CN111185090A - 一种光催化降解有机废气的装置及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光催化降解有机废气的装置及其应用方法，该装置包括一级催化箱体和二级催化箱体；所述一级催化箱体内腔中设置有至少两个放置有光催化剂的多孔载体板，至少两个放置有光催化剂的所述多孔载体板沿有机废气流动方向错位平行设置，能够形成之字形流道；所述多孔载体板的两侧设置有氙灯或紫外光灯；所述二级催化箱体内腔中沿有机废气流动方向设置有至少一个吸附床层。开启灯，将有机废气通入一级催化箱体的第一进气口，净化后的有机气体从二级催化箱体的第二出气口流出，完成有机废气的光催化降解。该装置有效延长了VOCs通过光催化箱体的停留时间，给光催化反应创造条件，对VOCs的降解效果更好更充分。

Description

一种光催化降解有机废气的装置及其应用方法
技术领域
本发明涉及光催化降解有机废气技术领域，特别涉及一种光催化降解有机废气的装置及其应用方法。
背景技术
废气中的挥发性有机化合物又简称VOCs(Volatile Organic Compounds)，多数具有毒性，严重危害人体健康；主要包括各种烃类、三苯类、醇类、醛类、酸类、酮类和胺类等，其中苯、二甲苯、多环芳烃等被国际卫生组织列为致癌物。随着现代工业的迅速发展，向环境中排放的VOCs数量和种类正在急剧增加，VOCs已成为大气的主要污染物之一。这些有机废气除了造成直接的大气污染外，还会在日照的作用下通过一系列复杂的反应生成二次污染物，成为PM2.5的主要来源之一。因此，对工业废气进行控制与处理是治理大气污染的有效方法之一。
针对有机废气处理，国际上很早之前就已经进行了相关研究，并提出了很多科学、有效的控制技术。例如研究较多且正在广泛应用的冷凝法、吸收法和热破坏法等。不过近几年，有关处理有机废气的技术有了很大的发展，出现了很多新的控制技术，目前这些新型技术包括光催化氧化法、生物膜法、等离子体分解法等。其中，在治理有机挥发性废气方面，光催化氧化法是一种相对优良的方法，有着不可替代的优势，例如效益高、能耗小、不会出现二次污染等情况。
光降解作为一种新兴的有机废气治理技术，近年来发展较快，得到业内学者的广泛关注。例如中国专利CN103897332A公开了一种光触媒板及其生产方法，板材由纳米二氧化钛光触媒，热塑性酚醛树脂和发泡剂共混制成，板材呈现多孔似海绵状结构，这种光触媒版与粉末状的光催化剂相比，增大了有机废气与催化剂的接触面积，但由于这种多孔材料是经过发泡共混制备而成，制备工艺比较繁琐，同时材料的比表面积较小，有机废气在光催化箱体中的停留时间太短，导致废气净化效果不明显，从而限制了这种技术的大规模应用。
发明内容
针对现有技术光催化降解有机废气的装置存在废气通过光催化箱体的停留时间短、光催化反应不充分的技术问题，本发明提供了一种光催化降解有机废气的催化剂,装置及其应用方法。该装置有效延长了VOCs通过光催化箱体的停留时间，给光催化反应创造条件，对VOCs的降解效果更好更充分。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种光催化降解有机废气的装置，包括一级催化箱体和二级催化箱体；所述一级催化箱体与所述二级催化箱体连通；
所述一级催化箱体的一端设置有第一进气口，用于将有机废气输入一级催化箱体中；
所述一级催化箱体的另一端设置有第一出气口，用于使得经过一级催化箱体的有机废气排出一级催化箱体并进入二级催化箱体；
所述二级催化箱体一端设置有第二进气口，所述第一出气口与所述二进气口连通；所述二级催化箱体的另一端设置有第二出气口；
所述一级催化箱体内腔中设置有至少两个放置有光催化剂的多孔载体板，所述多孔载体板与箱体顶部或底部连接，至少两个放置有光催化剂的所述多孔载体板沿有机废气流动方向错位平行设置，能够形成之字形流道；所述多孔载体板的两侧设置有灯；所述灯为氙灯或紫外光灯；所述二级催化箱体内腔中沿有机废气流动方向设置有至少一个吸附床层。
本发明提供了一种光催化降解有机废气的装置，该装置分为一级箱体和二级箱体，一级箱体中设置的多孔载体板为错位平行设置，使得有机废气进入一级箱体的路线为之字形路线，这样有效延长了有机废气通过一级箱体的停留时间，更有利于光催化剂对有机废气的吸附，且本发明装置设置有两个箱体，二级箱体对有机废气进行了进一步的处理，有效延长了有机废气在本发明装置的停留时间，为催化反应创造了条件，对有机废气的降解有了更好的效果。
进一步的，至少两个所述多孔载体板与箱体顶部或底部垂直连接。
进一步的，所述二级催化箱体内腔中设置有至少两个吸附床层。
优选地，两个吸附床层平行设置。优选的，所述至少两个吸附床层是沿有机废气流动方向设置。
进一步的，所述第一出气口与所述第二进气口之间通过管体结构件贯通连接。
进一步的，所述多孔载体板的两侧设置有若干个灯，优选地，灯为灯管的形式的灯，优选地，若干个灯管平行设置，且若干个灯管所处的虚拟平面与所述多孔载体板平面平行。
进一步的，所述灯管是紫外灯。
进一步的，所述紫外灯是能够发射185nm波段或254nm波段的紫外灯。
优选地，所述紫外灯是能够发射185nm的紫外灯。185nm波段紫外灯通常能够同时发射185nm、254nm紫外光，并且可以释放出臭氧。一方面，臭氧可以增强光催化剂对于VOCs的氧化分解作用，另一方面，臭氧可以促进二级催化箱中催化剂的循环再生，保持催化箱的催化净化活性。
进一步的，所述第一进气口处设置有滤网。第一进气口处设置滤网阻隔非VOCs、大块固体颗粒污染，防止大块固体颗粒对一级催化箱体内的催化剂和灯管等造成污染和破坏。
进一步的，所述第一出气口处设置有滤网。
优选地，一级催化箱体内腔的两端分别设置有滤网。在一级催化箱体的两端设置滤网，可以对有机废气中的杂质做初步物理性的过滤，不仅可以对有机废气做初步的处理，而且滤过后的有机废气更有利于催化剂的吸附，对有机废气的降解有更好的效果。
进一步的，所述二级催化箱体内腔的两端分别设置有留有开口的挡板。二级箱体内腔的两端设置有留有口的挡板，有利于减缓有机废气从一级箱体进入二级箱体时单位时间内的流量，更有利于有机废气与二级箱体中的催化剂的接触效果，从而提高催化剂对有机废气的催化降解效率。
进一步的，所述多孔载体板上负载催化剂。优选地，所述催化剂包含光催化剂和助催化剂。
进一步的，所述光催化剂包含二氧化钛；所述助催化剂包含二氧化锰。
优选地，所述光催化剂是通过泡沫镍、蜂窝铝或蜂窝陶瓷负载包含二氧化钛制成的光催化剂。
优选地，所述助催化剂是二氧化锰负载于活性炭、分子筛、蜂窝陶瓷、泡沫镍、蜂窝铝或青堇石的一种或多种载体上制备成的助催化剂。
本发明的另一目是使用上述装置进行光催化分解有机废气的方法，确保上述装置设备能够充分的发挥出净化分解作用，使得VOCs得到充分净化。
为此，本发明还提供了一种利用上述装置光催化降解有机废气的方法，包括以下步骤：
步骤1、将包含至少一种光催化剂和至少一种助催化剂放置于多孔载体板的孔中，在吸附床层放置助催化剂。
步骤2、开启灯，将有机废气通入一级催化箱体的第一进气口，净化后的有机气体从二级催化箱体的第二出气口流出，完成有机废气的光催化降解。
本发明VOCs催化降解分解反应，采用光催化剂和助催化剂在灯的照射下进行有机废气的净化处理，利用紫外光激发光催化剂的活性，实现良好的氧化分解VOCs效果，同时助催化剂辅助促进分解效率，并且由二级催化箱体中的包含助催化剂的床层实现有机废气的充分净化处理。
进一步的，所述有机废气的流量或风量是根据具体的装置的大小，有机废气的多少，催化剂的用量等因素去进行调节限定。
通过控制合理的流量可以有效提高催化降解有机废气的效果，流量过低，单位时间内流过的有机废气较少，使得催化降解的效率降低，同时如果单位时间内流过的有机废气太多，不利于催化剂对有机废气的吸附，使得过多的有机废气没有得到光催化降解又再次排出。
进一步的，所述光催化剂是通过以下制备方法制备得到的光催化剂：
步骤a、将二氧化钛溶解于水和乙醇的混合溶剂中,分散均匀后加入硅溶胶得到光催化剂溶液。
步骤b、搅拌步骤a得到的光催化剂溶液，然后进行超声波技术处理，得到混合浆液，将混合浆液涂覆在泡沫镍、蜂窝铝或蜂窝陶瓷上形成的光催化剂。
其中，光催化剂上负载的二氧化钛的量为泡沫镍、蜂窝铝或蜂窝陶瓷重量的10％-33％，优选地，20％～25％。
进一步，所述助催化剂是通过以下制备方法制备得到的助催化剂：
将载体放置在碳酸锰、醋酸锰或硝酸锰中的一种或多种所配置的溶液中，静置，取出载体进行煅烧，得到助催化剂。
其中，所述载体是活性炭、分子筛、蜂窝陶瓷、泡沫镍、蜂窝铝或青堇石中的一种或多种；助催化剂上负载二氧化锰的负载量为所述载体重量的2％～10％。例如3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％等任一比例。
上述方法制备的复合催化剂包括光催化剂和助催化剂，其中光催化剂中负载的二氧化钛为光催化剂，起到光催化的作用，煅烧后的助催化剂上负载的二氧化锰起到助催化的作用，在整个光催化反应过程中，通过二氧化钛和二氧化锰的相互配合作用，使得光催化降解有机废气达到良好的效果。
进一步的，一级催化箱体中，光催化剂上负载的二氧化钛的重量与助催化剂上负载二氧化锰的重量之比为1～5:1。优选地，一级催化箱体中，光催化剂上负载的二氧化钛与助催化剂上负载的二氧化锰的重量之比为2～3:1。二氧化钛起光催化作用，二氧化锰为助催化的作用，发明人经过大量的实验研究发现，光催化剂上负载的二氧化钛与助催化剂上负载二氧化锰的重量比与光催化降解有机废气的降解效果有着密切的关系，两者通过相互配合的作用使得对有机废气的降解达到良好的效果，重量比过低，在紫外光的照射下，起光催化作用的二氧化钛过低，对有机废气的吸附量也会很少，从而对有机废气的降解效果明显降低，重量比过高，在紫外光照射下，起助催化作用的二氧化锰含量过低，不利于光催化降解效率。
进一步的，步骤1中，将光催化剂和助催化剂间隔放置在多孔载体板上。
优选地，将光催化剂和助催化剂均分为孔数的半数等份剂量，然后将单份光催化剂和单份助催化剂分别放入相邻的孔中，依次将剩余份数放置完成。复合光催化剂的放置方法是多种多样的，根据不同的催化剂种类，可以选择不同的放置方式，光催化剂和助催化剂可以是混合在一起再放置。
进一步的，所述二氧化钛为纳米二氧化钛。优选地，所述二氧化钛粒径为15nm～25nm的锐钛矿型二氧化钛。
进一步的，步骤a中二氧化钛与所述硅溶胶的重量份之比为2～5：1；优选地，步骤a中二氧化钛与所述硅溶胶的重量份之比为4～5：1。利用二氧化钛与硅溶胶溶液相互配合作用，使得配制成的混合浆液为稳定的乳液，不会出现溶质沉降现象，有利于形成的光触媒溶液的稳定性。
进一步的，步骤a中水和乙醇的混合溶剂中，水和乙醇的体积比为1.5～2.0:1.0。
进一步的，步骤a中硅溶胶的pH＝5～6，发明人研究发现在硅溶胶为弱酸性时，配制成的混合浆液为稳定的乳液，不会出现溶质沉降现象。
进一步的，步骤b中涂覆的方式为浸涂或喷涂的方式。
进一步的，步骤b中搅拌的工艺参数为：转速为400r/min～6000r/min；搅拌时间：30min～80min。
进一步的，步骤b中超声波处理的工艺参数为：超声频率20KHz～60KHz；超声时间为10min～40min。制备方法简单、可靠，得到的混合浆液均匀分散，不会出现沉降现象。
进一步的，助催化剂的制备方法为：将载体放置在碳酸锰、醋酸锰或硝酸锰中的一种或多种所配置的溶液中，静置，取出载体后在管式炉中进行煅烧，得到第二催化剂；其中，所述载体是活性炭、分子筛、蜂窝陶瓷、泡沫镍、蜂窝铝或青堇石中的一种。第二催化剂上负载二氧化锰的负载量为所述载体重量的2％～10％。
进一步的，助催化剂的制备方法中，静置的时间为20min～50min。
进一步的，助催化剂的制备方法中，管式炉中煅烧的温度为350℃～450℃，煅烧时间为1h～3h。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明提供了一种光催化降解有机废气的装置，该装置分为一级箱体和二级箱体，一级箱体中设置的多孔载体板为错位平行设置，使得有机废气进入一级箱体时光催化剂先对有机废气的吸附,再催化降解,这样有效延长了有机废气通过一级箱体的停留时间，且本发明装置设置有两个箱体，二级箱体对有机废气进行了进一步的处理，有效延长了有机废气在本发明装置的时间，为催化反应创造了条件，对有机废气的降解有更好的效果。
2、本发明提供了一种光催化降解有机废气的方法，采用光催化剂和助催化剂在灯的照射下进行有机废气的净化处理，利用紫外光激发光催化剂的活性，实现良好的氧化分解VOCs效果，同时助催化剂辅助促进分解效率，并且由二级催化箱体中的包含助催化剂的床层实现有机废气的充分净化处理。
3.本发明还提供了光催化剂、助催化剂及其制备方法，其中光催化剂中负载的二氧化钛为紫外光催化剂，起到光催化的作用，煅烧后的助催化剂上负载的二氧化锰起到助催化的作用，在整个光催化反应过程中，通过控制二氧化钛和二氧化锰的重量比，二氧化钛和二氧化锰的相互作用，使得光催化降解有机废气达到良好的效果，对6种有机废气的光催化降解率均能达到85％以上。
附图说明
图1为本发明光催化降解有机废气的装置示意图。
附图标记：1-一级催化箱体；2-第一进气口；3-多孔载体板；4-灯管；5-滤网；6-隔板；7-二级催化箱体；8-吸附床层；9-第二出气口。
具体实施方式
下面结合实施例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
如图1所示一种光催化降解有机废气的装置，包括一级催化箱体1和二级催化箱体7；所述一级催化箱体1与所述二级催化箱体7为贯通连接，所述一级催化箱体1和所述二级催化箱体7为密封结构件；
所述一级催化箱体1的一端设置有第一进气口2，用于有机废气的输入一级催化箱体1中；
所述一级催化箱体1的另一端设置有第一出气口，用于使得经过一级催化箱体1的有机废气排出一级催化箱体1并进入二级
催化箱体；一级催化箱体1内腔的两端分别设置有滤网5。
所述二级催化箱体7一端设置有第二进气口，所述第一出气口与所述二进气口贯通相连；所述二级催化箱体7的另一端设置有第二出气口9；所述二级催化箱体7内腔的两端分别设置有留有开口的挡板。
所述一级催化箱体1内腔中设置有五个多孔载体板3，五个所述多孔载体板3与箱体顶部或底部垂直连接，五个所述多孔载体板3沿有机废气流动方向错位平行设置；每个所述多孔载体板3的两侧均设置有五个UV灯管4；所述二级催化箱体7内腔中沿有机废气流动方向设置有两个吸附床层8。
该装置分为一级箱体和二级箱体，一级箱体中设置的多孔载体板3为错位平行设置，使得有机废气进入一级箱体时对有机废气的吸附,再光催化氧化降解，这样有效延长了有机废气通过一级箱体的停留时间，且本发明装置设置有两个箱体，二级箱体对有机废气进行了进一步的处理，有效延长了有机废气在本发明装置的时间，为催化反应创造了时间，对有机废气的降解有更好的效果。
实施例2
利用实施例1所述的装置进行光催化降解二甲苯气体实验
光催化剂是由二氧化钛和硅溶胶以4:1的比重溶解于水和乙醇(2:1)的混合溶液中，在4000r/min的转速下搅拌60min后，再用超声波处理30min形成均匀温度的溶液，负载于泡沫镍上形成的光催化剂。
助催化剂是由碳酸锰配成一定浓度的溶液，让分子筛在溶液中静置30min，取出后在管式炉中400℃煅烧1h得到的。
步骤1、将光催化剂和助催化剂放置于多孔载体板3的孔中，在吸附床层8放置助催化剂，其中多孔载体板3孔中光催化剂负载的二氧化钛和助催化剂负载的二氧化锰的重量比为3:1，在吸附床层8中放置的助催化剂中二氧化锰的负载重量与多孔载体板3孔中光催化剂负载的二氧化钛重量相同。
步骤2、开启180w的紫外灯(佑威光电185nm直管)，将二甲苯气体通入一级催化箱体1的第一进气口2，净化后的有机气体从二级催化箱体7的第二出气口9流出，完成二甲苯气体的光催化降解。VOCs废气进入有一级催化箱体1，光催化降解后剩余VOCs和产生的O3进入有助催化剂的二级催化箱进行催化反应。其中二甲苯气体进入一级催化箱体1的风量为500m3/h、浓度为60ppm，然后进行吸附降解处理，并对降解效果进行计算，有机废气中二甲苯气体的去除率为91.6％,(整个过程中有机废气体的测试采用英国ION VOC检测器测试)。
利用上述同样的实验过程、实验原料，对甲醛、乙醛、丙烯醛、甲苯、乙苯、苯乙烯进行光催化降解实验并在表1中记录了有机废气的去除率。
表1光催化降解有机废气的去除率
甲醛 乙醛 丙烯醛 甲苯 乙苯 苯乙烯
光催化降解去除率(％) 85％ 87％ 86.4％ 91％ 90.7％ 88％
实施例3
利用实施例1所述的装置进行光催化降解二甲苯气体实验
光催化剂是由二氧化钛和硅溶胶以1:1的比重溶解于水和乙醇(2:1)的混合溶液中，在4000r/min的转速下搅拌60min后，再用超声波处理30min形成均匀温度的溶液，负载于蜂窝铝上形成的光催化剂。
助催化剂是由碳酸锰配成一定浓度的溶液，让青堇石在溶液中静置30min，取出后在管式炉中400℃煅烧1h得到的。
步骤1、将光催化剂和助催化剂放置于多孔载体板3的孔中，在吸附床层8放置助催化剂，其中多孔载体板3孔中光催化剂负载的二氧化钛和助催化剂负载的二氧化锰的重量比为3:1，在吸附床层8中放置的助催化剂中二氧化锰的负载重量与多孔载体板3孔中光催化剂负载的二氧化钛重量相同。
步骤2、开启180w的紫外灯，将二甲苯气体通入一级催化箱体1的第一进气口2，净化后的有机气体从二级催化箱体7的第二出气口9流出，完成二甲苯气体的光催化降解。VOCs废气进入有一级催化箱体1，光催化降解后剩余VOCs和产生的O3进入有助催化剂的二级催化箱进行催化反应。其中二甲苯气体进入一级催化箱体1的风量为500m3/h、浓度为60ppm，并对降解效果进行计算，有机废气中二甲苯气体的去除率为70.0％。(整个过程中有机废气体的测试采用英国ION VOC检测器测试)。
实施例4
利用实施例1所述的装置进行光催化降解二甲苯气体实验
光催化剂是由二氧化钛和硅溶胶以5:2的比重溶解于水和乙醇(2:1)的混合溶液中，在4000r/min的转速下搅拌60min后，再用超声波处理30min形成均匀温度的溶液，负载于蜂窝陶瓷上形成的光催化剂。
助催化剂是由碳酸锰配成一定浓度的溶液，让蜂窝铝在溶液中静置30min，取出后在管式炉中400℃煅烧1h得到的。
步骤1、将光催化剂和助催化剂放置于多孔载体板3的孔中，在吸附床层8放置助催化剂，其中多孔载体板3孔中光催化剂负载的二氧化钛和助催化剂负载的二氧化锰的重量比为3:1，在吸附床层8中放置的助催化剂中二氧化锰的负载重量与多孔载体板3孔中光催化剂负载的二氧化钛重量相同。
步骤2、开启180w的紫外灯，将二甲苯气体通入一级催化箱体1的第一进气口2，净化后的有机气体从二级催化箱体7的第二出气口9流出，完成二甲苯气体的光催化降解。VOCs废气进入有一级催化箱体1，光催化降解后剩余VOCs和产生的O3进入有助催化剂的二级催化箱进行催化反应。其中二甲苯气体进入一级催化箱体1的风量为500m3/h、浓度为60ppm，并对降解效果进行计算，有机废气中二甲苯气体的去除率为86.6％,(整个过程中有机废气体的测试采用英国ION VOC检测器测试)。
实施例5
利用实施例1所述的装置进行光催化降解二甲苯气体实验
光催化剂是由二氧化钛和硅溶胶以5:1的比重溶解于水和乙醇(2:1)的混合溶液中，在4000r/min的转速下搅拌60min后，再用超声波处理30min形成均匀温度的溶液，负载于泡沫镍上形成的光催化剂。
助催化剂是由碳酸锰配成一定浓度的溶液，让分子筛在溶液中静置30min，取出后在管式炉中400℃煅烧1h得到的。
步骤1、将光催化剂和助催化剂放置于多孔载体板3的孔中，在吸附床层8放置助催化剂，其中多孔载体板3孔中光催化剂负载的二氧化钛和助催化剂负载的二氧化锰的重量比为1:1，在吸附床层8中放置的助催化剂中二氧化锰的负载重量与多孔载体板3孔中光催化剂负载的二氧化钛重量相同。
步骤2、开启300w的紫外灯，将二甲苯气体通入一级催化箱体1的第一进气口2，净化后的有机气体从二级催化箱体7的第二出气口9流出，完成二甲苯气体的光催化降解。VOCs废气进入有一级催化箱体1，光催化降解后剩余VOCs和产生的O3进入有助催化剂的二级催化箱进行催化反应。其中二甲苯气体进入一级催化箱体1的风量为500m3/h、浓度为60ppm，并对降解效果进行计算，有机废气中二甲苯气体的去除率为86.6％(整个过程中有机废气体的测试采用英国ION VOC检测器测试)。
实施例6-11
实施例6-11的光催化降解二甲苯气体的过程与实施例5相同，不同之处在于多孔载体板3孔中光催化剂负载的二氧化钛和助催化剂负载的二氧化锰的重量比，并将实施例5-11中二氧化钛与二氧化锰的重量比及1h光催化降解后二甲苯气体、甲醛气体、苯乙烯气体的去除率记录在表2中。
表2实施例5-11多孔载体板3孔中光催化剂负载的二氧化钛和助催化剂负载的二氧化锰的重量比及1h光催化降解后二甲苯、甲醛、苯乙烯气体的去除率
Figure BDA0002389274670000131
Figure BDA0002389274670000141
二氧化钛起光催化作用，二氧化锰为助催化的作用，发明人经过大量的实验研究发现，光催化剂上负载的二氧化钛与助催化剂上负载二氧化钛的重量比与光催化降解有机废气的降解效果有着密切的关系，两者通过相互配合的作用使得对有机废气的降解达到良好的效果，重量比过低，在紫外光的照射下，起光催化作用的二氧化钛过低，对有机废气的吸附量也会很少，从而对有机废气的降解效果明显降低，重量比过高，在紫外光照射下，起助催化作用的二氧化锰含量过低，不利于光催化作用效率。从表2中的数据可以看出，多孔载体板3孔中光催化剂负载的二氧化钛和助催化剂负载的二氧化锰的重量比为1～5:1时，光催化降解后二甲苯气体的去除率在80.0％以上，优选地，板孔中光催化剂负载的二氧化钛和助催化剂负载的二氧化锰的重量比为2～3:1时，光催化降解后二甲苯气体的去除率在90.0％以上，对甲醛和苯乙烯气体的光催化降解也达到了较好的去除率。
对比例1
对比例1光催化降解二甲苯气体的过程与实施例5相同，不同之处在于，对比例1的一级催化箱体1的多孔载体板3的孔中只加了光催化剂没有添加助催化剂，其余的工艺参数及催化剂的添加量与实施例5均相同，光催化降解后二甲苯气体的去除率为70.2％。对比例1的光催化箱体中，只有光催化剂没有助催化剂时，失去了协同催化的作用，整个装置对VOCs的降解不彻底。
对比例2
对比例2光催化降解二甲苯气体的过程与实施例5相同，不同之处在于，对比例2只有一级催化箱体1，没有设置二级催化箱体7其余的工艺参数及催化剂的添加量与实施例5均相同，光催化降解后二甲苯气体的去除率为45％。对比例2装置中只有光催化箱体，没有后端的催化箱，二甲苯降解不彻底，而且光解产生的臭氧直接排放出来，造成了二次污染。
对比例3
对比例3光催化降解二甲苯气体的过程与实施例5相同，不同之处在于，对比例3的一级催化箱体1的多孔载体板3的孔中只加了光催化剂没有添加助催化剂，只有一级催化箱体1，没有设置二级催化箱体7，其余的工艺参数及催化剂的添加量与实施例5均相同，对比例3中光催化箱体中，只有光催化剂没有助催化剂，失去了协同催化的作用，同时不完全降解的VOCs直接排放出来，不利于废气的降解处理，光催化降解后二甲苯气体的去除率为31.6％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种光催化降解有机废气的装置，其特征在于，包括一级催化箱体（1）和二级催化箱体（7）；
所述一级催化箱体（1）的一端设置有第一进气口（2），用于将有机废气输入一级催化箱体（1）中；
所述一级催化箱体（1）的另一端设置有第一出气口，用于使得经过一级催化箱体（1）的有机废气排出一级催化箱体（1）并进入二级催化箱体（7）；
所述二级催化箱体（7）一端设置有第二进气口，所述第一出气口与所述二进气口连通；所述二级催化箱体（7）的另一端设置有第二出气口（9）；
所述一级催化箱体（1）内腔中设置有至少两个放置有光催化剂的多孔载体板（3），所述多孔载体板（3）与箱体顶部或底部连接，至少两个放置有光催化剂的所述多孔载体板（3）沿有机废气流动方向错位平行设置，能够形成之字形流道；所述多孔载体板（3）的两侧设置有灯；所述灯为氙灯或紫外光灯；所述二级催化箱体（7）内腔中沿有机废气流动方向设置有至少一个吸附床层（8）。
2.根据权利要求1所述的光催化降解有机废气的装置，其特征在于，所述第一进气口（2）和/或所述第一出气口处设置有滤网（5）。
3.根据权利要求1所述的光催化降解有机废气的装置，其特征在于，所述二级催化箱体（7）内腔的两端分别设置有留有开口的挡板。
4.一种利用权利要求1-3任意一项所述的装置光催化降解有机废气的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将包含至少一种光催化剂和至少一种助催化剂放置于多孔载体板（3）的孔中，在吸附床层（8）放置助催化剂；
步骤2、开启灯，将有机废气通入一级催化箱体（1）的第一进气口（2），净化后的有机气体从二级催化箱体（7）的第二出气口（9）流出，完成有机废气的光催化降解。
5.根据权利要求4所述的光催化降解有机废气的方法，其特征在于，所述光催化剂是通过以下制备方法制备得到的光催化剂：
步骤a、将二氧化钛溶解于水和乙醇的混合溶剂中,分散均匀后加入硅溶胶得到光催化剂溶液；
步骤b、搅拌步骤a得到的光催化剂溶液，然后进行超声波技术处理，得到混合浆液，将混合浆液涂覆在泡沫镍、蜂窝铝或蜂窝陶瓷上形成的光催化剂；
其中，光催化剂上负载的二氧化钛的量为泡沫镍、蜂窝铝或蜂窝陶瓷重量的10%-33%。
6.根据权利要求5所述的光催化降解有机废气的方法，其特征在于，所述助催化剂是通过以下制备方法制备得到的助催化剂：将载体放置在碳酸锰、醋酸锰或硝酸锰中的一种或多种所配置的溶液中，静置，取出载体进行煅烧，得到助催化剂；
其中，所述载体是活性炭、分子筛、蜂窝陶瓷、泡沫镍、蜂窝铝或青堇石中的一种；助催化剂上负载二氧化锰的负载量为所述载体重量的2%～10%。
7.根据权利要求6所述的光催化降解有机废气的方法，其特征在于，一级催化箱体（1）中，光催化剂上负载的二氧化钛的重量与助催化剂上负载二氧化锰的重量之比为1～5:1。
8.根据权利要求7所述的光催化降解有机废气的方法，其特征在于，光催化剂上负载的二氧化钛与助催化剂上负载的二氧化锰的重量之比为2～3:1。
9.根据权利要求5所述的光催化降解有机废气的方法，其特征在于，步骤a中二氧化钛与所述硅溶胶的重量份之比为2～5：1。
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