CN201997261U

CN201997261U - 一种工业废气的复合催化处理装置

Info

Publication number: CN201997261U
Application number: CN2010205512501U
Authority: CN
Inventors: 王跃锦
Original assignee: SHANGHAI CHUNDI INDUSTRY AND TRADE Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI CHUNDI INDUSTRY AND TRADE Co Ltd
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2020-09-30

Abstract

一种工业废气的复合催化处理装置，包括横向配置的长形净化腔室，净化腔室的进风端上配置过滤器，排风端上配置吸附层，在过滤器与吸附层之间、垂直于腔室长度方向平行配置多个复合催化单元，每个复合催化单元包括两片平行催化剂载网，催化剂载网一端插入腔室内，插入端的外缘贴合净化腔室内腔，一端位于腔室外、端部配置独立的电源箱，催化剂载网之间、平行于网面均匀配置多根紫外光管，电源箱与紫外光管电连接，催化剂载网网面喷涂光触媒涂层。本装置利用臭氧和光触媒催化复合催化处理工业废气和恶臭气体，分解效率高，适应性强、去除面广，并可根据不同组份的废气及排风量，合理选择复合催化单元的组合处理方式，安装维护方便、灵活。

Description

一种工业废气的复合催化处理装置

技术领域

本实用新型涉及工业废气的净化处理，尤其涉及一种工业有机废气和恶臭气体的催化处理装置。

背景技术

大气污染是我国目前最突出的环境问题之一。工业废气是大气污染物的重要来源。大量工业废气排入大气，必然使大气环境质量下降，给人体健康带来严重危害。工业废气包括有机废气和恶臭气体，其主要成份包括甲醛、苯、氨气、硫化氢等。

氧化分解和光触媒催化分解是目前处理工业废气的两种新兴技术，与常规的燃烧消除法与吸附回收法相比，不存在二次污染和吸附饱合的问题。

氧化分解是利用臭氧等氧化剂的强氧化性将甲醛、苯、氨气、硫化氢等氧化生成CO2、H2O和无机物。目前常用的设备是在一个密封腔室内将臭氧与有机废气、恶臭气体混合、氧化分解。

光触媒是一种在光的照射下，自身不起变化，却可以促进化学反应的物质，当光子照射在光触媒上，激发出“电子—空穴”对，此时吸附在光触媒表面的溶解氧俘获电子形成超氧负离子，而空穴将吸附在光触媒表面的氢氧根离子和水氧化成氢氧自由基。由于超氧负离子和氢氧自由基具有很强的氧化性，能将工业废气及恶臭气体氧化至最终产物CO2、H2O和无机物，从而达到彻底分解净化的目的。目前常用的光触媒催化分解设备是在一个密封腔室内悬挂过滤网筐，筐内填充具有大比表面积的分子筛或活性碳载体小球，球体上吸附光触媒催化剂，网筐一侧配置若干紫外光管，将工业废气和空气鼓入腔室、净化分解。

以上两种废气处理方式，在单一使用时的分解效率低，且后者由于过滤网筐及位于外部的那部分催化剂载体球的挡光、内部的载体球表面无法接受到紫外光源，光触媒无法起到催化作用，分解效果并不理想。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种能够利用臭氧和光触媒复合催化处理工业废气、且分解效率提高的处理装置。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种工业废气的复合催化处理装置，包括横向配置的长形净化腔室，净化腔室的进风端上配置过滤器，排风端上配置吸附层，其特征在于：

在过滤器与吸附层之间、垂直于腔室长度方向平行配置多个复合催化单元，

每个复合催化单元包括两片平行催化剂载网，

催化剂载网一端插入腔室内，插入端的外缘贴合净化腔室内腔，一端位于腔室外、端部配置独立的电源箱，

催化剂载网之间、平行于网面均匀配置多根紫外光管，电源箱与紫外光管电连接，

催化剂载网网面喷涂光触媒涂层，

净化腔室外部配置臭氧发生器，臭氧发生器输出端伸入过滤器和与其相邻的第一复合催化单元之间的净化腔室内。

整个复合催化实际上是分三路同时进行的：一是紫外线照射光触媒，生成大量“电子—空穴”，二是紫外线照射臭氧、加速将其分解为带正负电荷的氧原子和氧分子，三是氧原子和氧分子氧化分解有机废气和恶臭气体。废气有机物(VOCs)进入此环境，就象进入了一个有许多“重锤”敲打状态，高能粒子“电子—空穴”，将气体中有机物C-H键砸开变成受激分子、离子、游离原子、中性分子，臭氧分子分解为O2+O；分解后的有机物迅速被氧原子和氧分子氧化，使之生成CO2、H2O和稳定的有机物。

本装置光触媒的载体是两片平行载网，与悬挂过滤网筐、筐内填充载体小球的结构相比，这种结构不会阻挡紫外线灯管的光路，能保证有机废气和恶臭气体和与紫外光线照射下的光触媒的充分接触，催化分解效率高。

考虑到不同的工业废气的具体成份不同，在实际处理过程中，可能需要的复合催化单元的单元数量也不尽相同，因此可以在净化腔室侧壁上的每个复合催化单元插入孔上均配置独立的活动密封盖板，实际需要时取下密封盖板、增加复合催化单元的数量，不需要时盖上盖板，保证腔室的密封。此外，还可以通过安装法兰将复合催化单元安装在腔室内，利于复合催化单元的拆装。

进一步的，为保证载网的过风量，避免载网对通过的工业废气造成较大阻力，优选有机废气通过腔室的断面风速为2m/s时，催化剂载网的过风阻力小于1Pa。

再进一步，考虑到腔室内通过的工业废气具有腐蚀性、载网的工作环境恶劣，催化剂载网优选为不锈钢载网，耐腐蚀，并且由于其表面光滑，利于光触媒涂层的喷涂。

再进一步，为保证不锈钢载网具有较大表面积以确保光触媒涂层与工业废气的充分接触，不锈钢载网比表面积优选为4～6m²/kg。

再进一步，考虑到而在分解有机废气、恶臭气体等难分解性污染物质方面，用波长270纳米至320纳米的紫外线照射光触媒具有比较好的分解效果，因此优选发射波长为220～350纳米的紫外光管。

再进一步，为提供充足的入光量、保证光触媒的催化分解效果，每个复合催化单元内的紫外光管发射的紫外线露光亮优选为12000～36000μJ。

本实用新型的有益效果在于：

1、利用臭氧和光触媒催化复合催化处理工业废气和恶臭气体，与传统的单一废气处理方式相比，分解效率高，能够高效去除废气中的无机物(VOC)H2S、SO2、NH3、NO、以及各种恶臭味等，脱臭效率最高可达99％以上，脱臭效果大大优于国家颁布的恶臭污染物排放标准。(GB14554-93)。温度在-15～50℃和相对湿度在30～80％均能正常工作，无需添加其它物质及药剂参与，不会产生二次污染；

2、可根据不同组份的废气及排风量，合理选择复合催化单元的组合处理方式，安装维护方便、灵活；

3、适应性强、去除面广。由于装置内部的复合催化单元可灵活调整，因此适用于绝大部分大气量、复杂组份的有机废气及恶臭气体的脱臭净化，能够根据现场的具体情况对多个复合催化单元进行灵活的组合，可广泛用于石油冶炼、化工、制药、污水处理厂、垃圾填埋场等。

附图说明

图1为现有光触媒催化分解工业废气装置的俯视图

图2为本实用新型复合催化处理装置的俯视图

图3为复合催化单元的立体结构示意图

图4为复合催化的原理示意图

图1-4中：1为腔室，2为过滤器，3为复合催化单元，3-1为催化剂载网，3-2为紫外光管，3-3为电源箱，3-4为安装法兰，4为吸附层，5为臭氧发生器，6为催化剂载体球，7为光源，8为过滤网筐。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1为现有的光触媒催化处理装置，包括一个横向配置的长形净化腔室1，净化腔室1的进风端上配置过滤器2，排风端上配置吸附层4，在过滤器2与吸附层4之间悬挂过滤网筐8，筐内填充具有大比表面积的分子筛或活性碳载体球6，球体上吸附光触媒催化剂，网筐一侧配置光源7，工业废气和空气从净化腔室1的进风端鼓入，催化剂载体球6上的的光触媒在光照下、在表面生成电子—空穴对，空气中的氧气在其作用下将工业废气氧化分解，处理后的气体透过吸附层4排出。由于过滤网筐8及与过滤网筐8直接接触的外侧催化剂载体球6挡光、不与过滤网筐8直接接触的内侧载体球6表面无法接受到紫外光源，光触媒无法起到充分催化作用，分解效果并不理想。

图2中，在过滤器2与吸附层4之间、垂直于腔室1长度方向平行配置多个复合催化单元3，包括两片平行催化剂载网3-1，催化剂载网3-1一端插入腔室1内，插入端的外缘贴合净化腔室1内腔，一端位于腔室1外、端部配置独立的电源箱3-3，催化剂载网3-1之间、平行于网面均匀配置多根紫外光管3-2，电源箱3-3与紫外光管3-2电连接，催化剂载网3-1网面喷涂光触媒涂层，净化腔室1外部配置臭氧发生器5，臭氧发生器5输出端伸入过滤器2和与其相邻的第一复合催化单元之间的净化腔室1内。复合催化单元3通过安装法兰3-4安装在腔室1内，拆装方便，利于灵活调整复合催化单元3的数量。

催化剂载网3-1为不锈钢载网、网面上喷涂光触媒涂层，不锈钢载网的比表面积为4～6m²/kg，以保证不锈钢载网具有较大表面积、保证载网表面具有足够的光触媒涂层与工业废气的充分接触，对催化剂载网3-1的网孔密度要求是：当有机废气的断面风速为2m/s时，催化剂载网3-1的过风阻力小于1Pa，以保证载网的过风量，避免载网对通过的工业废气造成较大阻力；复合催化单元3配置独立的电源箱3-3与紫外光管3-2电连接，如图3所示。

紫外光管3-2发射的紫外线波长为220～350纳米，每个复合催化单元3的紫外光管3-2发射的紫外线露光亮优选为12000～36000μJ。

在工作过程中，本装置的整个复合催化实际上是分三路同时进行的：一是紫外线照射光触媒，生成大量“电子—空穴”，二是紫外线照射臭氧、加速将其分解为带正负电荷的氧原子和氧分子，三是氧原子和氧分子氧化分解有机废气和恶臭气体。废气有机物(VOCs)进入此环境，就象进入了一个有许多“重锤”敲打状态，高能粒子“电子—空穴”，将气体中有机物C-H键砸开变成受激分子、离子、游离原子、中性分子，臭氧分子分解为O2+O；分解后的有机物迅速被氧原子和氧分子氧化，使之生成CO2、H2O和稳定的有机物，如图4所示。

Claims

1.一种工业废气的复合催化处理装置，包括横向配置的长形净化腔室(1)，净化腔室(1)的进风端上配置过滤器(2)，排风端上配置吸附层(4)，其特征在于：

在过滤器(2)与吸附层(4)之间、垂直于腔室(1)长度方向平行配置多个复合催化单元(3)，

每个复合催化单元(3)包括两片平行催化剂载网(3-1)，

催化剂载网(3-1)一端插入腔室(1)内，插入端的外缘贴合净化腔室(1)内腔，一端位于腔室(1)外、端部配置独立的电源箱(3-3)，

催化剂载网(3-1)之间、平行于网面均匀配置多根紫外光管(3-2)，电源箱(3-3)与紫外光管(3-2)电连接，

催化剂载网(3-1)网面喷涂光触媒涂层，

净化腔室(1)外部配置臭氧发生器(5)，臭氧发生器(5)输出端伸入过滤器(2)和与其相邻的第一复合催化单元之间的净化腔室(1)内。

2.根据权利要求1所述的工业废气复合催化处理装置，其特征在于：所述复合催化单元(3)通过安装法兰(3-4)安装在腔室(1)内。

3.根据权利要求1所述的工业废气复合催化处理装置，其特征在于：所述催化剂载网(3-1)为不锈钢载网。

4.根据权利要求3所述的工业废气复合催化处理装置，其特征在于：所述不锈钢载网的比表面积为4～6m²/kg。

5.根据权利要求1所述的工业废气复合催化处理装置，其特征在于：所述紫外光管(3-2)发射的紫外线波长为220～350纳米。