CN207042249U - 光催化处理挥发性有机物的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光催化处理挥发性有机物的装置，包括设有进气口、出气口和进液口的光催化喷淋塔，还包括与进气口相连接的进气管以及与进液口相连接的进液管，进液口设置于进气口的下端，进气管上装设有抽风机，抽风机用于将待处理废气输送至光催化喷淋塔内，光催化喷淋塔为光催化处理废气中的挥发性有机物提供反应场所。本实用新型的光催化处理挥发性有机物的装置，通过紫外灯管和光催化剂共同作用降解废气中的挥发性有机物并通过雾化喷头喷出液滴吸附和溶解废气中的颗粒物及可溶性物质，在分散体系下利用光催化剂的强氧化性和高比表面积降解挥发性有机物，降解率高，以确保尾气达标，该装置还可以回收利用运行过程中的物料，降低生产成本。

Description

光催化处理挥发性有机物的装置

技术领域

本实用新型属于挥发性有机物处理技术领域，具体地讲，涉及一种光催化处理挥发性有机物的装置。

背景技术

中国是世界上大气污染最严重的国家之一，大气污染也是我国环境问题中的一个主要问题。挥发性有机物(volatile organic compound，VOC)是空气中普遍存在且组成复杂的一类有机污染物。世界卫生组织对其定义为熔点低于室温而沸点在50-260℃之间的挥发性有机化合物的总称。其污染主要表现在两个方面，一方面是由于挥发性有机物多以气、液态存在，这些有毒物质会通过暴露人群的呼吸系统和皮肤进入人体危害人体健康；另一方面是一些挥发性有机物具有较强的光化学反应活性，能在环境中进行二次转化，是导致灰霾天气的重要前体物之一，是形成复合型大气污染的重要因素，所以挥发性有机物的处理与净化势在必行。

目前，常用的净化处理挥发性有机物的手段主要包括：1)直接高温燃烧法； 2)催化氧化法；3)生物除臭法；4)活性炭吸附法；5)喷淋法等。

直接高温燃烧法多由常规的电阻炉改装而来，其在炉体的下部连接通气管，顶部连接排风管，炉膛壁采用嵌入式电阻丝耐火复合板块制成。主要缺陷是挥发性有机物在炉膛内的滞留时间短，加热温度不均匀，局势燃烧不充分，且持续运行需要较大能耗。

催化氧化法，现阶段使用的催化剂有两种，即贵金属催化剂和非贵金属催化剂。贵金属催化剂主要包括Pt、Pd等，它们以细颗粒形式依附在催化剂载体上，而催化剂载体通常是金属或陶瓷蜂窝，或散装填料；非贵金属催化剂主要是由过渡元素金属氧化物，比如MnO₂，与粘合剂经过一定比例混合，然后制成的催化剂。如果有机废气中的催化剂毒物、遮盖质无法清除，则不可使用这种催化氧化法处理VOC；

生物法，即将含挥发性有机污染物的废气收集后通过生物膜过滤床，通过喷淋水保持生物膜表面湿润，同时将废气中的有机污染物洗涤下来与生物膜接触、反应、降解，有机物被生物分解为水和二氧化碳，处理后的尾气达标排放。该方法的优点是处理成本低，缺点是有机物染物降解不彻底，如果含有难降解有机污染物时，尾气难以达标排放。潘咸峰等(申请号201620418663.5)将催化氧化法与生物法相结合，先用生物法处理，再用催化氧化法净化剩余的低浓度VOC，一定程度上填补了两者的缺陷，但处理流程的复杂化，会造成成本上升。

陈全涛的专利(申请号201620349447.X)即采用活性炭吸附法，用活性炭吸附废气中的粉尘和VOC，之后用水蒸气洗脱活性炭，再用通干燥空气进行干燥。这种方式净化能力有明显上限，且污染物没有被处理掉，仅仅从气相转换到了液相。

喷淋法最为简单经济，使用较为普遍，大部分设备在喷淋一段时间以后，喷淋液都直接排放，有的喷淋设备更换喷淋液不及时造成设备内填料、喷头堵塞，严重影响喷淋效果。另外，喷淋液的直接外排也造成浪费和对环境污染。刘杰(申请号201620016025.9与申请号201620016024.4)针对喷淋设备问题，为设备增加清洗组件和絮凝沉降模块。

实用新型内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种光催化处理挥发性有机物的装置。

本实用新型提供了一种光催化处理挥发性有机物的装置，所述装置包括设有进气口、出气口和进液口的光催化喷淋塔，所述装置还包括与所述进气口相连接的进气管以及与所述进液口相连接的进液管，所述进液口设置于所述进气口的下端，所述进气管上装设有抽风机，所述抽风机用于将待处理废气输送至所述光催化喷淋塔内，所述光催化喷淋塔为光催化处理废气中的挥发性有机物提供反应场所。

进一步地，所述光催化喷淋塔内设置有与所述进液口相连接的雾化喷头，所述雾化喷头用于喷出液滴吸附和溶解所述废气中的颗粒物及可溶性物质。

进一步地，所述光催化喷淋塔内设置有位于所述雾化喷头下方竖立在所述光催化喷淋塔中部的紫外灯管，所述光催化喷淋塔内位于所述进液口下端处连接有光催化剂喷嘴，所述光催化剂喷嘴用于将光催化剂输送至所述光催化喷淋塔内，所述紫外灯管用于与所述光催化剂共同作用降解所述废气中的挥发性有机物。

进一步地，所述光催化喷淋塔的底部设置有液体回收池，所述液体回收池用于容置光催化反应后的废液，所述紫外灯管与所述废液中的光催化剂共同作用进一步降解废液中的残留有机物。

进一步地，所述液体回收池的一侧设置有出液口，所述出液口通过循环泵与所述进液管连接，所述出液口上覆盖有滤膜，所述循环泵用于将所述液体回收池中经滤膜固液分离后的液体重新输送至雾化喷头。

进一步地，所述出气口设置于所述液体回收池上方并位于所述进气口下端，所述装置还包括通过排风管与所述出气口连接的沉降塔，所述沉降塔的上端开设有用于排放废气的排气口，所述排气口连接尾气排放管。

进一步地，所述沉降塔的底部设置有光催化剂回收池，所述光催化剂回收池用于回收废气中经重力作用沉降的光催化剂。

优选地，所述光催化剂回收池呈出口向下的漏斗状。

进一步地，所述光催化剂喷嘴穿设至所述光催化喷淋塔外的一端连接有空气压缩机和光催化剂储罐，所述光催化剂储罐内包括经所述液体回收池和所述光催化剂回收池回收的光催化剂。

优选地，所述光催化剂为粒径5-10nm的二氧化钛。

本实用新型的有益效果：本实用新型的光催化处理挥发性有机物的装置，通过紫外灯管和光催化剂共同作用降解废气中的挥发性有机物，并通过雾化喷头喷出液滴吸附和溶解废气中的颗粒物及可溶性物质，在分散体系下利用光催化剂的强氧化性和高比表面积降解挥发性有机物，降解率高，以确保尾气达标。同时，该装置不仅结构简单，占地面积小，可运用于多种场合，还可以通过液体回收池和光催化剂回收池回收利用运行过程中的物料，降低生产成本，其中，光催化剂性质稳定，使用寿命较长，进一步降低了成本。

附图说明

通过结合附图进行的以下描述，本实用新型的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：

图1是本实用新型的较佳实施例的光催化处理挥发性有机物的装置的结构示意图。

具体实施方式

以下，将参照附图来详细描述本实用新型的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本实用新型，并且本实用新型不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本实用新型的原理及其实际应用，从而本领域的其他技术人员能够理解本实用新型的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。相同的标号在整个说明书和附图中可用来表示相同的元件。

参照图1，根据本实用新型的较佳实施例的光催化处理挥发性有机物的装置包括设有进气口101、出气口102和进液口103的光催化喷淋塔1，装置还包括与进气口101相连接的进气管2以及与进液口103相连接的进液管3，进液口 103设置于进气口101的下端，进气管2上装设有抽风机4，抽风机4用于将待处理废气输送至光催化喷淋塔1内，光催化喷淋塔1为光催化处理废气中的挥发性有机物提供反应场所。

为了溶解废气中的可溶性物质，光催化喷淋塔1内设置有与进液口103相连接的雾化喷头5，雾化喷头5用于喷出液滴吸附和溶解废气中的颗粒物及可溶性物质。在本实施例中，液体优选为水，需要说明的是，液体也可以根据实际需求设置为其他液态物质，本实用新型并不限制于此。

为了降解废气中的挥发性有机物，光催化喷淋塔1内设置有位于雾化喷头5 下方竖立在光催化喷淋塔1中部的紫外灯管6，光催化喷淋塔1内位于进液口 103下端处连接有光催化剂喷嘴7，光催化剂喷嘴7用于将光催化剂输送至光催化喷淋塔1内，紫外灯管6用于与光催化剂共同作用降解废气中的挥发性有机物。在本实施例中，紫外灯管6提供光源，需要说明的是，光源也可以更换为不同波段的光源，可以根据实际催化反应的条件进行不同设置，本实用新型并不限制于此。

为了提高挥发性有机物在光催化喷淋塔1中的降解率，光催化喷淋塔1的底部设置有液体回收池8，液体回收池8用于容置光催化反应后的废液，紫外灯管6与废液中的光催化剂共同作用进一步降解废液中的残留有机物。

为了对装置中的液体进行回收利用，液体回收池8的一侧设置有出液口104，出液口104通过循环泵9与进液管3连接，出液口104上覆盖有滤膜10，循环泵9用于将液体回收池8中经滤膜10固液分离后的液体重新输送至雾化喷头5。

出气口102设置于回收池上方并位于进气口101下端，为了排放经降解处理后的废气，装置还包括通过排风管11与出气口102连接的沉降塔12，沉降塔 12的上端开设有用于排放废气的排气口121，排气口121连接尾气排放管13。废气经排风管11进入沉降塔12，再通过排气口121经由尾气排放管13排出。

为了对装置中的光催化剂进行回收利用，沉降塔12的底部设置有光催化剂回收池14，光催化剂回收池14用于回收废气中经重力作用沉降的光催化剂。光催化剂回收池14优选呈出口向下的漏斗状，可将经重力作用沉降的光催化剂收集至下方出口，回收利用光催化剂。需要说明的是，光催化剂回收池14也可以设置为其他形状，本实用新型对此不做限制。

为了调节降解过程中光催化剂的用量，光催化剂喷嘴7穿设至光催化喷淋塔1外的一端与进样器17连接，进样器17分别连接空气压缩机15和光催化剂储罐16。需要说明的是，该装置也可以不设置进样器16，光催化剂喷嘴7穿设至光催化喷淋塔1外的一端直接连接空气压缩机15和光催化剂储罐16，本实用新型并不限制于此。光催化剂储罐16内包括经液体回收池8和光催化剂回收池 14回收的光催化剂，光催化喷淋塔1中经液体回收池8回收的光催化剂以及沉降塔12中经光催化剂回收池14回收的光催化剂经由经煅烧活化处理后可重新补充到光催化剂储罐16中，煅烧处理的温度优选为300-500℃，本实用新型对此不做限制。在本实施例中，光催化剂优选为粒径5-10nm的二氧化钛，需要说明的是，光催化剂也可以选用其他氧化性高且比表面积高的催化剂，本实用新型并不限制于此。

使用该装置时，在抽风机4的作用下，待处理废气通过进气管2进入光催化喷淋塔1顶部，废气自上而下经过雾化喷头5、紫外灯管6和光催化剂喷嘴7，雾化喷头5喷出液滴吸附和溶解废气中的颗粒物及可溶性物质，紫外灯管6与光催化剂共同作用降解废气中的挥发性有机物。经降解处理后的废液和废气分别被液体回收池8和光催化剂回收池14回收。废液中包括水和部分光催化剂，废气中包括可排放尾气和部分光催化剂。在液体回收池8中，滤膜10固液分离过滤掉废液中的光催化剂，过滤后的水用循环泵9经进液管3输送至雾化喷头5 喷下，水再次穿过紫外灯管6照射的光催化区域最终落回到液体回收池8，循环反复利用。同时，溶于废液中的残留污染物可在液体回收池8中紫外灯的作用下进行深度降解，提高降解率。经光催化喷淋塔1处理后的废气经排风管11进入沉降塔12，废气中的光催化剂在重力作用下自然沉降到沉降塔12底部的光催化剂回收池14，废气中的可排放尾气通过顶端的排气口121进入尾气排放管13，处理后的尾气达到排放标准。

综上所述，本实用新型的光催化处理挥发性有机物的装置，通过紫外灯管和光催化剂共同作用降解废气中的挥发性有机物，并通过雾化喷头喷出液滴吸附和溶解废气中的颗粒物及可溶性物质，在分散体系下利用光催化剂的强氧化性和高比表面积降解挥发性有机物，降解率高，以确保尾气达标。同时，该装置不仅结构简单，占地面积小，可运用于多种场合，还可以通过液体回收池和光催化剂回收池回收利用运行过程中的物料，降低生产成本，其中，光催化剂性质稳定，使用寿命较长，进一步降低了成本。

虽然已经参照特定实施例示出并描述了本实用新型，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本实用新型的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。

Claims (10)

1.一种光催化处理挥发性有机物的装置，其特征在于，所述装置包括设有进气口(101)、出气口(102)和进液口(103)的光催化喷淋塔(1)，所述装置还包括与所述进气口(101)相连接的进气管(2)以及与所述进液口(103)相连接的进液管(3)，所述进液口(103)设置于所述进气口(101)的下端，所述进气管(2)上装设有抽风机(4)，所述抽风机(4)用于将待处理废气输送至所述光催化喷淋塔(1)内，所述光催化喷淋塔(1)为光催化处理废气中的挥发性有机物提供反应场所。

2.根据权利要求1所述的光催化处理挥发性有机物的装置，其特征在于，所述光催化喷淋塔(1)内设置有与所述进液口(103)相连接的雾化喷头(5)，所述雾化喷头(5)用于喷出液滴吸附和溶解所述废气中的颗粒物及可溶性物质。

3.根据权利要求2所述的光催化处理挥发性有机物的装置，其特征在于，所述光催化喷淋塔(1)内设置有位于所述雾化喷头(5)下方竖立在所述光催化喷淋塔(1)中部的紫外灯管(6)，所述光催化喷淋塔(1)内位于所述进液口(103)下端处连接有光催化剂喷嘴(7)，所述光催化剂喷嘴(7)用于将光催化剂输送至所述光催化喷淋塔(1)内，所述紫外灯管(6)用于与所述光催化剂共同作用降解所述废气中的挥发性有机物。

4.根据权利要求3所述的光催化处理挥发性有机物的装置，其特征在于，所述光催化喷淋塔(1)的底部设置有液体回收池(8)，所述液体回收池(8)用于容置光催化反应后的废液，所述紫外灯管(6)与所述废液中的光催化剂共同作用进一步降解废液中的残留有机物。

5.根据权利要求4所述的光催化处理挥发性有机物的装置，其特征在于，所述液体回收池(8)的一侧设置有出液口(104)，所述出液口(104)通过循环泵(9)与所述进液管(3)连接，所述出液口(104)上覆盖有滤膜(10)，所述循环泵(9)用于将所述液体回收池(8)中经滤膜(10)固液分离后的液体重新输送至雾化喷头(5)。

6.根据权利要求5所述的光催化处理挥发性有机物的装置，其特征在于，所述出气口(102)设置于所述液体回收池上方并位于所述进气口(101)下端，所述装置还包括通过排风管(11)与所述出气口(102)连接的沉降塔(12)，所述沉降塔(12)的上端开设有用于排放废气的排气口(121)，所述排气口(121)连接尾气排放管(13)。

7.根据权利要求6所述的光催化处理挥发性有机物的装置，其特征在于，所述沉降塔(12)的底部设置有光催化剂回收池(14)，所述光催化剂回收池(14)用于回收废气中经重力作用沉降的光催化剂。

8.根据权利要求7所述的光催化处理挥发性有机物的装置，其特征在于，所述光催化剂回收池(14)呈出口向下的漏斗状。

9.根据权利要求7或8所述的光催化处理挥发性有机物的装置，其特征在于，所述光催化剂喷嘴(7)穿设至所述光催化喷淋塔(1)外的一端连接有空气压缩机(15)和光催化剂储罐(16)，所述光催化剂储罐(16)内包括经所述液体回收池(8)和所述光催化剂回收池(14)回收的光催化剂。

10.根据权利要求1所述的光催化处理挥发性有机物的装置，其特征在于，所述光催化剂为粒径5-10nm的二氧化钛。