CN106861389B - 一种voc废气净化设备以及净化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种VOC废气净化设备以及净化方法，其技术方案要点是：包括进气管、处理管和出气管，处理管内依次设有除尘单元、光催化单元以及等离子净化单元,光催化单元包括光催化网以及设置在光催化网前方的紫外灯，等离子净化单元由若干高能离子管组成。废气从进气管内进入到处理管内，除尘单元先将大颗粒物进行过滤，随后，废气进入光催化单元，紫外灯与光催化网作为光催化单元，紫外灯既可以对废气起到杀菌净化作用，同时还可以与光催化网配合对废气进行进一步的净化；随后，废气通过等离子净化单元，高能离子管释放的自由基和准分子对废气进行进一步的净化。净化单元少，但是净化效果依然能够得到保证，并且设备的使用寿命长，稳定性好。

Description

一种VOC废气净化设备以及净化方法
技术领域
本发明涉及一种废气处理设备，更具体地说，它涉及一种VOC废气净化设备以及净化方法。
背景技术
在现代工业生产中，伴随着生产过程难免会产生一些有毒有害的废气，这种废气直接排放到大气中，对空气质量造成污染，对人体健康产生严重危害。国家的相关法律法规及行业标准都对气体的排放标准有严格的限定，对污染气体进行治理是改善环境质量的关键。
因此，公告号为CN205109220U的发明专利提供了一种模块化废气处理装置。包括进气管、处理管以及出气管，处理管内设有光催化处理单元、等离子处理单元以及紫外线处理单元等。废气依次通过各个单元，实现对废气的净化以及处理。
但是在实际使用时，现有技术中的废气处理装置。净化单元过多，这样不仅会导致废气处理装置结构复杂，同时也会造成能耗过高，浪费能源，因此，如何提供一种净化单元少，同时又能保证净化效果的废气处理装置就十分需要。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种VOC废气净化设备，既可以减少净化单元，又可以保证废气的净化效果。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种VOC废气净化设备，包括依次连接的进气管、处理管和出气管，所述处理管内依次设有除尘单元、光催化单元以及等离子净化单元,所述光催化单元包括涂覆有光催化剂的光催化网以及设置在光催化网前方的紫外灯，所述等离子净化单元由若干高能离子管组成。
通过采用上述技术方案：废气从进气管内进入到处理管内，除尘单元先将大颗粒物进行过滤掉，随后，废气进入光催化单元，采用紫外灯与光催化网作为光催化单元，紫外灯既可以对废气起到杀菌净化作用，同时还可以与光催化网配合，对废气进行进一步的净化，结构简单，净化效率高；随后，废气通过等离子净化单元，高能离子管释放的自由基和准分子对废气进行进一步的净化。净化单元少，但是净化效果依然能够得到保证，并且设备的使用寿命长，稳定性好。
作为优选，所述光催化单元包括两组并列设置的紫外灯以及光催化网。
通过采用上述技术方案：设置两组紫外灯以及光催化网，可以对废气进行两次净化，保证了净化过程的可靠性以及净化效果。采用紫外灯与光催化网作为光催化单元，紫外灯既可以对废气起到杀菌净化作用，同时还可以与光催化网配合，对废气进行进一步的净化，结构简单，净化效率高。
作为优选，靠近除尘单元的紫外灯的波长为254nm，远离除尘单元的紫外灯的波长为185nm。
通过采用上述技术方案：利用254nm光束裂解恶臭气体中的分子键，破坏细菌的核酸（DNA），使之变成极不稳定的C 键、-0H、O 离子。随后，利用185nm光束分解空气中的氧分子产生活性氧，因游离氧所携正负电子不平衡所以需与氧分子结合，进而生成臭氧；臭氧与被254nm光束裂解的呈游离状态污染物质原子聚合，生成新的、无害或低害物质，如CO2、H2O等，同时，臭氧对有机物具有极强的氧化作用，对恶臭气体及其它刺激性异味有立竿见影的清除效果。
作为优选，所述处理管的内壁上位于光催化网的前方转动设有用于安装紫外灯的灯架，所述紫外灯圆周阵列设置在灯架上。
通过采用上述技术方案：这样在工作时，即使一个紫外灯处于损坏状态，由于紫外灯是呈圆周分布并且在灯架的带动下可以转动，可以保证光催化网能够得到足够的光照，保证了净化效果，提高了工作过程中的可靠性。
作为优选，所述光催化网包括呈方形设置的网架以及设置在网架内的网芯，所述处理管上设有用于清理网芯内的杂质的清理装置。
通过采用上述技术方案：当使用一段时间之后，清理装置可以对网芯进行清理，保证了网芯的净化效率以及净化效果。提高了净化设备的持续使用时间。
作为优选，所述网架滑移设置在处理管内，所述处理管上设有用于固定网架的固定件，所述处理管上设有供网架滑入的清理盒，所述清理装置包括设置在清理盒上的风机。
通过采用上述技术方案：当想要对光催化网进行清理的时候，解除固定件的固定，光催化网滑入清理盒内，此时，开启风机即可，即可对光催化网进行清理。设置单独的清理盒，在清理时，光催化网上的杂质不会掉落到处理管内，避免了出现二次污染的现象。
作为优选，所述处理管上相对清理盒的一侧设有用于放置备用光催化网的容置盒，所述容置盒与处理管相通，当容置盒内放入光催化网之后，固定件解除处理管上的光催化网的固定。
通过采用上述技术方案：这样不需要额外的解除固定件的固定，当新的光催化网插入容置盒内之后，固定件即可解除固定，位于处理管内的光催化网即可滑入清理盒内。位于容置盒内的光催化网即可滑入处理管内。此时即可完成了光催化网的更换，操作十分简单。
作为优选，所述处理管的内壁上设有用于包覆高能离子管外的电极的保护装置。
通过采用上述技术方案：因为高能离子管上的电极需要裸露在外，为了延长电极的使用寿命，保护装置可以对电极起到保护作用，有效的延长了电极的使用寿命。
作为优选，所述光催化剂选用纳米锐钛型TiO2光催化剂。
通过采用上述技术方案：试验表明，纳米锐钛型TiO2光催化剂在实践中的催化效率最好，可以进一步的优化光催化效果。
本发明的另一目的在于提供一种VOC废气净化方法，步骤简单，净化效果好。
一种VOC废气净化方法，
（1）废气通过进气管进入到处理管内；
（2）废气首先通过除尘单元，进行第一步净化，除去废气中的大颗粒物；
（3）通过除尘单元之后进入光催化单元，紫外线对废气进行杀菌处理，光催化网对废气中的有机物进行处理；
（4）随后进入等离子净化单元，高能离子管将废气中的有害成分分解为无害的产物和水。
通过采用上述技术方案：光催化单元中，紫外线既可以充当杀菌净化作用，又可以作为光催化网的驱动，简化了结构，布局合理。节省占地和土建费用、安装调试灵活。此外，在净化时，没有残留物和二次污染，环保美观。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、体积小，重量轻，占地面积仅为生物除臭设备的1/5-1/10，非常适用于有景观要求、布置紧凑、场地狭小、间歇运行等特殊要求的项目；
2、系统阻力小，能耗低，风机阻力小，不需要大功率的风机作为驱动，功率低，能耗低。
3、高效除恶臭：TiO2光解催化氧化设备能高效去除挥发性有机物（VOC）、无机物、硫化氢、氨气、硫醇类等主要污染物，以及各种恶臭味，脱臭效果大大超过国家1993年颁布的（GB14554-93）恶臭污染物排放标准。美国环保署公布的九大类114种污染物均被证实可通过光解催化氧化得到治理,即使对杂原子有机物如卤代烃、燃料、含氮有机物、有机磷杀虫剂也有很好的去除效果。（TiO2 催化剂的寿命是无限延长的，无需更换）
4、无需添加任何化学物质：只需要设置相应的排风管道和排风动力，使恶臭气体通过本设备进行脱臭分解净化，无需添加任何化学物质参与化学反应。
5、适用范围广：可适应高、低浓度，大气量，不同恶臭气体物质的脱臭净化处理，可每天24小时连续工作，运行稳定可靠。
附图说明
图1是实施例一的装配剖视图；
图2是实施例一的整体安装示意图；
图3是实施例一的光催化单元装配剖视图；
图4是图3中A部放大图；
图5是实施例一的滑柱驱动示意图；
图6是图5中B部放大图；
图7是实施例一种驱动杆结构示意图；
图8是实施例二的操作示意图。
图中：1、进气管；2、处理管；21、除尘单元；22、光催化单元；23、等离子净化单元；24、活性炭过滤层；25、滑槽；26、容置盒；27、凸块；271、弹簧；28、过滤网；3、出气管；4、灯架；41、电机；42、紫外灯；5、光催化网；51、网架；52、网芯；6、清理盒；61、风机；62、取网口；7、滑柱；71、贯穿槽；8、驱动杆；81、抵接杆；82、连杆；83、横杆；831、楔块；9、高能离子管；91、保护套；10、抵接板。
具体实施方式
以下结合附图1-8对本发明作进一步详细说明。
实施例一:
一种VOC废气净化设备,包括依次连接的进气管1、处理管2以及出气管3，在处理管2内依次设有除尘单元21、光催化单元22以及等离子净化单元23。除尘单元21由过滤网28或者其他过滤元件组成，用于对废气内的大颗粒物进行过滤。在处理管2内靠近出气管3的一端设有活性炭过滤层24，活性炭过滤层24作为三次净化层，对废气进行最后一步的净化，保证了从出气管3中排出的气体会处于合格状态。
在处理管2的内壁上转动设有灯架4，紫外灯42圆周阵列设置在灯架4上，在处理管2的外壁上设有驱动灯架4转动的电机41，工作时，灯架4驱动紫外灯42转动，这样即使一个紫外灯42处于损坏状态，也能够保证光催化网5能够得到足够的光照，保证了净化效果，提高了工作过程中的可靠性。此外,试验表明,当紫外灯42与对应的灯架4之间的距离为12-15cm时,光催化效果最好；同时,两个紫外灯42之间的距离为35cm的时候,对废气的净化处理效果最好。
光催化网5包括呈方形设置的网架51以及设置在网架51内的网芯52，在网芯52上设有光催化剂，当受紫外光照射时,这种光催化剂受激发产生电子-空穴对,电子和空穴使周围的氧气和水分子成为活性自由基，而活性自由基能将空气中有机或无机污染物，如氮氧化合物（NOx）、甲醛、苯、二氧化硫等，直接分解成无害的物质，从而达到消除污染、净化空气的目的。
本实施例中，光催化剂选用纳米锐钛型TiO2光催化剂。试验表明，纳米锐钛型TiO2光催化剂在实践中的催化效率最好，可以进一步的优化光催化效果。
在处理管2上设有用于清理网芯52内的杂质的清理装置，当使用一段时间之后，清理装置可以对网芯52进行清理，保证了网芯52的净化效率以及净化效果。在处理管2的内壁上沿竖直方向设有滑槽25，光催化网5滑移设置在处理管2内，在处理管2上设有用于将光催化网5固定在滑槽25内的固定件，清理装置包括设置在处理管2上的清理盒6，清理盒6与处理管2以及滑槽25相通，解除固定件的固定之后，光催化网5即可掉入清理盒6内，在清理盒6上朝向光催化网5设有风机61。
清理盒6的侧面设有用于将光催化网5取出的取网口62，当清理完毕之后，可以将光催化网5从清理盒6内取出。固定件包括滑移设置在清理盒6上的滑柱7， 所述滑柱7垂直于光催化网5滑移设置在清理盒6的顶部，当滑柱7伸入清理盒6内之后，能够与光催化网5的底面抵接，滑柱7为若干个，沿清理盒6的宽度方向阵列设置，在处理管2底部沿清理盒6的宽度方向设有凸块27，凸块27上固定设有能够与滑柱7端面抵接的弹簧271，安装完毕之后，弹簧271可以驱动滑柱7滑入清理盒6内。
在处理管2的顶面上设有容置盒26，容置盒26用于向处理管2内增加新的光催化网5，容置盒26与处理管2以及滑槽25相通，容置盒26的大小与光催化网5配合，在清理盒6上设有驱动件，当容置盒26插入光催化网5之后，驱动件驱动滑柱7滑出清理盒6。这样不需要额外对滑柱7进行操作，驱动件驱动滑柱7滑出清理盒6之后，位于处理管2内的光催化网5即可滑入清理盒6内。位于容置盒26内的光催化网5即可滑入处理管2内。
本实施例中，驱动件包括呈U形设置的驱动杆8，驱动杆8由伸入容置盒26内的抵接杆81、能够垂直插入滑柱7内的横杆83以及连接抵接杆81与横杆83的连杆82，在横杆83上设有用于驱动滑柱7滑动的楔块831，在滑柱7上设有供横杆83滑移的贯穿槽71，当光催化网5插入容置盒26内之后，抵接杆81被顶出容置盒26，带动横杆83向外滑动，楔块831滑入滑柱7上的贯穿槽71内，驱动滑柱7向外滑动，实现处理管2内的光催化网5的解锁。
为了稳定的实现抵接杆81的滑动，本实施例中，抵接杆81为两个，两个抵接杆81的端部通过抵接板10连接，抵接板10是滑移设置在容置盒26内的，设置抵接板10，可以增大与网架51侧面的接触面积，降低光催化网5的磨损。
在光催化单元22的下游设有等离子净化单元23，等离子净化单元23由若干高能离子管9组成，在高能离子管9的放电过程中，产生大量的自由基和准分子，如羟基自由基、氧自由基、氮氧自由基等，它们的化学性质非常活跃，很容易和其它原子、分子或其它自由基发生反应而形成稳定的原子或分子。
本实施例中，等离子净化单元23采用多介质阻挡放电低温等离子工艺，低温等离子体密度大，达到常用等离子技术（电晕放电）的1000倍。
本实施例中，等离子净化单元23由两列等离子管组成，每列四根，并且两列等离子管垂直分布，形成网状结构，这样可以更加均匀的实现废气的净化，在高能离子管9外设有电极，为了避免裸露在外的电极被废气腐蚀掉，本实施例中，在电极外设有保护装置，保护装置可以对电极起到保护作用，有效的延长了电极的使用寿命。
保护装置包括罩设在电极外的呈环形设置的保护套91，保护套91贴合高能离子管9的外壁以及电极设置，橡胶制成的保护套91，不仅可以和高能离子管9紧密贴合，防护效果好，同时由于橡胶具有绝缘性能，因此，不会高能离子管9的正常使用造成影响。
工作过程概述：废气从进气管1内进入到处理管2内，过滤网28先将大颗粒物过滤掉，随后，废气进入光催化单元22，254nm光束裂解恶臭气体中的分子键，破坏细菌的核酸（DNA），使之变成极不稳定的C 键、-0H、O 离子。185nm 光束分解空气中的氧分子产生活性氧，因游离氧所携正负电子不平衡所以需与氧分子结合，进而生成臭氧；臭氧与呈游离状态污染物质 原子聚合，生成新的、无害或低害物质，如CO2、H2O 等。随后，废气通过等离子净化单元23，高能离子管9释放的自由基和准分子对废气进行进一步的净化。
当光催化网5需要更换的时候，向容置盒26内加入新的光催化网5，位于容置盒26内的光催化网5会将抵接板10向外顶，带动横杆83滑动，楔块831滑入滑柱7内的贯穿槽71内，将滑柱7顶出清理盒6，此时，位于处理管2内的光催化网5即可掉入清理盒6内，位于容置盒26内的光催化网5即可进入处理管2内。不需要关机即可实现光催化网5的更换，在维护时，不会影响到净化设备的正常使用。
实施例二:
一种VOC废气净化方法，废气通过进气管1进入到处理管2内；
第一步，废气首先通过除尘单元21，进行第一步净化，除去废气中的大颗粒物；
第二步；通过除尘单元21之后进入光催化单元22，紫外线对废气进行杀菌处理，光催化网5对废气中的有机物进行处理；
第三步；随后进入等离子净化单元23，高能离子管9将废气中的有害成分分解为无害的产物和水；
第四步：废气通过活性炭过滤层24；
最后通过出气管3排出。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种VOC废气净化设备，包括依次连接的进气管(1)、处理管(2)和出气管(3)，所述处理管(2)内依次设有除尘单元(21)、光催化单元(22)以及等离子净化单元(23),其特征在于：所述光催化单元(22)包括涂覆有光催化剂的光催化网(5)以及设置在光催化网(5)前方的紫外灯(42)，所述等离子净化单元(23)由若干高能离子管(9)组成；所述光催化单元(22)包括两组并列设置的紫外灯(42)以及光催化网(5)；所述处理管(2)的内壁上位于光催化网(5)的前方转动设有用于安装紫外灯(42)的灯架(4)，所述紫外灯(42)圆周阵列设置在灯架(4)上，所述处理管(2)的外壁上设有驱动灯架(4)转动的电机(41)；所述光催化网(5)包括呈方形设置的网架(51)及设置在网架(51)内的网芯(52)，所述处理管(2)上设有用于清理网芯(52)内的杂质的清理装置；所述网架(51)沿滑移设置在处理管(2)内，所述处理管(2)上设有用于固定网架(51)的固定件，所述处理管(2)上设有供网架(51)滑入的清理盒(6)，所述清理装置包括设置在清理盒(6)上的风机(61)。
2.根据权利要求1所述的一种VOC废气净化设备，其特征在于：靠近除尘单元(21)的紫外灯(42)的波长为254nm，远离除尘单元(21)的紫外灯(42)的波长为185nm。
3.根据权利要求1所述的一种VOC废气净化设备，其特征在于：所述处理管(2)上相对清理盒(6)的一侧设有用于放置备用光催化网(5)的容置盒(26)，所述容置盒(26)与处理管(2)相通，当容置盒(26)内放入光催化网(5)之后，固定件解除处理管(2)上的光催化网(5)的固定。
4.根据权利要求1所述的一种VOC废气净化设备，其特征在于：所述处理管(2)的内壁上设有用于包覆高能离子管(9)外的电极的保护装置。
5.根据权利要求1所述的一种VOC废气净化设备，其特征在于：所述光催化剂选用纳米锐钛型TiO2光催化剂。
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