CN206082107U - 一种工业有机废气净化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及废气处理领域，具体地，涉及一种工业有机废气净化装置。本实用新型装置包括进风口(1)和出风口(2)，其中，所述装置还包括废气处理装置(3)，所述废气处理装置(3)包括沿风道方向依次设置的活性炭模块(31)、UV光解净化模块(32)和光催化模块(33)；所述活性炭模块(31)与进风口(1)相连，所述光催化模块(33)与出风口(2)相连。本实用新型采用了活性炭吸附、UV光解净化和光催化氧化相结合的复合处理方式；同时采用的光催化是将光催化剂负载到泡沫镍上，由于泡沫镍具有比表面积大的特点，能显著地提高光催化降解有机气体的效率，还可对UV光解净化中生产的臭氧进行降解，避免释放到大气中对大气造成二次污染。

Description

一种工业有机废气净化装置

技术领域

本实用新型涉及废气处理领域，具体地，涉及一种工业有机废气净化装置。

背景技术

工业有机废气污染，涉及到众多行业，包括石油化工、制药、涂装、印刷等；同时，工业有机废气的种类极其繁多，目前已鉴定出的有300多种，常见的有烃类(烷烃、烯烃和芳烃)、酮类、酯类、醇类、酚类、醛类、胺类、腈(氰)类等有机化合物，其中工业排放量最大的物质为三苯类(苯、甲苯、二甲苯)和卤代烃类，三苯类物质和卤代烃也是高毒性的物质。

有机废气会对人体健康和环境造成危害，在紫外线照射下有机废气与大气中的NO_x发生光化学反应，产生O₃等二次污染物；同时，有机废气与大气中的颗粒物作用还会形成二次有机气溶胶。由此可见，对有机废气的控制十分重要。

目前国内外针对工业废气的处理方法主要有物理法、化学法、生物法，包括吸附、直接燃烧、催化燃烧、化学氧化、生物滤池等处理手段，现阶段国内针对有机废气处理工艺主要有：高温燃烧法、吸收法、低温等离子催化氧化法、吸附法等，以上所述的处理工艺各有其优缺点。

高温燃烧法是利用高温加热的方法，将有机废气直接燃烧处理，以达到废气净化的目的；其优点是净化效率高，可达95％以上；而缺点是需要大量热能，也易在高温下生成NO_X等造成二次污染。

废气处理吸收法是利用吸收液与废气相互接触，使废气中的有害物质溶入吸收液中，从而使废气得以净化；其优点是投资小，运行费用低，操作简单；而其缺点是处理效率低、不稳定、净化效率不高，约为50％，难以达到相关环保要求，适合低浓度有机废气，会有二次污染。

低温等离子催化氧化法是等离子体中的大量活性电子、离子、激发态粒子和光子等与气体分子碰撞，产生大量的强氧化性的自由基O·、OH·、HO₂和氧化性很强的O₃；有机物分子受到高能电子碰撞，被激发及原子键断裂而形成小碎片基团或原子；O·、OH·、HO₂、O₃等与激发原子、有机物分子、基团、自由基等反应，最终使有机物分子氧化降解为CO₂和H₂O；其优点是广泛适用性，适合于处理低浓度的有害气体，以及操作简单；其缺点是单独的低温等离子体技术在处理有害气体时还是有其欠缺的地方，如不能完全彻底地把有害气体转化为无害气体，副产物较多；且在氧等离子体下产生大量的臭氧，臭氧浓度控制不当，会引起人们的健康问题；能耗较高；脱除效率较低等。

吸附法是利用多孔性的活性炭、硅藻土、无烟煤等分子级的大表面剩余能，将有机气体分子吸附到其表面，从而净化。其优点是处理效率高(活性炭吸附可达99％以上)，适用广泛，操作简单，投资费用低，运行费用相对较低；而其缺点是系统风压损失大，吸附剂的饱和点难掌握，吸附剂容量有限；以活性炭等吸附材料为基础的吸附净化方式，又涉及到吸附材料吸附饱和后的活化处理以及容易引起二次污染等问题。

以上处理工艺均存在不能完全降解有机物且可能引起二次污染等，有鉴于此，特提出本净化装置。

实用新型内容

由于工业有机废气的多样性，通常在处理时，不是单单采用一种装置或方法就能解决问题，而是几种装置或方法联合使用。本实用新型采用了活性炭吸附、UV光解净化和光催化氧化相结合的复合处理方式；同时本实用新型采用的光催化是将光催化剂负载到泡沫镍上，泡沫镍相比于其它基体，具有比表面积大的特点，能显著地提高光催化降解有机气体的效率；同时，还可对UV光解净化中生产的臭氧进行降解，避免释放到大气中对大气造成二次污染；另外，为了提高光催化泡沫镍在复杂工业废气处理中的应用，本实用新型在泡沫镍的表面先涂覆有一层陶瓷层，对泡沫镍表面进行保护。

具体地，本实用新型的技术方案如下：

本实用新型提供的一种工业有机废气净化装置，包括进风口1和出风口2，其中，所述装置还包括废气处理装置3，所述废气处理装置3包括沿风道方向依次设置的活性炭模块31、UV光解净化模块32和光催化模块33；

所述活性炭模块31与进风口1相连，所述光催化模块33与出风口2相连。

根据本实用新型的装置，其中，所述活性炭模块31、UV光解净化模块32与光催化模块33均可以垂直于风道抽出。

根据本实用新型的装置，其中，所述活性炭模块31内设置有活性炭。所述活性炭颗粒填充于与活性炭模块体积相匹配的正方形或长方形炭盒内，该炭盒的外框采用聚四氟乙烯，在风道方向上，安装一定孔数的不锈钢丝网，以让气体在此方向上通过，并防止活性炭颗粒漏出。

根据本实用新型所述的装置，其中，所述UV光解净化模块32内设置有若干185nm或者254nm的紫外灯，优选185nm的紫外灯。所述若干紫外灯沿垂直于风道方向，对称平行设置在UV光解净化模块的两侧壁上。

根据本实用新型的装置，其中，所述光催化模块33内，沿垂直于风道方向，对称平行设置两列254nm紫外灯331；在光催化模块33内，设置经二氧化硅预处理的泡沫镍332，所述泡沫镍基底上负载有光催化剂。所述泡沫镍孔隙结构均匀，孔隙率在95％以上，孔数优选在75-130/cm²之间；所述泡沫镍沿风道方向设置在254nm紫外灯(331)两侧。进一步地，可以以所述两列254nm紫外灯331为一组紫外灯，安装有N组的紫外灯，N+1组的泡沫镍。

根据本实用新型的装置，其中，所述装置包括活性炭模块31、UV光解净化模块32与光催化模块33。在实际应用场合中，会根据实际情况调节活性炭模块、UV光解模块、光催化氧化模块的数量和比例。

根据本实用新型的装置，其中，所述装置还包括风机4，设置于出风口2处。进一步地，所述装置还包括烟囱5，设置于风机4处垂直于风道的侧壁上。

本实用新型采用以纳米二氧化钛作为光催化剂的来源，使光催化剂以最大比表面积均匀附着在泡沫镍上，以紫外灯为光源，激发价带上的电子(e^-)跃迁到导带，在价带上产生相应的空穴(h⁺)，生成具有极强氧化作用的超氧负离子和氢氧自由基，将工业有机废气氧化分解成无害的CO₂和H₂O，达到净化工业有机废气的目的；同时光催化剂具有杀菌的功能，能将各种细菌杀死；光催化剂过滤网能氧化分解工业有机废气，本身不发生变化，具有长期活性。

光催化剂的性能与受光面积有关，所以光催化剂的发展方向是多孔型的，并且需要将多孔型的光催化剂负载到大比表面积的载体上，而目前大多数商用的光催化材料是将二氧化钛负载于铝蜂窝、金属网、多孔陶瓷、多孔玻璃等基底上，由于基底的比表面积小，负载量比较少，光催化效果差；而本实用新型则是将二氧化钛负载到泡沫镍上，该泡沫镍光催化材料，具有较大的比表面积和较小的风阻，适合应用于工业废气的处理。

本实用新型方案的优点和有益效果如下：

第一、该工业有机废气装置联合了活性炭吸附、UV光解和光催化氧化三种处理方法，可将工业废气中的多种废气同时处理掉，并且处理效果好，可达到完全降解，同时也可将废气中的细菌、异味等除掉；

第二、该工业有机废气装置采用了多组平行的净化模块，可以通过逐级过滤和降解，将工业有机废气净化；该专利中采用了泡沫镍光催化材料，泡沫镍基体具有比表面积大的特点，能够高效地净化处理有机废气；同时，该专利中使用的泡沫镍基体上有一层二氧化硅陶瓷层，该陶瓷层对泡沫镍起到一定的保护作用，可应用在苛刻的环境中；

第三、该工业有机废气装置采用了多组抽屉式的净化处理模块，结构简单，方便拆卸更换；

第四、该工业有机废气装置结构简单，可根据具体的应用环境调节活性炭吸附、UV光解模块、光催化氧化模块的数量和比例。

附图说明

图1是本实用新型的工业有机废气净化装置的结构示意图，其中，图中箭头为风向。

图2是本实用新型的废气处理装置示意图。

图3是本实用新型的光催化模块剖面示意图。

附图标记

1、进风口 2、出风口 3、废气处理装置 4、风机

5、烟囱 31、活性炭模块 32、UV光解净化模块

35、光催化模块 331、254nm紫外灯 332、泡沫镍

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1所示，本实用新型提供的一种工业有机废气净化装置，包括进风口1和出风口2，其中，所述装置还包括废气处理装置3，如图2所示，所述废气处理装置3包括沿风道方向依次设置的活性炭模块31、UV光解净化模块32和光催化模块33；所述活性炭模块31与进风口1相连，所述光催化模块33与出风口2相连。

进一步地，所述活性炭模块31、UV光解净化模块32与光催化模块33均可以垂直于风道抽出。所述活性炭模块31内设置有活性炭。所述活性炭颗粒填充于与活性炭模块体积相匹配的正方形或长方形炭盒内，该炭盒的外框采用聚四氟乙烯材料，在风道方向上，安装一定孔数的不锈钢丝网，让气体在此方向上通过，并防止活性炭颗粒漏出。所述UV光解净化模块32内设置有若干185nm或者254nm的紫外灯。所述若干紫外灯沿垂直于风道方向，对称平行设置在UV光解净化模块的两侧壁上。

如图3所示，所述光催化模块33内，沿垂直于风道方向，对称平行设置两列254nm紫外灯331；在光催化模块33内设置经二氧化硅预处理的泡沫镍332，所述泡沫镍负载有光催化剂。所述泡沫镍孔隙结构均匀，孔隙率在95％以上，孔数优选在75-130/cm²之间；所述泡沫镍沿风道方向设置在254nm紫外灯(331)两侧。进一步地，可以以所述两列254nm紫外灯331为一组紫外灯，安装有N组的紫外灯，N+1组的泡沫镍。

根据本实用新型的装置，其中，所述装置包括多个活性炭模块31、UV光解净化模块32与光催化模块33。在实际应用场合中，会根据实际情况调节活性炭模块、UV光解模块、光催化氧化模块的数量和比例。

如图1所示，根据本实用新型的装置，其中，所述装置还包括风机4，设置于出风口2处。进一步地，所述装置还包括烟囱5，设置于风机4处垂直于风道的侧壁上。

使用本实用新型净化工业有机废气步骤如下：

在处理装置的通路上，风从进风口1进入到废气处理装置3，该废气处理装置具有多种的功能，能够将有机废气降解小分子或者完全降解为二氧化碳和水。风机4的作用就是使气体在通路上有一个定向的流动方向，并且通过功率来控制风量的大小。工业有机废气可以通过集气罩收集后，通过活性炭模块31的活性炭层的过流断面，在一定的停留时间内，由于活性炭表面与有机废气分子间相互引力的作用产生物理吸附(又称范德华吸附)，从而将废气中的有机成份吸附在活性炭的空隙表面，从而使废气部分得到净化；通过活性炭处理后的气体在风机的作用下，然后进入UV光解净化模块32。该模块使用了185nm的UV紫外灯，该波长的紫外灯分解空气中的氧分子产生游离氧，因游离氧所携正负电子不平衡所以需与氧分子结合，进而产生臭氧，臭氧对有机物具有极强的氧化作用，对工业废气及其它刺激性异味具有清除效果。通过UV紫外灯照射工业废气，然后裂解，降解转变为低分子化合物，甚至完全转变成二氧化碳和水；通过UV紫外灯降解的工业废气进一步进入光催化模块33，该光催化模块除了可将工业废气中未降解的工业废气完全分解为二氧化碳和水，也可将UV光解产生的臭氧除去，避免进入大气而造成二次污染，最后被处理后的洁净大气通过主风机抽引送往烟囱达标排放。

该光催化处理工业废气模块如图3所示：该模块使用254nm紫外灯331，这些紫外灯有两列，每列有多支平行排列，紫外灯的数量根据具体实际情况而定；在该模块中，TiO₂光催化剂负载到经过二氧化硅预处理的泡沫镍332上，泡沫镍相比于其他的光催化载体有着较大的比表面，在使用时，有着较多的活性中心，有利于提高光催化的净化效率；实际上，光催化剂在紫外灯的照射下，除了可将工业废气降解掉，同时也可将废气中的细菌病毒、异味分解掉。最后，经处理后到达排放标准的工业有机废气依次经由出风口2以及烟囱5排出。

当然，本实用新型还可以有多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型的公开做出各种相应的改变和变型，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种工业有机废气净化装置，包括进风口(1)和出风口(2)，其特征在于，

所述装置还包括废气处理装置(3)，所述废气处理装置(3)包括沿风道方向依次设置的活性炭模块(31)、UV光解净化模块(32)和光催化模块(33)；

所述活性炭模块(31)与进风口(1)相连，所述光催化模块(33)与出风口(2)相连。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述活性炭模块(31)、UV光解净化模块(32)与光催化模块(33)均可以垂直于风道抽出。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述活性炭模块(31)内设置有活性炭。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述活性炭颗粒填充于与活性炭模块体积相匹配的正方形或长方形炭盒内，该炭盒的外框采用聚四氟乙烯材料，在风道方向上，安装若干孔数的不锈钢丝网。

5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述UV光解净化模块(32)内设置有若干185nm或254nm的紫外灯。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述UV光解净化模块(32)内设置有若干185nm紫外灯。

7.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述光催化模块(33)内，沿垂直于风道方向，对称平行设置两列254nm紫外灯(331)；在光催化模块(33)内设置经二氧化硅预处理的泡沫镍(332)，所述泡沫镍基底上负载光催化剂；所述泡沫镍的孔隙率在95％以上，孔数在75-130/cm²之间；所述泡沫镍沿风道方向设置在254nm紫外灯(331)两侧。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括风机(4)，设置于出风口(2)处。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括烟囱(5)，该烟囱(5)设置于风机(4)处垂直于风道的侧壁上。

10.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置包括多个活性炭模块(31)、UV光解净化模块(32)与光催化模块(33)。