CN107281918A - 有机废气的多级催化氧化处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有机废气的多级催化氧化处理装置，包括：初级过滤模块、等离子体催化模块、光催化模块；以及，该等离子体催化模块包括第一壳体，该第一壳体内设有隔断该等离子体催化模块的进气端和出气端的挡板，该挡板上设有若干通孔，通孔内固定有圆形筒体，圆形筒体的两端分别连通至该挡板的两侧，且圆形筒体内设有金属芯棒，圆形筒体和金属芯棒之间具有电压差，同时，圆形筒体内填充有催化材料；该光催化模块包括第三壳体，该第三壳体内设有紫外灯以及隔断该光催化模块的进气端和出气端的金属网，该金属网上负载有二氧化钛。本发明的优点是：处理有机废气的能力较佳。
Description
技术领域
本发明涉及气体处理设备技术领域，尤其是涉及一种有机废气的多级催化氧化处理装置。
背景技术
有机废气一般指可挥发性的有机化合物气体(VOC)，主要有甲醛、甲苯、二甲苯、丙酮等，其种类繁多、易燃易爆、有毒有害、处理难度大。在生产生活过程中有机废气的产生随处可见，它是污染大气环境，危害人体健康的罪魁祸首。在环境污染问题日趋严重的今天，政府对有机废气的排放制定了严格的标准。
目前，企业对有机废气的净化处理方法通常有：吸收法、吸附法、催化法和燃烧法。其中，吸收法需要考虑不同有机废气的溶解度，对于多组分有机废气处理效果不佳，并存在吸收后废液的处理问题；吸附法是将有机废气通过活性炭等材料收集起来，有机废气并没有彻底去除因而可能造成二次污染；燃烧法对有机废气的浓度范围有要求，不适用于低浓度有机废气的处理，并存在设备易老化的问题；催化法能够将有机废气彻底消解至二氧化碳和水，因而越来越受到人们的重视，发展前景广阔。
现阶段人们为增强净化效果，对催化法进行了强化工艺处理，如Delagrange等人用等离子体催化处理甲苯，发现其中O-、O+和氮氧化物等短寿命和长寿命物种对催化效果共同起作用；Hisahiro Einaga等用臭氧处理苯和环己烷，认为催化分解臭氧产生的活性氧或过氧化物物种O2等是分解苯和环己烷的有效氧化剂；R.S.Sonawane等用光催化法处理苯酚，认为在光催化过程中产生的羟基自由基(·OH)和超氧离子自由基(·O2-)起主要催化作用。由此可见，不同催化增强技术由于起作用的活性物质不同致使其氧化能力不同，针对的污染物也不同。
然而，工业有机废气成分复杂、浓度范围大，单一的催化或增强催化技术难以实现多组分有机废气的有效去除，需要开发综合处理技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种有机废气的多级催化氧化处理装置，它具有处理有机废气的能力较佳的特点。
本发明所采用的技术方案是：有机废气的多级催化氧化处理装置，所述有机废气的多级催化氧化处理装置包括：
初级过滤模块，有机废气进入该初级过滤模块的进气端；
等离子体催化模块，该初级过滤模块的出气端连接至该等离子体催化模块的进气端；
光催化模块，该等离子体催化模块的出气端连接至该光催化模块的进气端，且该光催化模块具有出气端；以及
该等离子体催化模块包括第一壳体，该第一壳体内设有隔断该等离子体催化模块的进气端和出气端的挡板，该挡板上设有若干通孔，通孔内固定有圆形筒体，圆形筒体的两端分别连通至该挡板的两侧，且圆形筒体内设有金属芯棒，圆形筒体和金属芯棒之间具有电压差，同时，圆形筒体内填充有催化材料；
该光催化模块包括第三壳体，该第三壳体内设有紫外灯以及隔断该光催化模块的进气端和出气端的金属网，该金属网上负载有二氧化钛。
所述催化材料为蜂窝载体。
所述圆形筒体和金属芯棒之间的电压差为5—40KV。
所述金属网为并排设置的多层，且紫外灯位于相邻金属网之间。
所述圆形筒体内填充的催化材料在相应的圆形筒体的空腔中的填充比例，按照空间计算为10—50％。
所述等离子体催化模块和光催化模块之间设有臭氧催化模块。
所述臭氧催化模块包括第二壳体，该第二壳体构成的内腔中靠近该臭氧催化模块的进气端的位置设有管道混合器，且连接有臭氧发生器，同时，该第二壳体构成的内腔中靠近该臭氧催化模块的出气端的位置设有臭氧催化材料。
所述臭氧催化材料为氧化锰八面体分子筛。
所述氧化锰八面体分子筛上负载有过渡金属或稀土金属。
所述臭氧发生器产生的臭氧浓度为100—2000ppm。
本发明和现有技术相比所具有的优点是：处理有机废气的能力较佳。本发明的有机废气的多级催化氧化处理装置针对成分复杂的有机废气，用不同的模块分别实现有机分子的断链、分解，模块间协同作用提高了处理效率。同时，不同氧化能力的模块组合，扩大了该净化装置的适用范围。以及，能以模块化组装方式对部分功能模块进行组合安装或分解，自由增加或减少模块数量，使用较为方便。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1是本发明的实施例1的构成图；
图2是图1的A—A向视图；
图3是图1的B—B向视图；
图4是本发明的实施例2的构成图。
图中：
10、初级过滤模块；
20、等离子体催化模块，201、第一壳体，21、挡板，221、圆形筒体，222、金属芯棒，23、催化材料；
30、臭氧催化模块，301、第二壳体，302、管道混合器，31、臭氧发生器，32、臭氧催化材料；
40、光催化模块，401、第三壳体，41、紫外灯，42、金属网。
具体实施方式
实施例1
见图1至图3所示：有机废气的多级催化氧化处理装置，包括：初级过滤模块10、等离子体催化模块20、光催化模块40等模块。
具体而言：
有机废气进入该初级过滤模块10的进气端，该初级过滤模块10的出气端连接至该等离子体催化模块20的进气端，该等离子体催化模块20的出气端连接至该光催化模块40的进气端，且该光催化模块40具有出气端。即，有机废气的依次经过该初级过滤模块10、等离子体催化模块20、光催化模块40，而后排出。
更具体的：
该初级过滤模块10可以采用常见的结构和方式，主要过滤掉有机废气中的粉尘颗粒、絮状固体等。
该等离子体催化模块20包括第一壳体201。该第一壳体201内设有隔断该等离子体催化模块20的进气端和出气端的挡板21，该挡板21上设有若干通孔，通孔内固定有圆形筒体221，圆形筒体221的两端分别连通至该挡板21的两侧。即，有机废气必须从圆形筒体221内经过。圆形筒体221内设有金属芯棒222，圆形筒体221和金属芯棒222之间具有电压差。金属芯棒222必然不可接触相应的圆形筒体221，比如，金属芯棒222位于相应的圆形筒体221的轴心线上。本实施例中，圆形筒体221和相应的金属芯棒222之间的电压差为5—40KV。比如，电压差为5KV、20KV或40KV。同时，圆形筒体221内填充有催化材料23。本实施例中，该催化材料23为蜂窝载体。比如，采用负载有氧化镍催化剂的蜂窝氧化铝材料，或者采用二氧化硅、氧化铝、活性炭等蜂窝材料。该催化材料23为负载有氧化镍催化剂的蜂窝氧化铝材料。圆形筒体221内填充的催化材料23在相应的圆形筒体221的空腔中的填充比例，按照空间计算为10—50％。比如，圆形筒体221内填充的催化材料23在相应的圆形筒体221的空腔中的填充比例，按照空间计算为10％、20％、30％、40％或50％。这样，有机废气分子在等离子体和催化材料23的协同作用下断链、分解，简单易分解的分子直接被氧化成CO2和H2O，无法彻底分解的分子形成副产物进入下一模块。
该光催化模块40包括第三壳体401。该第三壳体401内设有紫外灯41以及隔断该光催化模块40的进气端和出气端的金属网42，该金属网42上负载有二氧化钛。所谓金属网42隔断该光催化模块40的进气端和出气端，指的是气体必须全部经过金属网42。本实施例中，金属网42为并排设置的多层，且紫外灯41位于相邻金属网42之间。这样，紫外线与二氧化钛作用产生羟基自由基等活性基团，进一步催化氧化进入的有机废气和上一模块可能残留的臭氧，最终经过三种催化模块的共同作用，使得有机废气达标后排出。
实施例2
和实施例1的区别仅在于：结合图4所示，等离子体催化模块20和光催化模块40之间设有臭氧催化模块30。即，该等离子体催化模块20的出气端连通该臭氧催化模块30的进气端，该臭氧催化模块30的出气端连通该光催化模块40的进气端。
本实施例中，该臭氧催化模块30包括第二壳体301。该第二壳体301构成的内腔中靠近该臭氧催化模块30的进气端的位置设有管道混合器302，且连接有臭氧发生器31。一般而言，该臭氧发生器31连接处相对于该管道混合器302更靠近该臭氧催化模块30的进气端。该管道混合器302的作用是使有机废气与臭氧混合更为均匀。该第二壳体301构成的内腔中靠近该臭氧催化模块30的出气端的位置设有臭氧催化材料32。该臭氧催化材料32可以采用为氧化锰八面体分子筛。更优的，该氧化锰八面体分子筛上负载有过渡金属或稀土金属。该臭氧发生器31产生的臭氧浓度为100—2000ppm。比如，该臭氧发生器31产生的臭氧浓度为100ppm、500ppm、1000ppm、1500ppm或2000ppm。
这样，气体与臭氧发生装置31产生的臭氧在该第二壳体301构成的内腔的前段进行混合和预氧化后与臭氧催化材料32接触，臭氧与臭氧催化材料32的协同作用产生氧化能力更强的氧基自由基，超氧离子自由基等基团进一步降解有机废气后进入光催化模块40，从而处理能力更强、效果更佳。
综上所述，本发明的有机废气的多级催化氧化处理装置针对成分复杂的有机废气，用不同的模块分别实现有机分子的断链、分解，模块间协同作用提高了处理效率。同时，不同氧化能力的模块组合，扩大了该净化装置的适用范围。以及，能以模块化组装方式对部分功能模块进行组合安装或分解，自由增加或减少模块数量，使用较为方便。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.有机废气的多级催化氧化处理装置，其特征在于：所述有机废气的多级催化氧化处理装置包括：
初级过滤模块(10)，有机废气进入该初级过滤模块(10)的进气端；
等离子体催化模块(20)，该初级过滤模块(10)的出气端连接至该等离子体催化模块(20)的进气端；
光催化模块(40)，该等离子体催化模块(20)的出气端连接至该光催化模块(40)的进气端，且该光催化模块(40)具有出气端；以及
该等离子体催化模块(20)包括第一壳体(201)，该第一壳体(201)内设有隔断该等离子体催化模块(20)的进气端和出气端的挡板(21)，该挡板(21)上设有若干通孔，通孔内固定有圆形筒体(221)，圆形筒体(221)的两端分别连通至该挡板(21)的两侧，且圆形筒体(221)内设有金属芯棒(222)，圆形筒体(221)和金属芯棒(222)之间具有电压差，同时，圆形筒体(221)内填充有催化材料(23)；
该光催化模块(40)包括第三壳体(401)，该第三壳体(401)内设有紫外灯(41)以及隔断该光催化模块(40)的进气端和出气端的金属网(42)，该金属网(42)上负载有二氧化钛。
2.根据权利要求1所述的有机废气的多级催化氧化处理装置，其特征在于：所述催化材料(23)为蜂窝载体。
3.根据权利要求1所述的有机废气的多级催化氧化处理装置，其特征在于：所述圆形筒体(221)和金属芯棒(222)之间的电压差为5—40KV。
4.根据权利要求1所述的有机废气的多级催化氧化处理装置，其特征在于：所述金属网(42)为并排设置的多层，且紫外灯(41)位于相邻金属网(42)之间。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的有机废气的多级催化氧化处理装置，其特征在于：所述圆形筒体(221)内填充的催化材料(23)在相应的圆形筒体(221)的空腔中的填充比例，按照空间计算为10—50％。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的有机废气的多级催化氧化处理装置，其特征在于：所述等离子体催化模块(20)和光催化模块(40)之间设有臭氧催化模块(30)。
7.根据权利要求6所述的有机废气的多级催化氧化处理装置，其特征在于：所述臭氧催化模块(30)包括第二壳体(301)，该第二壳体(301)构成的内腔中靠近该臭氧催化模块(30)的进气端的位置设有管道混合器(302)，且连接有臭氧发生器(31)，同时，该第二壳体(301)构成的内腔中靠近该臭氧催化模块(30)的出气端的位置设有臭氧催化材料(32)。
8.根据权利要求7所述的有机废气的多级催化氧化处理装置，其特征在于：所述臭氧催化材料(32)为氧化锰八面体分子筛。
9.根据权利要求8所述的有机废气的多级催化氧化处理装置，其特征在于：所述氧化锰八面体分子筛上负载有过渡金属或稀土金属。
10.根据权利要求7所述的有机废气的多级催化氧化处理装置，其特征在于：所述第二壳体(301)构成的内腔中的臭氧浓度为100—2000ppm。
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