CN220990333U - 降解气体污染物装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了降解气体污染物装置，包括密封的箱体，所述箱体内设有处理仓、去除有机污染物的光催化剂机构，所述光催化剂机构包括光源部件以及用于固定粉体光催化剂的光催化剂板，所述光源部件安装在箱体内侧上部，所述处理仓中设有光催化剂板，处理仓为光催化剂同气体污染物的反应场所，所述箱体在一个侧面板一上部设有进气窗口、相对侧的另一个侧面板一上设有出气窗口。本实用新型降解速率高、降解效果好，具有绿色、环保无污染的优点，通过更换半导体光催化剂板的方法延长使用寿命，使用安装、拆卸方便，制造及维护成本低，具有良好的经济效益和社会效益。

Description

降解气体污染物装置

技术领域

本实用新型涉及光催化技术领域，特别涉及一种降解气体污染物装置。

背景技术

气体污染物种类多，包括硫氧化合物、氮氧化合物以及挥发性有机物等造成的环境污染问题，对社会经济和人体健康也产生了很大的影响。以乙烯气体为例，乙烯是世界上最常见的化工产品之一，广泛应用于工业生产，低浓度的乙烯作为植物激素，对果蔬生长、发育和储存有着很大的影响，乙烯对促进果蔬的成熟起到了重要作用，但收获果蔬后，乙烯还可以通过果蔬的呼吸作用不断产生，并加速水果和蔬菜的腐烂，对于水果和蔬菜的贮藏和保鲜十分不利。又以甲醛气体为例，甲醛是具有刺激性的毒性物质，也是一种常见的室内污染源，在长期接触下可危害人体的皮肤和神经系统等，并且甲醛作为致癌物，还会造成人体患癌风险增加，对于孕妇、小儿等特殊人群，危害更加明显。

现有技术中主要的气体污染物处理方法主要有燃烧法、吸附法和生物法。近年来，半导体光催化技术作为一类新兴的技术逐渐得到了关注，这一技术主要通过利用半导体光催化剂将清洁的太阳能转化为化学能或者电能，进一步分解水制取绿色能源氢气、降解各种有机污染物、还原重金属离子等。利用半导体光催化技术进行气体污染物处理，可以将污染物气体分子如甲醛和乙烯分子等降解为无毒的二氧化碳和水，整个过程的反应条件温和，相比燃烧法和吸附法等传统手段要更具有优势，大规模地应用半导体光催化技术，对于解决环境和能源问题将有着较为深远的意义。然而，现有技术中绝大部分半导体光催化剂均以纯粉体方式使用，粉体在使用过程中容易团聚，对半导体光催化反应的效率有不利的影响，不利于光催化剂的实际利用。

如何选择合理的基体将半导体光催化剂固定或者分散，并集成到相应的装置中，对于进一步大规模利用光催化剂有着积极的意义。

实用新型内容

本实用新型就是为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种降解气体污染物装置。本实用新型的光催化气体处理装置可以将光催化剂固定在基地上形成催化剂板并且集成到处理系统中，避免了传统粉体光催化反应中半导体光催化剂易团聚的缺点，减少了光催化剂的使用量，同时在处理气体污染物中的应用也避免了液相光催化体系需要不断进行搅拌的缺点，并且可以通过更换半导体光催化剂板的方法延长使用寿命，使用安装、拆卸方便，制造及维护成本低，具有良好的经济效益和社会效益。

本实用新型解决技术问题的技术方案是：

一种降解气体污染物装置，包括密封的箱体，所述箱体内设有处理仓、去除有机污染物的光催化剂机构，所述光催化剂机构包括光源部件以及用于固定粉体光催化剂的光催化剂板，所述光源部件安装在箱体内侧上部，所述处理仓中设有光催化剂板，处理仓为光催化剂同气体污染物的反应场所，所述箱体在一个侧面板一上部设有进气窗口、相对侧的另一个侧面板一上设有出气窗口。

所述光催化剂板包括基材，所述基材上固定有粉体光催化剂。

所述基材为FTO导电玻璃，所述粉体光催化剂采用半导体光催化剂。

在箱体宽度方向的两个侧面板二的内侧间隔设有阻气隔板，阻气隔板一端与一个侧面板二的内侧连接、另一端与另一个侧面板二的内侧留有供气体通过的端部间隙，阻气隔板下部与箱体的下支撑板连接，阻气隔板之间形成隔板间隙，端部间隙与隔板间隙形成气体通道，光催化剂板固定在箱体内部。

处理仓内部及阻气隔板均涂覆有能够增加光的反射效果、提高光源的利用率及光催化剂的光催化气体处理性能的反光涂层。

所述处理仓的顶部设有用于防止催化剂样品的污染和/或外部光源的污染以及用于保护光源部件中的保护盖。

在端部间隙上设有用于对在处理仓内流动的气体进行过滤处理的过滤网。

在所述进气窗口、出气窗口上分别安装用于去除气体进出装置过程中的灰尘和大颗粒杂物的可更换的滤膜。

在出气窗口一侧的侧面板一上设有排风扇。

本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型的光催化气体处理装置可以将光催化剂固定在基地上形成催化剂板并且集成到处理装置中，避免了传统粉体光催化反应中半导体光催化剂易团聚的缺点，减少了光催化剂的使用量，同时在处理气体污染物中的应用也避免了液相光催化体系需要不断进行搅拌的缺点，并且可以通过更换半导体光催化剂板的方法延长使用寿命，使用安装、拆卸方便，制造及维护成本低，具有良好的经济效益和社会效益。

2.本实用新型通过将涂覆有粉体光催化剂催化剂板固定在降解气体装置中，其中半导体光催化剂受光照激发产生光生空穴与光生电子等活性物种，并进一步与气体污染物发生(如乙烯等)反应完成降解过程，实现了污染物气体的绿色去除。相比目前主要的气体污染物处理方法如燃烧法、吸附法、和生物法等，本实用新型的光催化剂基气体处理装置在使用时的能耗较低，反应速率较高，可以在短时间内去除更多的气体污染物，优势明显。

3.本实用新型中使用的气体处理装置处理污染物气体过后的产物选择性较高，只有无毒的水和二氧化碳，反应条件温和且不造成二次污染。

4.本实用新型的光催化气体处理装置结构简便，光催化剂板可以固定在箱体内部，如根据需要可以将催化剂板固定在箱体的下支撑板、阻气隔板、侧面板上的不同位置。并且能够方便地根据目标污染物气体的性质更换相应的半导体光催化剂的种类，装置光源也可以根据半导体光催化剂的光响应范围进行更换成相应波长的光源，用于激发光催化剂，产生活性物种并进一步与目标气体污染物反应，从而降解目标气体污染物。

5.通过在处理仓内部及阻气隔板均涂覆有一定量的反光涂层，该反光涂层可以增加光的反射效果，提高光源的利用率，从而促进了固定好的光催化剂的光催化气体处理性能。

6.本实用新型中的半导体光催化剂降解气体装置可以应用于半导体光催化降解乙烯等气体污染物。根据需要，本实用新型还可以利用其它的半导体光催化剂如氧化锌和氧化锡等、从而用于其他的气体有机物污染物，如甲醛和氨气等的降解。

7.光催化剂板可拆卸地安装在箱体内部，如箱体的内侧面和底面上，如根据需要可以将催化剂板固定在箱体1的下支撑板、阻气隔板、侧面板一、侧面板二上的不同位置，以便于拆卸更换和维护，提高工作效率，降低操作者劳动强度。

附图说明

图1为本实用新型方案中实施例六中降解气体污染物装置的结构示意图。

图2为图1的俯视结构示意图。

图3为图1的左视结构示意图。

图中，1箱体，2光源部件，3电池仓，4排风扇，5过滤网，6出气窗口，7滤膜，8保护盖，9进气窗口，10顶板，11侧面板一，12气体通道，13下支撑板，14阻气隔板，15端部间隙，16催化剂板，17侧面板二。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。

实施例1

一种降解气体污染物装置，结合图1，图2，图3，包括密封的箱体1，所述箱体1内设有处理仓、去除有机污染物的光催化剂机构，所述光催化剂机构包括光源部件2以及光催化剂板16，所述光源部件2安装在箱体1内侧上部，所述处理仓中设有光催化剂板，光催化剂板上涂覆固定有光催化剂，所述光源组件2为处理仓中固定好的光催化剂板提供激发光源，使得光催化剂板在对应的激发光源作用下产生光生电子和光生空穴等活性物种；所述光催化剂板用于将分散的分体光催化剂固定在特定的基底上，并在对应光源的激发下产生超氧自由基、羟基自由基和光生空穴等活性物种，并进一步与污染物气体发生反应，使其高效去除；所述的处理仓为光催化剂同气体污染物的反应场所，气体污染物在处理仓内同光催化剂相互反应生成无毒的水和二氧化碳等产物。

所述箱体1采用长方体结构，所述箱体在长度方向的一个侧面板一11上部设有进气窗口9、相对侧的另一个侧面板一11上设有出气窗口6，进气窗口9、出气窗口6用于装置外部的气体进入装置内，以及处理后的气体进入外部。

在箱体宽度方向的两个侧面板二17的内侧间隔设有阻气隔板14，阻气隔板14一端与一个侧面板二17的内侧连接、另一端与另一个侧面板二的内侧留有供气体通过的端部间隙15，阻气隔板14下部与箱体1的下支撑板13连接，阻气隔板14之间形成隔板间隙12，端部间隙15与隔板间隙12形成气体通道，光催化剂板16可拆卸地安装、固定在箱体内部，如箱体的内侧面和底面上，如根据需要可以将催化剂板固定在箱体1的下支撑板13、阻气隔板14、侧面板一11、侧面板二17上的不同位置，以便于拆卸更换和维护。本实用新型的处理仓的内部通过阻气隔板14将处理仓仓室分成若干个子仓室，所有的子仓室串接起来形成气体通道12，阻气隔板14之间采用交错排列，能够增加气体在处理舱内的滞留时间。

处理仓内部及阻气隔板14均涂覆有反光涂层，用于增加光的反射效果，提高光源的利用率，从而促进了固定好的光催化剂的光催化气体处理性能。

其中，所述光源部件2包括电池、光源和开关，光源与电池通过开关电连接，电池用于为光源提供电源，通过开关控制光源的开启与断开。

优选地，光源部件2还包括电池仓3，电池仓3用于容纳电池。

优选地，处理仓的顶部附有保护盖8，以防止催化剂样品的污染和/或外部光源的污染，以及用于保护光源部件2中的光源、开关以及电池仓3,以减少开关开启后光源损失、对操作者的安全威胁及外部环境光的影响。

如保护盖8可以分为第一保护盖和第二保护盖，其中第一保护盖安装在处理仓上部、用于防止催化剂样品的污染和/或外部光源的污染，第二保护盖安装在光源部件2上部、用于保护光源部件2中的光源以及电池仓3，光源安装在电池仓3中，以减少开关开启后光源损失、对操作者的安全威胁及外部环境光的影响。

光源11与气体通道中固定好的光催化剂板中间间隔预设距离，用于减少光源激发时产生的热量所带来的温度变化对处理仓中待测试样品性能带来的影响。

所述光源包括紫外灯、氙灯、以及LED灯等。其中，灯管可根据半导体光催化剂的光响应范围进行更换成相应波长的光源，用于激发光催化剂，利用激发光催化剂从而降解气体污染物。

光源部件2可以安装在箱体的上部中间位置。可以安装一个或者多于一个的光源部件。当安装一个光源部件时阻气隔板14上部与箱体的顶板10留有间隙，使光源的光都可以照射到装置的处理仓内部，整个箱体的处理仓内部均涂有反光层；如果有两个或者多个光源部件时，阻气隔板上部可以有小的间隙或者不留间隙，只要能够保证紫外光能够照射到每个位置的催化剂板上即可。

当两个阻气隔板14之间的每个处理仓内都分别设有光源部件时，阻气隔板14的上部与箱体1的顶板之间可以不留间隙。

在端部间隙15上设有过滤网5，如过滤网5采用蜂窝网状结构。蜂窝网用于对气体在处理仓内流动过程中的过滤。通过过滤网起到二级过滤的作用。

在出气窗口6一侧的侧面板一11上设有排风扇4。通过排风扇4加速气体在装置内的流动，并吹走在气体处理过程中生成的部分水蒸气。根据需要，排风扇4可以设有若干个，而且安装位置可以调节。

在所述进气窗口9、出气窗口6上分别安装可以更换的滤膜7，用于去除气体进出装置过程中的灰尘和大颗粒杂物，避免外界杂质对装置内的光催化剂板16造成污染。

本实用新型的半导体光催化剂降解气体装置可以应用于光催降解乙烯等气体污染物。使用时，气体由进气窗进入，在气道中最大程度停留，并与固定好的光催化剂充分反应之后再由另一侧气道滤出，最后从出气窗排出。其中气道之间的蜂窝网状过滤网5可以起到二次净化的作用，光源可以根据光催化剂的性质进行调整。

实施例2

所述光催化剂板包括基材，所述基材上固定有粉体光催化剂。

所用基材包括硬质基底材料。所述基材为FTO导电玻璃。

所述粉体光催化剂采用半导体光催化剂。根据需要，本实用新型可以采用不同光响应范围的半导体光催化剂。所述光催化剂采用包括金属氧化物(如纳米二氧化钛，纳米氧化锌等)、金属硫化物(如硫化铬，硫化锌等)、有机半导体光催化材料以及金属有机骨架化合物，石墨相氮化碳(g-C₃N₄)等半导体材料。光催化剂基板固定好适当的半导体光催化剂，半导体光催化剂在激发光源的作用下，内部的光生载流子即光生电子和光生空穴迁移到半导体光催化剂的表面，并进一步形成羟基自由基和超氧自由基等活性物种，从而进一步同待反应的气体污染物反应并完成降解。待反应的气体有机污染物包括烯烃和醛类气体，如乙烯等。

根据需要，本实用新型还可以利用其它的半导体光催化剂、从而用于其他的气体有机物污染物，如甲醛和氨气等的降解。

本实用新型的光催化气体处理装置可以将粉体光催化剂集成到处理系统中，并且可以通过更换光催化剂板的方法延长使用寿命，使用安装、拆卸方便，制造及维护成本低。

本实用新型的光催化气体处理装置结构简便，能够方便地根据需要更换光催化剂的种类和对应光源的类型。

本实用新型的降解效果良好，本实用新型的半导体光催化剂降解气体装置具有良好的降解乙烯气体的能力，通过实验证明，在4小时内可以降解手套箱中超过90％的乙烯，且产物为无毒的二氧化碳和水。

本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中的“相连”“连接”应作广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接连接，也可以是通过中间部件间接连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语的具体含义。

以上所述为本实用新型的优选实施方式，具体实施例的说明仅用于更好的理解本实用新型的思想。对于本技术领域的普通技术人员来说，依照本实用新型原理还可以做出若干改进或者同等替换，这些改进或同等替换也视为落在本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种降解气体污染物装置，其特征是，包括密封的箱体，所述箱体内设有处理仓、去除有机污染物的光催化剂机构，所述光催化剂机构包括光源部件以及用于固定粉体光催化剂的光催化剂板，所述光源部件安装在箱体内侧上部，所述处理仓中设有光催化剂板，处理仓为光催化剂同气体污染物的反应场所，所述箱体在一个侧面板一上部设有进气窗口、相对侧的另一个侧面板一上设有出气窗口。

2.如权利要求1所述的降解气体污染物装置，其特征是，所述光催化剂板包括基材，所述基材上固定有粉体光催化剂。

3.如权利要求2所述的降解气体污染物装置，其特征是，所述基材为FTO导电玻璃，所述粉体光催化剂采用半导体光催化剂。

4.如权利要求1所述的降解气体污染物装置，其特征是，在箱体宽度方向的两个侧面板二的内侧间隔设有阻气隔板，阻气隔板一端与一个侧面板二的内侧连接、另一端与另一个侧面板二的内侧留有供气体通过的端部间隙，阻气隔板下部与箱体的下支撑板连接，阻气隔板之间形成隔板间隙，端部间隙与隔板间隙形成气体通道，光催化剂板固定在箱体内部。

5.如权利要求1所述的降解气体污染物装置，其特征是，处理仓内部及阻气隔板均涂覆有能够增加光的反射效果、提高光源的利用率及光催化剂的光催化气体处理性能的反光涂层。

6.如权利要求1所述的降解气体污染物装置，其特征是，所述处理仓的顶部设有用于防止催化剂样品的污染和/或外部光源的污染以及用于保护光源部件中的保护盖。

7.如权利要求4所述的降解气体污染物装置，其特征是，在端部间隙上设有用于对在处理仓内流动的气体进行过滤处理的过滤网。

8.如权利要求1所述的降解气体污染物装置，其特征是，在所述进气窗口、出气窗口上分别安装用于去除气体进出装置过程中的灰尘和大颗粒杂物的可更换的滤膜。

9.如权利要求1所述的降解气体污染物装置，其特征是，在出气窗口一侧的侧面板一上设有排风扇。

10.如权利要求4所述的降解气体污染物装置，其特征是，所述光催化剂板可拆卸地安装在箱体内部。