯组和紫外灯组照射产生的臭氧的作用下进行光催化和臭氧催化协同净化，使复合空气污染物净化完全，生成无毒的二氧化碳和水，且无副产物产生。

所述的紫外灯组至少包括一个紫外灯，所述紫外灯为能够产生185nm波长紫外线的紫外灯，所述紫外灯能直接分解气体污染物，产生臭氧氧化剂，并能作为光催化反应的光源。

作为本发明的一种优选的具体实施方式，含有挥发性有机气体、恶臭、细菌病毒等复合空气污染物的气体，可以在抽风机或鼓风机作用下进入净化系统。废气经过光解后，残余废气经过复合光催化剂网，在光催化作用下进一步被氧化分解，同时臭氧副产物被完全催化消除并利用其产生的高活性物种强化污染物降解。最终污染物在常温下被高效摧毁、完全氧化为无毒CO₂和水，且过程无副产物排放。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明废气净化装置效率高，净化系统产生的大量高能光子、活性氧与多效催化剂的协同作用，大大提高了污染物的降解速率，存在诸多高级氧化过程，不仅提高了净化效率，而且能够克服传统方法单一技术或过程的弊端；

(2)本发明废气净化装置能将臭氧副产物的化害为利，过渡金属掺杂的分子筛负载型TiO₂复合光催化剂，能完全催化分解高能紫外灯产生的臭氧副产物，同时利用臭氧催化分解过程产生的高活性物种强化污染物降解，化害为利，变废为宝；

(3)本发明废气净化装置结构简单、设备/工程造价成本低，净化系统核心部件仅仅有高能紫外灯和多效催化层构成，可模块化设计、结构简单、造价成本低；

(4)本发明废气净化装置应用广泛，存在多种高级氧化过程，杀菌、除味、降解VOCs一体化，不仅能够净化气体污染物(VOCs和恶臭)，也能够杀灭空气中细菌，能够同时高效地摧毁空气中复合污染物，不仅能够应用于工业废气治理，而且非常适合室内环境；

(5)本发明废气净化工艺反应条件温和、能耗和运行成本低，在室温条件下即可反应，无需辅助加热，极大程度上节约能源，扭转了传统技术的高温、高能耗、高运行成本的局面；设备使用便利，占地面积小，运行安全可靠、安装环境无特殊要求。

附图说明

图1是本发明实施例1中制备的多功能环境催化净化材料的TEM图；

图2是本发明实施例1、3-5中的废气净化装置，其中1进气端，2高能紫外灯组，3多效催化剂层，4出气端；

图3是本发明实施例2中的应用于工业废气领域的示意图；其中5为风机、6为废气输送管道，7为调节阀，8为过滤器或除尘器，9为本发明中的废气净化装置，10为烟囱；

图4是实施案例5中不同活性组分过渡金属氧化物修饰的分子筛负载型TiO₂复合光催化剂上降解苯的净化效率和矿化率图。

具体实施方式

实施例1

如图2所示，本实施例提供的废气净化装置，包括壳体，壳体内沿着气体流动方向(从进气端1到出气端4)依次设置有紫外灯组2和多功能复合催化剂层3，多功能复合催化剂层3至少包括一层多功能复合催化剂，多功能复合催化剂包括分子筛载体、TiO₂和过渡金属氧化物，TiO₂和过渡金属氧化物负载在分子筛载体上。

本实施例中TiO₂负载量为20％，过渡金属氧化物的负载量为1％，过渡金属氧化物为MnO₂。

该多功能复合催化剂通过以下原位生长方法制备获得：

(1)根据所需负载量，用200mL无水乙醇溶解0.846g醋酸锰(四水合乙酸锰)过渡金属盐前驱体，搅拌至溶解；在搅拌状态下，往醋酸锰溶液中倒入30g粉末沸石分子筛，搅拌60min，制得浑浊液；

(2)在浑浊液中加入26mL钛酸丁酯(钛酸四丁酯)，0.5mL浓盐酸，0.25mL乙酰乙酸，充分搅拌60min，制得A溶液；

(3)将8mL乙醇、6mL去离子水充分混合，制得B溶液；

(4)将B溶液逐滴滴加至剧烈搅拌的A溶液中，剧烈搅拌混匀，搅拌速率约为350rpm/min，形成稳定的溶胶体系；

(5)放置陈化12h，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶，然后在100℃下烘6h；将干燥的催化剂置于马弗炉，在400℃条件下焙烧3h，制得所需多功能环境催化净化材料，该多功能复合催化剂包括分子筛载体、TiO₂和过渡金属氧化物，TiO₂和过渡金属氧化物负载在所述分子筛载体上，命名为1％MnO₂-20％TiO₂/分子筛。制得的催化剂高度分散，比表面积高达300m²/g。其TEM图如图1中所示。

采用本实施例废气净化装置的废气净化工艺如下：含微生物、有机污染物(苯及苯系物、醇类、脂类等)废气在引风机的作用下从进气端进入净化系统，首先在高能真空紫外灯照射下被部分氧化成中间产物、CO₂和水，同时在气相空间产生大量高能光子、活性氧、羟基自由基和臭氧等强氧化性物质进一步氧化污染物质，废气经过光解后，残余废气经过复合光催化剂网，在光催化作用下进一步被氧化分解，同时臭氧副产物被完全催化消除并利用其产生的高活性物种强化污染物降解。最终污染物在常温下被高效摧毁、完全氧化为无毒CO₂和水，且过程无副产物产生。

实施例2

净化方式同实施例1相似，不同的是当污染物浓度很高时，通常是用于复杂工业废气或室内污染情况时，且单独的一级净化装置未能完全降解污染物时，将串联一个类似的净化装置，如图3所示，复合空气污染物经过如实施例1中的净化装置过程无法完全净化污染物时，再次经过相似结构的二级净化装置，直至污染物达标排放或完全降解且无副产物及残余臭氧产生。

实施例3

如图2所示，本实施例提供的废气净化装置，包括壳体，壳体内沿着气体流动方向(从进气端1到出气端4)依次设置有紫外灯组2和多功能复合催化剂层3，多功能复合催化剂层3至少包括一层多功能复合催化剂，多功能复合催化剂包括分子筛载体、TiO₂和过渡金属氧化物，TiO₂和过渡金属氧化物负载在分子筛载体上。

本实施例中TiO₂负载量为10％，过渡金属氧化物的负载量为1％，过渡金属氧化物为NiO。

多功能复合催化剂为1％NiO-10％TiO₂/分子筛的原位生长制备方法如下：

(1)根据所需负载量，用100mL无水乙醇溶解0.500g醋酸镍过渡金属盐前驱体，搅拌至溶解；在搅拌状态下，往醋酸锰溶液中倒入15g粉末沸石分子筛，搅拌60min；

(2)加入6.5mL钛酸丁酯，0.7mL浓盐酸，0.25mL乙酰乙酸，充分搅拌60min，制得A溶液；

(3)将12mL乙醇、6mL去离子水充分混合，制得B溶液；

(4)将B溶液滴加至A溶液中，剧烈搅拌混匀，搅拌速率大概是400rpm/min，形成稳定的溶胶体系；

(5)放置陈化12h，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶，然后在150℃下烘1h；将干燥的催化剂置于马弗炉，在500℃条件下焙烧3h，制得所需多功能环境催化净化材料，该多功能复合催化剂包括分子筛载体、TiO₂和过渡金属氧化物，TiO₂和过渡金属氧化物负载在所述分子筛载体上，命名为1％NiO-10％TiO₂/分子筛。

与实施例1不同的是，有机废气参数：废气流量为1000m³/h，浓度为100ppm，催化剂的体积空速为20000h^-1，有机废气由单组分的苯构成，废气温度为25℃左右。采用实施例1中的净化方式，采用多功能复合催化剂为1％NiO-10％TiO₂/分子筛。本实施例中的废气净化效率稳定，始终维持在98％以上，并且无残余臭氧产生。

实施例4

如图2所示，本实施例提供的废气净化装置，包括壳体，壳体内沿着气体流动方向(从进气端1到出气端4)依次设置有紫外灯组2和多功能复合催化剂层3，多功能复合催化剂层3至少包括一层多功能复合催化剂，多功能复合催化剂包括分子筛载体、TiO₂和过渡金属氧化物，TiO₂和过渡金属氧化物负载在分子筛载体上。

本实施例中TiO₂负载量为5％，过渡金属氧化物的负载量为0.5％，过渡金属氧化物为CoO。

多功能复合催化剂0.5％CoO-5％TiO₂/分子筛的原位生长制备方法如下：

(1)根据所需负载量，用75mL无水乙醇溶解0.250g醋酸钴过渡金属盐前驱体，搅拌至溶解；在搅拌状态下，往醋酸锰溶液中倒入15g粉末沸石分子筛，搅拌60min；

(2)加入3.25mL钛酸丁酯，0.5mL浓盐酸，0.25mL乙酰乙酸，充分搅拌60min，制得A溶液；

(3)将10mL乙醇、5mL去离子水充分混合，制得B溶液；

(4)将B溶液滴加至A溶液中，剧烈搅拌混匀，搅拌速率大概是400r/min，形成稳定的溶胶体系；

(5)放置陈化12h，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶，然后在60℃下烘6h；将干燥的催化剂置于马弗炉，在550℃条件下焙烧5h，制得所需多功能环境催化净化材料，该多功能复合催化剂包括分子筛载体、TiO₂和过渡金属氧化物，TiO₂和过渡金属氧化物负载在所述分子筛载体上，命名为0.5％CoO-5％TiO₂/分子筛。

与实施例1不同的是，有机废气参数：废气流量为500m³/h，浓度为10ppm，催化剂的体积空速为80000h^-1，有机废气由苯构成，废气温度为25℃左右。采用实施例1中的净化方式，采用多功能复合催化剂为0.5％CoO-5％TiO₂/分子筛。本实施例中的废气净化效率稳定，始终维持在100％以上，并且无残余臭氧产生。

实施例5

本实施例提供的废气净化装置和废气参数及工艺运行参数同实施例4，不同的是催化剂活性组分M分别为Mn、Cu、Ni、Zn、Ce、Fe，负载量同样为0.5％，催化剂标记为0.5％MOx-5％TiO₂/分子筛(其中M代表Mn、Cu、Ni、Zn、Ce或Fe，x为1～4)，制备方法与实施例4不同的是，各活性成分原料不同，不同过渡金属改性的催化剂降解苯的净化效率和矿化率净化效果见图4。

从图4中可以的得出，活性组分对催化材料净化系统具有较大影响，其中Ni、Mn、Cu净化性能较好，臭氧降解率高的催化剂上相应的净化效率和矿化率也较高，提高臭氧降解率能够提高催化材料的净化性能。

实施例6

本实施例提供的废气净化装置和废气参数及工艺运行参数同实施例4，不同的是催化剂活性组分采用Mn和Cu双组分，MnO₂负载量为0.5％，CuO负载量为0.1％，催化剂标记为0.5％MnO₂-0.1％CuO-5％TiO₂/分子筛，催化剂的制备步骤除步骤(1)外其他同实施例4，具体为根据所需负载量，用75mL无水乙醇溶解0.215g醋酸锰和0.038g醋酸铜过渡金属盐前驱体。

实验结果表明，降解苯的效率为100％，臭氧降解率为100％，矿化率为99％。

同催化剂0.5％MO₂-5％TiO₂/分子筛相比，0.1％CuO进一步提高了催化剂的矿化率，起到调变催化剂性能的作用。

实施例7

本实施例提供的废气净化装置和废气参数及工艺运行参数同实施例4，不同的是催化剂活性组分及其含量不同，本实施例中催化剂活性组分为NiO和TiO₂，其中过渡金属氧化物NiO的负载量为5％，TiO₂负载量为10％。

实施例8

本实施例提供的废气净化装置和废气参数及工艺运行参数同实施例4，不同的是催化剂活性组分及其含量不同，本实施例中催化剂活性组分为ZnO和TiO₂，其中过渡金属氧化物ZnO的负载量为10％，TiO₂负载量为1％。

实施例9

本实施例提供的废气净化装置和废气参数及工艺运行参数同实施例4，不同的是催化剂活性组分及其含量不同，本实施例中催化剂活性组分为CeO₂和TiO₂，其中过渡金属氧化物CeO₂的负载量为0.05％，TiO₂负载量为30％。

以上列举具体实施例对本发明进行说明。需要指出的是，以上实施例只用于对本发明作进一步说明，不代表本发明的保护范围，其他人根据本发明的提示做出的非本质的修改和调整，仍属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种废气净化装置，包括壳体，其特征是：所述壳体内沿着气体流动方向依次设置有紫外灯组和多功能复合催化剂层，所述多功能复合催化剂层至少包括一层多功能复合催化剂，所述多功能复合催化剂包括分子筛载体、TiO₂和过渡金属氧化物，所述TiO₂和过渡金属氧化物负载在所述分子筛载体上。

2.根据权利要求1所述的废气净化装置，其特征是：所述的TiO₂负载量为1～30％，所述的过渡金属氧化物的负载量为0.05～10％。

3.根据权利要求1所述的废气净化装置，其特征是：所述的过渡金属氧化物包括含Cu、Mn、Co、Ni、Ce、Zn和Fe的过渡金属氧化物中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的废气净化装置，其特征是：所述分子筛载体包括但不限于粉末状、球状、柱状或蜂窝状。

5.根据权利要求4所述的废气净化装置，其特征是：所述分子筛载体为粉末状时，所述分子筛载体上负载过渡金属氧化物和TiO₂制成粉末状催化剂后，能涂覆到蜂窝载体、过滤网或发泡金属网上制备成整体式催化剂，也能添加黏合剂后造粒成型。

6.根据权利要求1-5任一项所述的废气净化装置，其特征是：所述的多功能复合催化剂通过以下方法制备获得：

(1)选取过渡金属盐前驱体，制备过渡金属盐前驱体溶液，在搅拌状态下，将分子筛载体倒入所述过渡金属盐前驱体溶液中，制得浑浊液；

(2)在所述浑浊液中加入酞酸丁酯、浓酸和乙酰类有机溶剂，搅拌后，制得A溶液；

(3)取无水乙醇，加入去离子水，混匀，制得B溶液；

(4)将B溶液加入到A溶液中，剧烈搅拌混匀，形成稳定的溶胶体系；

(5)将步骤(4)中的溶胶体系放置陈化，溶胶体系经陈化后胶粒之间缓慢聚合，TiO₂和过渡金属氧化物同时在分子筛载体上原位生长，形成三维空间网络结构的凝胶，然后烘干和焙烧后，制得多功能复合催化剂。

7.根据权利要求6所述的废气净化装置，其特征是：步骤(1)中所述的过渡金属盐前驱体为包含Cu、Mn、Co、Ni、Ce、Zn和Fe过渡金属中的一种或多种的硫酸盐、硝酸盐、醋酸盐或氯化物。

8.根据权利要求6所述的废气净化装置，其特征是：步骤(5)中烘干温度为60～150℃，烘干时间为1～6h；焙烧温度为300～800℃，焙烧时间为1～5h。

9.一种废气净化工艺，其特征是包括以下步骤：将复合空气污染物通入权利要求1-8任一项所述的废气净化装置中，所述复合空气污染物进入壳体后先在紫外灯组的作用下进行光催化降解，光催化降解后的产物继续经过多功能复合催化剂层，在紫外灯组和紫外灯组照射产生的臭氧的作用下进行光催化和臭氧催化协同净化，使复合空气污染物净化完全，生成无毒的二氧化碳和水，且无副产物产生。

10.根据权利要求9所述的废气净化工艺，其特征是：所述的紫外灯组至少包括一个紫外灯，所述紫外灯为能够产生185nm波长紫外线的紫外灯，所述紫外灯能直接分解气体污染物，产生臭氧氧化剂，并能作为光催化反应的光源。