CN111569642B - 真空紫外光催化氧化去除空气中挥发性有机污染物的方法 - Google Patents
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Abstract
真空紫外光催化氧化去除空气中挥发性有机污染物的方法，涉及真空紫外光催化氧化去除空气中挥发性有机污染物的方法。本发明的目的是为了解决现有真空紫外光去除VOCs技术存在自由基产率低、紫外光利用率低的问题。方法：先将蒸馏水雾化微液滴和含有挥发性有机污染物的空气进行混合，然后加入到真空紫外光催化反应器中，并加入催化剂，反应1s～5s，完成真空紫外光催化氧化去除空气中挥发性有机污染物，所述蒸馏水雾化微液滴的质量与含有挥发性有机污染物的空气的体积的比为(20g～25g)：1m3。本发明可获得真空紫外光催化氧化去除空气中挥发性有机污染物的方法。
Description
技术领域
本发明涉及真空紫外光催化氧化去除空气中挥发性有机污染物的方法。
背景技术
空气中的挥发性有机污染物(VOCs)指芳香类及其衍生物、烷烃类和烯烃类等有刺激性气味的有毒有害有机物。VOCs的常压下沸点一般在在50℃-260℃，室温下饱和蒸气压超过70Pa。大部分VOCs的化学性质较稳定，难于自然分解和生物降解。
在实际工程中，VOCs可通过物理、化学和生物等方法去除。其中，物理方法是通过吸附、吸收、冷凝和膜分离等物理过程实现对VOCs的收集；化学方法是通过催化反应和燃烧等过程对VOCs进行降解和矿化，主要包括直接燃烧、催化氧化和光氧化降解等。生物方法则是通过微生物对VOCs进行降解。
在这些方法中，物理方法只起到收集VOCs的作用，后续需要其他方法对富集的VOCs进行处理。生物方法处理效率较低，且受环境因素影响较大。化学处理法是目前应用最广的VOCs处理方法。
真空紫外光是指波长小于185nm的紫外光。由于真空紫外光具有在线生成O3的能力，并且O3可以进一步与空气中的水反应生成强氧化性的羟基自由基，因此真空紫外光能够对空气中的甲醛和二氯甲烷等VOCs进行有效去除。但实际运行中存在自由基产率低，紫外光利用率低的问题，限制了该技术的广泛应用。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有真空紫外光去除VOCs技术存在自由基产率低、紫外光利用率低的问题，而提供真空紫外光催化氧化去除空气中挥发性有机污染物的方法。
真空紫外光催化氧化去除空气中挥发性有机污染物的方法，按以下步骤完成：
先将蒸馏水雾化微液滴和含有挥发性有机污染物的空气进行混合，然后加入到真空紫外光催化反应器中，并加入催化剂，反应1s～5s，完成真空紫外光催化氧化去除空气中挥发性有机污染物，所述蒸馏水雾化微液滴的质量与含有挥发性有机污染物的空气的体积的比为(20g～25g)：1m3。
本发明的有益效果：
一、本发明真空紫外光催化氧化去除空气中挥发性有机污染物的方法，在紫外光照射下，蒸馏水微液滴能够提供足够的水分子与真空紫外光在线生成的O3反应，生成强氧化性的羟基自由基，从而提高VOCs降解速率；
二、本发明真空紫外光催化氧化去除空气中挥发性有机污染物的方法，通过真空紫外光和MnO2催化剂的协同作用，实现对VOCs的催化降解去除；MnO2作为催化剂，加速O3与H2O的反应，从而提高羟基自由基的生成速率和产率；
三、本发明真空紫外光催化氧化去除空气中挥发性有机污染物的方法，蒸馏水微液滴自身产生的H2O2能够通过MnO2催化分解产生羟基自由基，从而进一步提高反应体系中的自由基产率，促进VOCs的催化分解；经实验检测，本发明对典型VOCS(如甲醛、甲苯、丙酮等)的去除率达到85％以上。
本发明可获得真空紫外光催化氧化去除空气中挥发性有机污染物的方法。
附图说明
图1为实施例一真空紫外光催化氧化去除空气中挥发性有机污染物的方法的工艺流程示意图；
图2为实施例一真空紫外光催化氧化去除空气中挥发性有机污染物的方法的工艺流程示意图；
图3为图2中A的局部放大后的示意图。
其中，1为含有挥发性有机污染物的空气，2为真空紫外光催化氧化后的空气，3为真空紫外光，4为蒸馏水雾化微液滴，5为催化剂MnO2。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式真空紫外光催化氧化去除空气中挥发性有机污染物的方法，按以下步骤完成：
先将蒸馏水雾化微液滴和含有挥发性有机污染物的空气进行混合，然后加入到真空紫外光催化反应器中，并加入催化剂，反应1s～5s，完成真空紫外光催化氧化去除空气中挥发性有机污染物，所述蒸馏水雾化微液滴的质量与含有挥发性有机污染物的空气的体积的比为(20g～25g)：1m3。
本实施方式的有益效果：
一、本实施方式真空紫外光催化氧化去除空气中挥发性有机污染物的方法，在紫外光照射下，蒸馏水微液滴能够提供足够的水分子与真空紫外光在线生成的O3反应，生成强氧化性的羟基自由基，从而提高VOCs降解速率；
二、本实施方式真空紫外光催化氧化去除空气中挥发性有机污染物的方法，通过真空紫外光和MnO2催化剂的协同作用，实现对VOCs的催化降解去除；MnO2作为催化剂，加速O3与H2O的反应，从而提高羟基自由基的生成速率和产率；
三、本实施方式真空紫外光催化氧化去除空气中挥发性有机污染物的方法，蒸馏水微液滴自身产生的H2O2能够通过MnO2催化分解产生羟基自由基，从而进一步提高反应体系中的自由基产率，促进VOCs的催化分解；经实验检测，本实施方式对典型VOCS(如甲醛、甲苯、丙酮等)的去除率达到85％以上。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：所述蒸馏水雾化微液滴按以下步骤制备：将蒸馏水加入到雾化气溶胶发生器进行雾化，得到蒸馏水雾化微液滴，蒸馏水雾化微液滴的粒径为0.01μm～5μm。
其他步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同点是：所述蒸馏水雾化微液滴的粒径为3μm。
其他步骤与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：将蒸馏水雾化微液滴和含有挥发性有机污染物的空气进行混合，然后加入到真空紫外光催化反应器中，并加入催化剂，反应3s，完成真空紫外光催化氧化去除空气中挥发性有机污染物。
其他步骤与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：所述蒸馏水雾化微液滴的质量与含有挥发性有机污染物的空气的体积的比为25g：1m3。
其他步骤与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：所述催化剂负载在真空紫外光催化反应器的内壁上，催化剂的负载量为(2g～5g)/m2。
其他步骤与具体实施方式一至五相同。
催化剂的负载量为(2g～5g)/m2中，m2是指真空紫外光催化反应器内壁的表面积。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：所述催化剂为MnO2或碳纳米管。
其他步骤与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是：所述真空紫外光催化反应器中所用光源为低压汞灯，功率为10W；真空紫外光催化反应器产生的紫外光为波长185nm的真空紫外光和254nm的紫外光。
其他步骤与具体实施方式一至七相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：真空紫外光催化氧化去除空气中挥发性有机污染物的方法，按以下步骤完成：
先将蒸馏水雾化微液滴和含有挥发性有机污染物的空气进行混合，然后加入到真空紫外光催化反应器中，并加入催化剂MnO2，反应3s，完成真空紫外光催化氧化去除空气中挥发性有机污染物，所述蒸馏水雾化微液滴的质量与含有挥发性有机污染物的空气的体积的比为25g：1m3。
所述蒸馏水雾化微液滴按以下步骤制备：将蒸馏水加入到雾化气溶胶发生器进行雾化，得到蒸馏水雾化微液滴，蒸馏水雾化微液滴的粒径为3μm；蒸馏水雾化微液滴的制备原理：空气通过雾化气溶胶发生器的细口喷嘴的压缩产生高速气流，并在喷嘴周围产生负压，蒸馏水在负压作用下被卷进高速气流并破碎成雾滴，其中细小的雾粒以高速喷出，较大颗粒的雾滴被喷嘴拦截落回贮液罐内，重新雾化。雾化气溶胶发生器能够通过调节气体流量、喷口口径的方式，调节雾化微液滴的粒径。
所述催化剂MnO2负载在真空紫外光催化反应器的内壁上，催化剂MnO2的负载量为5g/m2；所述真空紫外光催化反应器中所用光源为低压汞灯，功率为10W；真空紫外光催化反应器产生的紫外光为波长185nm的真空紫外光和254nm的紫外光。
经实验检测，本实施例对典型VOCS(如甲醛、甲苯、丙酮等)的去除率达到85％以上。
Claims (3)
1.真空紫外光催化氧化去除空气中挥发性有机污染物的方法，其特征在于该方法按以下步骤完成：
先将蒸馏水雾化微液滴和含有挥发性有机污染物的空气进行混合，然后加入到真空紫外光催化反应器中，并加入催化剂，反应1s～5s，完成真空紫外光催化氧化去除空气中挥发性有机污染物，所述蒸馏水雾化微液滴的质量与含有挥发性有机污染物的空气的体积的比为(20g～25g)：1m3；催化剂负载在真空紫外光催化反应器的内壁上，催化剂的负载量为(2g～5g)/m2，催化剂为MnO2或碳纳米管；真空紫外光催化反应器中所用光源为低压汞灯，功率为10W；真空紫外光催化反应器产生的紫外光为波长185nm的真空紫外光和254nm的紫外光；
蒸馏水雾化微液滴按以下步骤制备：将蒸馏水加入到雾化气溶胶发生器进行雾化，得到蒸馏水雾化微液滴，蒸馏水雾化微液滴的粒径为3μm；蒸馏水雾化微液滴的制备：空气通过雾化气溶胶发生器的细口喷嘴的压缩产生高速气流，并在喷嘴周围产生负压，蒸馏水在负压作用下被卷进高速气流并破碎成雾滴，其中细小的雾粒以高速喷出，较大颗粒的雾滴被喷嘴拦截落回贮液罐内，重新雾化；雾化气溶胶发生器通过调节气体流量、喷口口径的方式，调节雾化微液滴的粒径。
2.根据权利要求1所述的真空紫外光催化氧化去除空气中挥发性有机污染物的方法，其特征在于将蒸馏水雾化微液滴和含有挥发性有机污染物的空气进行混合，然后加入到真空紫外光催化反应器中，并加入催化剂，反应3s，完成真空紫外光催化氧化去除空气中挥发性有机污染物。
3.根据权利要求1所述的真空紫外光催化氧化去除空气中挥发性有机污染物的方法，其特征在于所述蒸馏水雾化微液滴的质量与含有挥发性有机污染物的空气的体积的比为25g：1m3。
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