CN106582274A - 一种光助电化学催化氧化油烟的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光助电化学催化氧化油烟的装置及方法，装置包括喷淋塔外壳、电解液循环系统，喷淋塔外壳的底部设置有烟气入口，顶部设置有烟气出口，喷淋塔外壳内固定有紫外光灯和石英管；电解液循环系统包括电解反应器、循环泵、补料箱、喷淋头，所述电解反应器包括阳极电极板和阴极电极板，电解反应器连接有供电系统，并由其供电；所述喷淋头为若干个，设置于喷淋塔外壳内顶部，并通过管路与电解反应器连接；所述循环泵设置于电解反应器与喷淋头连接的管路上；所述补料箱上开设有进料口，用于补充原料氯化钠，补料箱的出口和电解反应器与循环泵连接的管路相连。本发明具有结构简单，原料廉价，能耗低，材料更换周期长，对环境无污染等特点。

Description

一种光助电化学催化氧化油烟的装置和方法
技术领域
本发明属于餐饮油烟中高级氧化法催化氧化油烟的研究领域，涉及小型、中型、大型商业餐馆油烟的光助电化学催化氧化净化方法和装置。
背景技术
中式不同烹饪体系的餐馆的在营业期间的PM2.5瞬时排放质量浓度高达11mg/m3,数量浓度排放因子在1012-1014#/min，经过市场上的油烟净化设备净化后，其排放浓度仍然在100-600ug/m3。目前国家饮食行业排放标准(GB18483-2001)中，只对大中小型餐馆的最高排放浓度和油烟净化设备的去除效率做出规定，而没有对排放颗粒物的数量浓度做出规定。一些地区已经开始重视油烟对环境的危害，例如上海、天津都已经制定了更为严格的地方标准控制油烟排放规定。
烹饪过程中产生的油烟由亚微米级颗粒物和气态污染物组成，这些颗粒物的粒径较小，通常在200nm以内，其数量占据总数量排放浓度的80％以上。光催化是近几年来较为热门的技术手段，其较低的能耗和对有机污染物的良好深度氧化效果，被视为一种极具前途的技术。但是光催化由于催化效率低，催化剂在复杂污染物条件下容易中毒和失效，而电化学氧化技术因无需添加氧化还原剂、反应条件可控性较强等特点，被称作环境友好型处理技术，但是以往的光催化和电化学结合手段都是以电辅助光催化，这种组合弱化了电化学的氧化能力，单一的利用电场降低光催化的电子-空穴复合率。鉴于以上，本发明提供一种光助电化学催化氧化油烟的方法和装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种光助电化学催化氧化油烟的装置和方法，以实现能净化餐饮油烟污染物的目的，且能耗较低。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种光助电化学催化氧化油烟的装置，包括喷淋塔外壳、电解液循环系统，其中，
所述喷淋塔外壳的底部设置有烟气入口，顶部设置有烟气出口，喷淋塔外壳内固定有紫外光灯和石英管；
所述电解液循环系统包括电解反应器、循环泵、补料箱、喷淋头，所述电解反应器包括阳极电极板和阴极电极板，电解反应器连接有供电系统，并由其供电；所述喷淋头为若干个，设置于喷淋塔外壳内顶部，并通过管路与电解反应器连接；所述循环泵设置于电解反应器与喷淋头连接的管路上；所述补料箱上开设有进料口，用于补充原料氯化钠，补料箱的出口和电解反应器与循环泵连接的管路相连。
所述喷淋塔外壳的底部设置有在线盐度计、在线PH检测计，在线盐度计、在线PH检测计均与位于喷淋塔外壳外的控制箱连接，控制箱与设置于补料箱的出口处的电动阀连接。
所述石英管固定在喷淋塔外壳内的顶部，位于喷淋塔外壳的中心位置；所述紫外光灯位于石英管中。
所述烟气入口连接设置于喷淋塔外壳内的烟气管，烟气管上设置有若干个曝气头。
优选的，所述阳极电极板为Ti/RuO2-Pt电极；阴极电极板为不锈钢电极。
优选的，所述紫外光灯为波长<400nm的紫外光灯。
优选的，所述曝气头和喷淋头为选耐腐蚀、耐光腐蚀材质。
优选的，所述循环泵为耐腐蚀泵。
优选的，所述供电系统为交流单相220V±10％，50±1HZ。
本发明的原理是：在电解反应器中的氯化钠溶液通过阳极的反应生成氯气，氯气水解成次氯酸，一部分次氯酸与污染物反应后又生成氯离子，变成氯化钠溶液，形成循环。另外部分次氯酸在吸收紫外光后，分裂成羟基和氯自由基，氧化烟气的污染物。另外电解液中的溶氧也在阴极作用下生成双氧水，对污染物进行氧化。
一种光助电化学催化氧化油烟的方法，包括以下步骤：
(1)在喷淋氧化塔之前，烟气经过风机加压，在曝气头布气后先与电解液充分接触，部分污染物溶于电解液，被次氯酸氧化，同时烟气给电解反应器中的电解液供氧，在阴极生成过氧化氢；烟气在逸出溶液后，在喷雾区与电解液充分接触，在紫外灯的作用下，电解液中的剩余污染物以及逸出烟气的污染物被次氯酸、氯自由基；羟基自由基等活性物质充分氧化，变成二氧化碳和水；氯自由基和次氯酸在氧化污染物后重新变成氯离子回到电解反应器，开始新一轮的循环；
(2)供电及控制系统与风机处于同开同闭关联，进料箱中为氯化钠的饱和溶液及PH调节液，控制系统接收在线盐度计的输出信号，通过控制进料箱来控制系统的电解质浓度和PH值。
有益效果：本发明中的油烟净化设备，对油烟中的污染物进行深度氧化，将其转换成无害气体排放。与其他技术相比，本发明将光催化与电化学技术相结合，适用于各种商业餐饮油烟净化处理，具有结构简单，原料廉价，能耗低，材料更换周期长，对环境无污染等特点。
附图说明
图1为本发明油烟净化设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1，一种光助电化学催化氧化油烟的装置，包括喷淋塔外壳1、电解液循环系统，其中，喷淋塔外壳1的底部设置有烟气入口，顶部设置有烟气出口，烟气入口和烟气出口设置于喷淋塔外壳1的相对的侧面，烟气入口连接设置于喷淋塔外壳1内的烟气管，烟气管上设置有若干个曝气头7；喷淋塔外壳1内固定有紫外光灯2和石英管3；电解液循环系统包括电解反应器4、循环泵6、补料箱12、喷淋头10，所述电解反应器包括阳极电极板8和阴极电极板9，电解反应器4连接有供电系统5，并由其供电；所述喷淋头10为若干个，设置于喷淋塔外壳1内顶部，并通过管路与电解反应器4连接；所述循环泵6设置于电解反应器4与喷淋头10连接的管路上；所述补料箱12上开设有进料口13，用于补充原料氯化钠，补料箱12的出口和电解反应器4与循环泵6连接的管路相连。喷淋塔外壳1的底部设置有在线盐度计14、在线PH检测计15，在线盐度计14、在线PH检测计15均与位于喷淋塔外壳1外的控制箱11连接，控制箱11与设置于补料箱12的出口处的电动阀16连接。
石英管3固定在喷淋塔外壳1内的顶部，位于喷淋塔外壳1的中心位置；所述紫外光灯2位于石英管3中。
作为优选方案，阳极电极板8为Ti/RuO2-Pt电极；阴极电极板9为不锈钢电极；紫外光灯2为波长<400nm的紫外光灯；曝气头7和喷淋头10为选耐腐蚀、耐光腐蚀材质；循环泵11为耐腐蚀泵；供电系统5为交流单相220V±10％，50±1HZ。
使用本发明的设备脱除油烟中细颗粒物和气体污染物的方法，包括以下步骤：
在喷淋氧化塔之前，烟气经过风机加压，在曝气头布气后先与电解液充分接触，电解质的浓度维持在5g/L，部分污染物溶于电解液，被次氯酸氧化，同时烟气给电解液供氧，在阴极生成过氧化氢，电解反应器的电极板电流密度采用30mA/cm3。烟气在逸出溶液后，在喷雾区与电解液充分接触，在紫外灯的作用下，电解液中的剩余污染物以及逸出烟气的污染物被次氯酸、氯自由基。羟基自由基等活性物质充分氧化，变成二氧化碳和水。氯自由基和次氯酸等在氧化污染物后重新变成氯离子回到电解反应器，开始新一轮的循环，系统的PH通过补料系统控制在3左右。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种光助电化学催化氧化油烟的装置，其特征在于：包括喷淋塔外壳(1)、电解液循环系统，其中，
所述喷淋塔外壳(1)的底部设置有烟气入口，顶部设置有烟气出口，喷淋塔外壳(1)内固定有紫外光灯(2)和石英管(3)；
所述电解液循环系统包括电解反应器(4)、循环泵(6)、补料箱(12)、喷淋头(10)，所述电解反应器包括阳极电极板(8)和阴极电极板(9)，电解反应器(4)连接有供电系统(5)，并由其供电；所述喷淋头(10)为若干个，设置于喷淋塔外壳(1)内顶部，并通过管路与电解反应器(4)连接；所述循环泵(6)设置于电解反应器(4)与喷淋头(10)连接的管路上；所述补料箱(12)上开设有进料口(13)，用于补充原料氯化钠，补料箱(12)的出口和电解反应器(4)与循环泵(6)连接的管路相连。
2.根据权利要求1所述的光助电化学催化氧化油烟的装置，其特征在于：所述喷淋塔外壳(1)的底部设置有在线盐度计(14)、在线PH检测计(15)，在线盐度计(14)、在线PH检测计(15)均与位于喷淋塔外壳(1)外的控制箱(11)连接，控制箱(11)与设置于补料箱(12)的出口处的电动阀(16)连接。
3.根据权利要求1所述的光助电化学催化氧化油烟的装置，其特征在于：所述石英管(3)固定在喷淋塔外壳(1)内的顶部，位于喷淋塔外壳(1)的中心位置；所述紫外光灯(2)位于石英管(3)中。
4.根据权利要求1所述的光助电化学催化氧化油烟的装置，其特征在于：所述烟气入口连接设置于喷淋塔外壳(1)内的烟气管，烟气管上设置有若干个曝气头(7)。
5.根据权利要求1所述的光助电化学催化氧化油烟的装置，其特征在于：所述阳极电极板(8)为Ti/RuO2-Pt电极；阴极电极板(9)为不锈钢电极。
6.根据权利要求1或3所述的光助电化学催化氧化油烟的装置，其特征在于：所述紫外光灯(2)为波长<400nm的紫外光灯。
7.根据权利要求4所述的光助电化学催化氧化油烟的装置，其特征在于：所述曝气头(7)和喷淋头(10)为选耐腐蚀、耐光腐蚀材质。
8.根据权利要求1所述的光助电化学催化氧化油烟的装置，其特征在于：所述循环泵(11)为耐腐蚀泵。
9.根据权利要求1所述的光助电化学催化氧化油烟的装置，其特征在于：所述供电系统(5)为交流单相220V±10％，50±1HZ。
10.一种光助电化学催化氧化油烟的方法其特征在于：包括以下步骤：
(1)在喷淋氧化塔之前，烟气经过风机加压，在曝气头布气后先与电解液充分接触，部分污染物溶于电解液，被次氯酸氧化，同时烟气给电解反应器中的电解液供氧，在阴极生成过氧化氢；烟气在逸出溶液后，在喷雾区与电解液充分接触，在紫外灯的作用下，电解液中的剩余污染物以及逸出烟气的污染物被次氯酸、氯自由基；羟基自由基等活性物质充分氧化，变成二氧化碳和水；氯自由基和次氯酸在氧化污染物后重新变成氯离子回到电解反应器，开始新一轮的循环；
(2)供电及控制系统与风机处于同开同闭关联，进料箱中为氯化钠的饱和溶液及PH调节液，控制系统接收在线盐度计的输出信号，通过控制进料箱来控制系统的电解质浓度和PH值。
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