CN106823787A - 一种光催化氧化废气处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光催化氧化废气处理装置，包括壳体以及分别设置在所述壳体两端的进气口和出气口，还包括在壳体内依次设置的过滤模块、光催化氧化模块和活性炭纤维过滤模块，所述光催化氧化模块可拆卸式的设置在壳体内。所述光催化氧化模块包括第一固定板、第二固定板、设置在第一固定板与第二固定板之间的多个反应管以及设置在各反应管内的辐射源，所述多个反应管贯通第一固定板和第二固定板，且沿着流体的流动路径延伸。所述多个反应管的内表面涂覆有光催化材料，且所述内表面设置为波浪形。本发明提供的一种光催化氧化废气处理装置结构简单、气体阻力小、表面积大，不仅可以有效的降低系统的能耗，而且可以提高废气的处理效果。
Description
技术领域
本发明涉及废气处理的技术领域，尤其涉及一种光催化氧化废气处理装置。
背景技术
近年来，随着经济的发展，化工企业大量新起，企业环保投资的力度不够，导致了大量工业有机废气的排放，致使大气环境质量下降，给人体健康带来严重危害，因此需要加大对有机废气的处理。目前，有机废气的处理时普遍采用的是有机废气活性炭吸附处理法、催化燃烧法、催化氧化法、酸碱中和法等，其中，光催化氧化法因其能耗小，效益高，且不会产生二次污染，是一种处理有机挥发性废气较为优异的方法。
光催化氧化法主要通过UV紫外光对光催化剂进行照射，使之产生高能电荷-电子空穴对，并在空气中的水、氧等物质的参与下，使附着于催化剂表面的有机挥发性气体转变为二氧化碳、水以及其他无机小分子物质的过程。
现有技术中的光催化氧化废气处理设备一般包括壳体，设置在壳体内的过滤模块、光触媒模块和紫外灯模块，壳体上设有气体进口和净化后的气体出口，光触媒模块及紫外灯模块间隔设置，并且光触媒模块和紫外灯模块与壳体中的气体流动方向垂直，有机废气由气体进口穿过壳体内的光触媒模块和紫外灯模块，其中的醛类、苯类、氨类、甲醇、碳氢化合物、一氧化碳以及其它VOC类有机物及无机物在光催化氧化的作用下还原成二氧化碳(CO2)、水(H2O)以及其它无毒无害物质，净化后的气体由壳体上的出口排出。上述结构的废气处理装置中，由于光触媒模块和紫外灯模块与壳体中的气体流动方向垂直，从而对气体会产生较大的阻力，需要较大功率的风机才能满足运行的需要，因此，系统的能耗较高。此外，在催化氧化反应过程中，有机废气与催化剂的接触面积一定程度上决定了废气的处理效果。而现有技术中，催化剂一般涂覆在担载体上，为了有大的表面积，担载体会选择为蜂窝状，采用增加担载体的蜂窝数量来增加催化剂的涂覆量，从而增加表面积，但是这种方法也会增加气体的流动阻力，不利于能耗的降低。
发明内容
针对现有技术的上述问题，本发明提供的一种光催化氧化废气处理装置，该废气处理装置结构简单、气体阻力小、表面积大，不仅可以有效的降低系统的能耗，而且可以提高废气的处理效果。
为了解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种光催化氧化废气处理装置，包括壳体以及分别设置在所述壳体两端的进气口和出气口，还包括在所述壳体内依次设置的过滤模块、光催化氧化模块和活性炭纤维过滤模块，其中，所述光催化氧化模块可拆卸式的设置在所述壳体内，
所述光催化氧化模块包括第一固定板、第二固定板、设置在第一固定板与第二固定板之间的多个反应管以及设置在各反应管内的辐射源，所述多个反应管贯通所述第一固定板和第二固定板且沿着流体的流动路径延伸，
所述多个反应管的内表面涂覆有光催化材料，且所述内表面设置为波浪形。
进一步的，所述壳体内至少设置有两个所述光催化氧化模块，且所述光催化氧化模块间隔设置。
进一步的，所述辐射源为一个或多个紫外线灯管，紫外线波长为185nm和254nm，每立方米废气对应的紫外线灯功率为1W。
进一步的，所述紫外线灯管可拆卸的插入所述反应管的中心部位。
进一步的，所述壳体上还设有镇流器，所述镇流器与所述紫外线灯管连接。
优选的，所述壳体的一侧面设有密封门，所述壳体的内部固定有多条与所述光催化氧化模块的第一固定板和第二固定板相配合的卡槽，所述光催化氧化模块通过抽插的方式连接在所述壳体内。
优选的，所述光催化剂材料包含二氧化钛催化剂。
优选的，所述过滤模块靠近所述进气口设置，所述活性炭纤维过滤模块靠近所述出气口设置，所述进气口与所述过滤模块之间设有变频风机。
优选的，所述过滤模块包括过滤外框和设置在所述过滤外框内的不锈钢网，所述不锈钢网上设置有纤维滤料过滤层。
本发明的一种光催化氧化废气处理装置，具有如下有益效果：
1、本发明的光催化氧化废气处理装置包括过滤模块、光催化氧化模块和活性炭纤维过滤模块三级净化模块，集除尘、净化和杀菌为一体。
2、由于所述光催化氧化模块包括第一固定板、第二固定板、设置在第一固定板与第二固定板之间的多个反应管以及设置在各反应管内的辐射源，所述多个反应管贯通所述第一固定板和第二固定板且沿着流体的流动路径延伸，所述多个反应管的内表面涂覆有光催化材料，且所述内表面设置为波浪形。与现有技术相比，本发明的反应管的延伸方向与废气的流动路径平行即同向，因此，可以大大降低废气在壳体内的流动阻力，有利于降低能耗。此外，反应管内表面的波浪形设计一定程度上增加了催化剂的表面积，从而有利于提高废气的净化效果。
3、进一步的，所述壳体内至少设置有两个所述光催化氧化模块，且所述光催化氧化模块间隔设置，废气由前一个光催化氧化模块出来后，可以在两个光催化氧化模块之间的空间内进行重新的气体分配，分配后的废气进一步进入后一个光催化氧化模块，多个光催化氧化模块的设置以及气体的再分配有利于提高废气的净化效果。而当光催化氧化模块可拆卸式的设置在所述壳体内时，还可以根据生产的实际情况，选择放置在壳体内的光催化氧化模块，以利于节约能耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1是本发明实施例1的一种光催化氧化废气处理装置的结构示意图；
图2是本发明实施例1中的光催化氧化模块的局部立体图；
图3是本发明实施例1中的光催化氧化模块的左视图；
图4是本发明实施例1中的十字支架的结构示意图；
图5是本发明实施例1中的壳体的结构示意图一；
图6是本发明实施例1中的壳体的结构示意图二
图7是本发明实施例2中的一种光催化氧化废气处理装置的结构示意图。
图中：1-壳体，2-过滤模块，3-光催化氧化模块，4-活性炭纤维过滤模块，5-变频风机，11-进气口，12-出气口，13-镇流器，14-密封门，15-卡槽，31-第一固定板，32-第二固定板，33-反应管，34-紫外线灯管，35-十字支架，351-带内螺纹的凸台，331-内表面。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例1
本实施例提供一种光催化氧化废气处理装置，该废气处理装置结构简单、气体阻力小、表面积大，不仅可以有效的降低系统的能耗，而且可以提高废气的处理效果。
请参与图1至图3，其中图1为本实施例的一种光催化氧化废气处理装置的结构示意图；图2所示为本实施例中的光催化氧化模块的局部立体图；图3所示为本实施例中的光催化氧化模块的左视图。由图可知，本实施例的光催化氧化废气处理装置包括壳体1，依据气体的流动方向，壳体1的后端设有进气口11，壳体1的前端设有出气口12，待处理的废气由进气口11进入壳体内并经过处理，净化后的气体由出气口12排出。壳体1的形状不受限制，考虑到一般废气的体积流量较大，本实施例优选的，将壳体1的形状设置为长方体，既便于制造也便于安装和运输。
壳体1限制了一个内部空间，由进气口11至出气口12，该内部空间依次设置有过滤模块2、光催化氧化模块3和活性炭纤维过滤模块4。
过滤模块2主要用于去除废气中的尘埃等大颗粒杂质，防止因杂质吸附在辐射源的外表面而降低了辐射强度。本实施例优选的，所述过滤模块2包括过滤外框和设置在所述过滤外框内的不锈钢网，所述不锈钢网上设置有纤维滤料过滤层。
所述光催化氧化模块3包括第一固定板31、第二固定板32、设置在第一固定板31与第二固定板32之间的多个反应管33以及设置在各反应管33内的辐射源，所述多个反应管33贯通所述第一固定板31和第二固定板32且沿着流体的流动路径延伸。
所述多个反应管33的内表面331涂覆有光催化材料，且所述内表面331设置为波浪形。
本实施例中，第一固定板31和第二固定板32之间设置有成阵列的12根反应管33，反应管33的一端穿过第一固定板31，另外一端穿过第二固定板32。在反应管33的进气端头，向反应管内插入辐射源，本实施例优选的，所述辐射源为一个或多个紫外线灯管34，紫外线波长为185nm和254nm，每立方米废气对应的紫外线灯功率为1W。
考虑到紫外线灯管的更换与维修，优选的，所述紫外线灯管可拆卸的插入所述反应管33的中心部位。具体的，如图2至图4所示，在反应管33的进气端头卡设一个十字支架35，该十字支架35的中心设有一个带内螺纹的凸台351，通过旋拧可将带有外螺纹的紫外线灯管34固定至十字支架35上，进而可将紫外线灯管34固定在反应管33内。
光催化材料可以包含二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO2)等半导体催化剂材料，本实施例优选的，所述光催化剂材料包含二氧化钛(TiO2)。二氧化钛(TiO2)可以与粘结剂结合形成光催化涂料，因此能够很好的粘附在反应管33的内表面上。
反应管内表面331设置为波浪形，该波浪形通过在反应管内表面331设置的多个凸起实现，一方面可以增加光催化材料的涂覆表面积，另一方面还可以增加流体的湍动程度，从而可以很好的促进催化氧化反应的进行，有利于提高废气的净化效果。当然，波浪形凸起的高低以及密集程度均会对净化效果产生一定的影响，本实施例对此不作限制。
所述壳体1上还设有镇流器13，所述镇流器13与所述紫外线灯管34连接，用于提供紫外线辐射光。
为了便于维修和更换，所述光催化氧化模块3可拆卸式的设置在所述壳体1内。
作为一种可选的实施方式，所述壳体1的一侧面设有密封门14，所述壳体1的内部固定有多条与所述光催化氧化模块3的第一固定板31和第二固定板32相配合的卡槽15，该卡槽15的位置尽量位于密封门14处，以方便操作，所述光催化氧化模块3通过抽插的方式连接在所述壳体1内。如图5和图6所示，在壳体1的侧面设有密封门14，多个卡槽15分别设置在壳体1的内壁上侧和下侧，需要更换或维修时，打开壳体1的密封门14，向外抽光催化氧化模块3即可将其取出。当然，可以理解的，作为另外一种可选的实施方式，可将壳体1的顶面设为可开启的密封门结构，在壳体1的左右侧面的内壁设置与光催化氧化模块3的第一固定板31和第二固定板32相配合的卡槽15，如此，可以从上部将光催化氧化模块3取出。光催化氧化模块3还可以采用其他的可拆卸方式设置在壳体1内，本实施例对此不做具体限制。
可以理解的，过滤模块2和活性炭纤维过滤模块4也可以采用上述的可拆卸方式设置。
本实施例的光催化氧化废气处理装置工作时，废气经进气口11进入本设备，首先受到过滤模块2的一级净化，其中的粉尘等大颗粒杂质被过滤模块2拦截下来，一级净化后的气体接触到光催化氧化模块3，由于受到第一固定板31的阻挡，气体进行分配并进入反应管33中，在反应管33中，通过紫外光照射在纳米TiO2催化剂上，纳米TiO2催化剂吸收光能产生电子跃进和空穴跃进，经过进一步的结合产生电子-空穴对，并与废气中的水份(H2O)和氧气(O2)反应生成氧化性很强的羟基自由基(OH-)和超氧离子自由基(O2-、O-)，进而能够把各种有机废气如醛类、苯类、氨类、甲醇、碳氢化合物、一氧化碳以及其它VOC类有机物及无机物在光催化氧化的作用下还原成二氧化碳(CO2)、水(H2O)以及其它无毒无害物质，经过净化之后的废气分子被活化降解。此外，高能紫外光束还能裂解废气中细菌的分子键，破坏细菌的核酸(DNA)，而超氧离子自由基(O2-、O-)与氧分子结合可以进一步生产臭氧，被破坏的细菌的核酸再通过臭氧的氧化反应，从而达到净化及杀灭细菌的目的；光催化氧化模块3起到重要的二级净化作用，经过二级净化后的气体在经出气口12排出之前经过活性炭纤维过滤模块4的再次净化和杀菌。
本实施例的光催化氧化废气处理装置具有如下的有益效果：
本发明的光催化氧化废气处理装置包括过滤模块、光催化氧化模块和活性炭纤维过滤模块三级净化模块，集除尘、净化和杀菌为一体；由于所述光催化氧化模块包括第一固定板、第二固定板、设置在第一固定板与第二固定板之间的多个反应管以及设置在各反应管内的辐射源，所述多个反应管贯通所述第一固定板和第二固定板且沿着流体的流动路径延伸，所述多个反应管的内表面涂覆有光催化材料，且所述内表面设置为波浪形。与现有技术相比，本发明的反应管的延伸方向与废气的流动路径平行即同向，因此，可以大大降低废气在壳体内的流动阻力，有利于降低能耗。此外，反应管内表面的波浪形设计一定程度上增加了催化剂的表面积，从而有利于提高废气的净化效果。
实施例2
本实施例的一种光催化氧化废气处理装置包括壳体1以及分别设置在所述壳体1两端的进气口11和出气口12，该废气处理装置还包括在所述壳体1内依次设置的过滤模块2、光催化氧化模块3和活性炭纤维过滤模块4，其中，所述光催化氧化模块3可拆卸式的设置在所述壳体1内。所述光催化氧化模块3包括第一固定板31、第二固定板32、设置在第一固定板31与第二固定板32之间的多个反应管33以及设置在各反应管33内的辐射源，所述多个反应管33贯通所述第一固定板31和第二固定板32且沿着流体的流动路径延伸，所述多个反应管33的内表面331涂覆有光催化材料，且所述内表面331设置为波浪形。
作为一种优选的实施方式，所述壳体1内至少设置有两个所述光催化氧化模块3，且所述光催化氧化模块3间隔设置，如图1所示。在过滤模块2与活性炭纤维过滤模块4间设有两个光催化氧化模块3，且二者之间间隔一定距离，该间隔空间可以用于气体的二次分配。当然，还可以在壳体1内设置3个或更多的光催化氧化模块3，但是过多的设置一方面增加设备的占地面积，另外一方面增加了总的气体流动阻力。本实施例，优选的，间隔设置两个光催化氧化模块3。
废气由前一个光催化氧化模块出来后，可以在两个光催化氧化模块之间的空间内进行重新的气体分配，分配后的废气进一步进入后一个光催化氧化模块，多个光催化氧化模块的设置以及气体的再分配有利于提高废气的净化效果。而当光催化氧化模块可拆卸式的设置在所述壳体内时，还可以根据生产的实际情况，选择放置在壳体内的光催化氧化模块，以利于节约能耗。
光催化氧化反应为气-固相反应，废气的净化效果与气-固相的接触时间有关，为了取得更好的净化效果，本实施进一步的，在所述过滤模块2靠近所述进气口11设置，所述活性炭纤维过滤模块4靠近所述出气口12设置，所述进气口11与所述过滤模块2之间设有变频风机5，如图7所示。变频风机5可以根据实际生产过程中风量的变化，调节进入本实施例的光催化氧化废气处理装置的气体流量，从而可以调节气体在废气处理装置内的停留时间，进而可以很好的控制废气的净化效果。
本实施例优选的，所述辐射源为一个或多个紫外线灯管34，紫外线波长为185nm和254nm，每立方米废气对应的紫外线灯功率为1W。优选的，所述光催化剂材料包含二氧化钛(TiO2)。二氧化钛(TiO2)可以与粘结剂结合形成光催化涂料，因此能够很好的粘附在反应管33的内表面上。
上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。
Claims (9)
1.一种光催化氧化废气处理装置，包括壳体(1)以及分别设置在所述壳体(1)两端的进气口(11)和出气口(12)，其特征在于，还包括在所述壳体(1)内依次设置的过滤模块(2)、光催化氧化模块(3)和活性炭纤维过滤模块(4)，其中，所述光催化氧化模块(3)可拆卸式的设置在所述壳体(1)内，
所述光催化氧化模块(3)包括第一固定板(31)、第二固定板(32)、设置在第一固定板(31)与第二固定板(32)之间的多个反应管(33)以及设置在各反应管(33)内的辐射源，所述多个反应管(33)贯通所述第一固定板(31)和第二固定板(32)且沿着流体的流动路径延伸，
所述多个反应管(33)的内表面(331)涂覆有光催化材料，且所述内表面(331)设置为波浪形。
2.根据权利要求1所述的一种光催化氧化废气处理装置，其特征在于，所述壳体(1)内至少设置有两个所述光催化氧化模块(3)，且所述光催化氧化模块(3)间隔设置。
3.根据权利要求1所述的一种光催化氧化废气处理装置，其特征在于，所述辐射源为一个或多个紫外线灯管(34)，紫外线波长为185nm和254nm，每立方米废气对应的紫外线灯功率为1W。
4.根据权利要求3所述的一种光催化氧化废气处理装置，其特征在于，所述紫外线灯管可拆卸的插入所述反应管(33)的中心部位。
5.根据权利要求4所述的一种光催化氧化废气处理装置，其特征在于，所述壳体(1)上还设有镇流器(13)，所述镇流器(13)与所述紫外线灯管(34)连接。
6.根据权利要求1所述的一种光催化氧化废气处理装置，其特征在于，所述壳体(1)的一侧面设有密封门(14)，所述壳体(1)的内部固定有多条与所述光催化氧化模块(3)的第一固定板(31)和第二固定板(32)相配合的卡槽(15)，所述光催化氧化模块(3)通过抽插的方式连接在所述壳体(1)内。
7.根据权利要求1所述的一种光催化氧化废气处理装置，其特征在于，所述光催化剂材料包含二氧化钛催化剂。
8.根据权利要求1所述的一种光催化氧化废气处理装置，其特征在于，所述过滤模块(2)靠近所述进气口(11)设置，所述活性炭纤维过滤模块(4)靠近所述出气口(12)设置，所述进气口(11)与所述过滤模块(2)之间设有变频风机(5)。
9.根据权利要求8所述的一种光催化氧化废气处理装置，其特征在于，所述过滤模块(2)包括过滤外框和设置在所述过滤外框内的不锈钢网，所述不锈钢网上设置有纤维滤料过滤层。
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