CN207786345U - 一种用于降解挥发性有机物的气相光催化反应装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于环保工程领域。提供了一种用于降解挥发性有机物的气相光催化反应装置，包括气体储存装置、光催化反应装置、气体循环装置和气体检测装置。光催化反应器材质为石英玻璃，由石英密封盖、石英反应器主体和透气托架组成，透气托架顶端铺放无纺布用于涂布纳米光催化剂。本实用新型的效果和益处是本装置是针对VOCs特点设计，光源可根据具体反映选择和调节；选择高压钢瓶作为气体供给来源，气流稳定，利于气体混合；光催化反应器材质为石英玻璃有利于光能的充分利用，可根据需要进行单批次或循环光降解反应；外置磁力搅拌装置和不锈钢磁力驱动泵利于气体循环；可同时实现气体产物的即时检测和在线实时监测。
Description
技术领域
本实用新型属于环保技术领域，涉及到一种用于降解挥发性有机物的气相光催化反应装置，特别涉及到用于有机污染气体光催化降解循环反应装置。
背景技术
大气污染是当前我国面临着的重要环境问题之一。尤其今年来随着石化、化工以及涂装等工业的发展，挥发性有机物(VOCs)排放明显增加。VOCs不仅是臭氧的重要前体污染物，同时也是雾霾气态污染物形成的主因，却在最近几年才受到重视。VOCs种类复杂，如苯类、酚类、卤代烃、醛类、酮类、醚类和胺类等等，通常情况下以多重组分同时存在。目前国内外的VOCs控制技术主要是催化氧化、吸附和生物法，分别占26％、25％和24％。但多处于基础研究阶段，尚需开发高效降解技术，开展相应的设备研究。光催化技术具有可室温深度反应、可直接利用太阳能驱动反应，且成本低、环境友好等优点，成为一种理想的环境污染治理技术。
光催化降解是目前研究较多的一种降解技术，具有节能、环境友好、可彻底氧化降解有机污染物的优点，被广泛应用在环境净化、自清洁净化、能源催化和可降解塑料等领域。目前光催化研究的发展方向体现在四个方面，如高效光催化剂的设计、光催化剂载体新材料、原子水平表征光催化活性位和气相光催化反应器的设计。尤其气相光催化反应器的设计，不仅可用于评价催化剂的催化效率，还可用于建立与实验证据相符的理论模型。
截至目前，针对目前大气污染专门用于VOCs的光催化反应装置报道很少。中国专利申请200910273087.9公开了一种气相光催化反应装置，虽然提到了可以测试各种不同种类和不同形式的催化剂，并不适合用于目前研究较多的纳米复合催化剂。另外，反应器的各个部件均用金属材料制作，光源限定为LED，都会影响到光能利用效率。201220516492.6公开了一种实验室用一体化气相光催化反应器，采用内置光源，不利于光源热量的消除；在催化反应装置底部进气口上方架设风扇，会导致VOCs的吸附、气体分散不混匀，给催化剂评价带来不确定性。201710874914.4公开了一种高效环保的室内甲醛净化器，采用活性炭和硅藻泥吸附的方式净化室内甲醛，并不能实现甲醛的完全降解，且不能用于光催化剂的评价。
实用新型内容
针对这些问题，本实用新型提出了一种用于降解挥发性有机物的气相光催化反应装置。该光反应装置可用于纳米光催化剂的评价，光源可根据催化剂种类选择和调整，通过气泵实现VOCs气体的循环流动，也可根据VOCs降解过程中产生的产物选择合适的在线实时检测。本实用新型针对VOCs特点，选择外置光源，利于光源种类的选择、多种光源切换和散热。根据VOCs气体密度，控制气路流动方向，实现VOCs气体的均匀循环流动。根据VOCs降解中间产物和产物，选择合适的气敏元件检测仪器。
本实用新型的具体技术方案为：
一种用于降解挥发性有机物的气相光催化反应装置，包括气体储存装置、光催化反应装置、气体循环装置和气体检测装置，其特征在于，气体储存装置、气体循环装置和气体检测装置分别通过气体流动控制部件和管路与光催化反应装置连接；所述光催化反应装置包括光催化反应器和反应箱，反应器置于反应箱内部；光催化反应器材质为石英玻璃，包括石英密封盖、石英反应器主体和透气托架，透气托架上部的石英反应器主体上设置进气口，透气托架下部的石英反应器主体上设置出气口和取样口；石英反应器主体的底面直径:高＝0.5～1，透气托架顶端铺放无纺布，无纺布材质根据纳米催化剂粒径和气体性质选择；反应箱包括光源、冷却管、磁力搅拌装置、恒温装置和外部不透光箱体。
所述气体储存装置为高压钢瓶；气体流动控制部件包括调压阀、气体质量流量计和阀门，经不锈钢软管与光催化反应装置相连；根据实际光催化反应需要控制气体组成和压力；所述的气体循环装置为不锈钢磁力驱动泵，气体检测装置为在线复合气体气敏元件检测仪器，可同时检测VOCs、氧气、一氧化碳、氮氧化物、可燃气体等。
本实用新型的有益效果是：针对VOCs特点设计，光源可根据具体反映选择和调节；选择高压钢瓶作为气体供给来源，气流稳定，利于气体混合；光催化反应器材质为石英玻璃有利于光能的充分利用；外置磁力搅拌装置和不锈钢磁力驱动泵利于气体循环；可同时实现气体产物的即时检测和在线实时监测。
附图说明
图1是本实用新型用于降解挥发性有机物的气相光催化反应装置图；
图中：P-1～P-20不锈钢软管直径6～12mm；A-1～A-3高压气体钢瓶；B-1～B-3精密气体调压阀；C-1～C-3气体质量流量计；D1-D3精密气体开关阀；E-1四通阀；F-1Y型三通阀；G-1光催化反应装置；H-1不锈钢磁力气体驱动泵；I-1～I-3三通卡套球阀；J-1气体检测装置。
图2是石英光催化反应器图主视图；
图3是石英光催化反应器图侧视图；
图4是石英光催化反应器图俯视图；
图中：a进气口；b出气口；c取样口；d石英密封盖；e石英反应器主体；f透气托架。
具体实施方式
以下结合技术方案(和附图)详细叙述本实用新型的具体实施方式。
如图1所示，本实用新型用于降解挥发性有机物的气相光催化反应装置包括气体储存装置(A-1、A-2、A-3)、光催化反应装置G-1、气体循环装置H-1和气体检测装置J-1。气体储存装置通过气体控制装置(B-1～B-3、C-1～C-3、D1-D3、E-1、F-1、I-1)与光催化反应装置G-1相连接。通过控制精密气体调压阀B-1～B-3和气体质量流量计C-1～C-3，可实现气体精确输入。通过精密气体开关阀D1-D3和四通阀E-1，可实现预输入气体的混合。通过控制Y型三通阀F-1，可控制气体直接进入光催化反应装置G-1或气体检测装置J-1，从而实现反应前和反应过程中气体组分的直接检测。通过控制三通卡套球阀I-1、I-2、I-3，实现气体的单批次或循环光降解反应。
如图2所示，石英光催化反应器是光催化反应装置G-1的核心组成部分，此外还包括由光源、冷却管、底部磁力搅拌装置、恒温装置和外部不透光铁质箱体组成的反应箱。气体经进气口a进入石英反应器主体e，在透气托架f上部与待评价光催化剂实现表面接触，在光照作用下发生光催化降解，反应后的气体透过托架f进入石英反应器主体e底部，并经由出气口b排出反应器。气体可在图1气相光催化反应装置中不锈钢磁力气体驱动泵H-1的作用下循环流动，从而实现气体的循环催化降解。可根据待评价催化剂形貌特征和气体性质，选择在托架f铺放不同材质的无纺布，均匀涂布待评价纳米催化剂。在反应过程中，可经取样口c取样实时监测气体浓度，或经由三通卡套球阀I-2、I-3通过气体检测装置J-1检测反应气体和产物浓度。
尽管结合附图对本实用新型进行了上述描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护范围的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本实用新型的保护之列。
Claims (2)
1.一种用于降解挥发性有机物的气相光催化反应装置，包括气体储存装置、光催化反应装置、气体循环装置和气体检测装置，其特征在于，气体储存装置、气体循环装置和气体检测装置分别通过气体流动控制部件和管路与光催化反应装置连接；所述光催化反应装置包括光催化反应器和反应箱，反应器置于反应箱内部；光催化反应器材质为石英玻璃，包括石英密封盖、石英反应器主体和透气托架，透气托架上部的石英反应器主体上设置进气口，透气托架下部的石英反应器主体上设置出气口和取样口；石英反应器主体的底面直径:高＝0.5～1，透气托架顶端铺放无纺布，无纺布材质根据纳米催化剂粒径和气体性质选择；反应箱包括光源、冷却管、磁力搅拌装置、恒温装置和外部不透光箱体。
2.根据权利要求1所述的一种用于降解挥发性有机物的气相光催化反应装置，其特征在于，所述气体储存装置为高压钢瓶；气体流动控制部件包括调压阀、气体质量流量计和阀门，经不锈钢软管与光催化反应装置相连；根据实际光催化反应需要控制气体组成和压力；所述的气体循环装置为不锈钢磁力驱动泵，气体检测装置为在线复合气体气敏元件检测仪器。
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