CN2586528Y - 一种用于处理有机废气的新型光催化反应器 - Google Patents

Abstract

一种用于处理有机废气的新型光催化反应器，它涉及一种气体净化装置，特别是一种处理难降解有机废气的净化装置。它包含有壳体(1)、设置在壳体(1)轴心位置的紫外灯管(2)、催化剂薄膜制成的隔片(3)、筒形的催化剂床(4)，至少两个催化剂床(4)设置在壳体(1)内，套装在紫外灯管(2)上的隔片(3)插在两个催化剂床(4)之间，在隔片(3)上开有使气体流通的缺口(3－1)，相邻的两隔片(3)上的缺口(3－1)相互错开。它解决了已有的同类产品存在的光能利用率低、催化活性低、催化器安装和催化剂更换不便的问题。本实用新型的光催化反应器主要用于封闭和半封闭人类生活空间(如：居室、卫生间、会议室、病房和娱乐场所)和工厂的生产车间、泵房中的有机废气的光催化消除。

Description

一种用于处理有机废气的新型光催化反应器

技术领域：本实用新型涉及一种气体净化装置，特别是一种处理难降解有机废气的净化装置。

背景技术：目前，已报道的用于处理废气的光催化反应器有固定床式和流化床式，其中以固定床光催化反应器居多。固定床光催化反应器中的光催化剂有颗粒状、蜂窝状和固定膜状，为了避免光催化剂粒子被气流带走，往往将粉末状催化剂填充在有一定厚度的床层反应器中，由于紫外光穿透催化剂床层能力有限，而使大部分催化剂不能利用，因此其光催化效果较差，而且由于催化剂床层中粒子往往是纳米级，填充紧密，其气阻较大；有的光催化剂以蜂窝状固定在光催化反应器中，虽然一定程度上减小了气阻，但也同样存在着大部分催化剂无法得到充分的紫外光照的问题；有的将光催化剂薄膜固定在反应器的内壁，既避免了颗粒状光催化剂被气流带走，又克服了大部分催化剂不能利用的缺陷，但设计中未考虑气流通过反应器出现短流的问题，短流问题在处理大流量气体时尤为严重，致使光催化降解效果不够理想。流化床光催化反应器是将颗粒状光催化剂在反应器中流态化，以提高气-固接触，但该种反应器也存在光利用率低的缺点，并且还有对催化剂磨损严重的问题。日本于1985年公布了RD81S型光催化空气净化器专利。该装置的催化床以片状环套在紫外灯管外，并和轴线呈一定的角度，床面与光束近于平行。由于光束不是垂直照射在催化剂膜面上，因此催化剂吸光效率较低，其催化活性相应不高，而且催化床的安装和催化剂更换不方便。1990年Kawashima等设计了光催化空气净化器，它存在气流路径长，处理量小，其结构过于复杂，不便于安装和维护的缺点；而且由于采用球形紫外光源和平板型催化床结构，紫外光能利用率低。1993年，李庆霖等推出了我国自有知识产权的光催化净化器的专利，其反应器内部结构采用了管式结构，并在光催化反应室前设置了活性碳吸附段，该反应器可用于处理低浓度的(＜10ppm)小分子物质(如NH₃、H₂S、CH₃SH)，处理通量也较大(1.5M³/min)，处理效率较高，但对于难降解有机大分子物质(如苯系物)的去除主要依靠活性碳吸附段的吸附作用，光催化反应器对其去除的贡献不大，且长期使用存在着活性碳的再生和更换的问题。

实用新型内容：本实用新型提供一种用于处理有机废气的新型光催化反应器，它解决了已有的同类产品存在的光能利用率低、催化活性低、催化器安装和催化剂更换不便的问题。本实用新型的光催化反应器包含有壳体1、设置在壳体1轴心位置的紫外灯管2、催化剂薄膜制成的隔片3、筒形的催化剂床4，至少两个催化剂床4设置在壳体1内，套装在紫外灯管2上的隔片3插在两个催化剂床4之间，在隔片3上开有使气体流通的缺口3-1，相邻的两隔片3上的缺口3-1相互错开。本实用新型由于紫外灯管2可以垂直照射在催化剂床4上，因而光能利用率较高。而套在紫外灯管2上的隔片3作为屏障，可以使气流在反应器内呈蛇形流动，使气流在轴向和径向不同位置催化薄膜制约下，充分撞击和接触催化剂薄膜，加强了气流与催化剂薄膜的接触效果，避免了气流短路，有利于催化剂活性的提高。本实用新型的光催化反应器主要用于封闭和半封闭人类生活空间(如：居室、卫生间、会议室、病房和娱乐场所)和工厂的生产车间、泵房中的有机废气的光催化消除。本实用新型的反应器内的催化剂床4是在不锈钢丝制成的环形支架4-1上固定有催化剂薄膜4-2而构成的，因此便于整体安装和更换。本实用新型的催化剂薄膜是以多孔金属网为载体，以掺铁二氧化钛作为催化剂，用溶胶——凝胶法制备而成，多孔金属网的孔隙率为85～95％。该催化剂薄膜可高效连续处理难降解有机废气(如苯系物、汽油等)，载体的多孔结构有效地扩大了催化剂的表面积，反应器内被处理气流与催化剂能更有效接触，因此对有机物废气能有效降解。此外，该光催化反应器具有气流通量大、易于安装和更换的优点。本实用新型针对目前已有的几种光催化反应器的结构形式的缺陷，进行了更加合理的设计和改进。隔片3和催化剂床4的径向定距插片式布置，使气流在反应器内蛇形流动，既加强了气流与催化剂床层的充分接触，有效地促进光催化反应，又可使反应器具有较大通量，较好的解决了气-固的良好接触(传质)和气阻间的矛盾。与目前所知的光催化反应器的专利相比，具有更合理的结构和更好的处理难降解大分子有机气体的效果。

附图说明：图1是具体实施方式中光催化反应器的整体结构示意图，图2是图1的A-A剖视图，图3是多个催化床4的结构示意图，图4是图3的B-B剖视图。

具体实施方式：本实施方式由壳体1、紫外灯管2、催化剂薄膜制成的隔片3、筒形的催化剂床4、混合器5和加湿器6组成，壳体1是在筒形壳1-1两端分别连接有封盖1-2而形成的，在两个封盖1-2上分别设有进气口1-3和出气口1-4。在进气口1-3的外端还连接有混合器5，混合器5内的支架5-1上安装有风机5-2，在混合器5的吸气口5-3的内侧还安装有加湿器6。混合器5将有机废气和水汽混合，以控制废气的相对湿度。紫外灯管2设置在壳体1的轴心位置。催化剂床4由环形支架4-1和催化剂薄膜4-2组成，环形支架4-1由左环4-3、右环4-4和使两环相连的直钢丝4-5组成，催化剂薄膜4-2缠固在环形支架4-1的外面。多个催化剂床4并排设置在壳体1内，其外表面紧贴壳体1的内壁，相邻的两个催化剂床4在一侧通过一个弧形丝7相连，使两催化剂床4之间形成一间隙。套装在紫外灯管2上的多个隔片3的边沿分别插在各催化剂床4之间的间隙内，缺口3-1开在隔片3的边部，相邻的两隔片3上的缺口3-1之间形成160°～180°的转角，最佳为180°。催化剂薄膜4-2和制成隔片3的催化剂薄膜均以多孔金属网为载体，以掺铁二氧化钛作为催化剂，用溶胶-凝胶法制备而成。多孔金属网的孔隙率为90％，所述掺铁二氧化钛是在二氧化钛中加入0.06％～0.08％(质量)的铁盐，所述铁盐为硫酸铁或硝酸铁，掺铁二氧化钛可以提高催化剂的活性。在使用时也可以用二氧化钛作为催化剂。本实施方式所用的光源采用主波长为254nm的紫外灯，不仅有利于光催化反应，也可杀灭空气中的病毒和细菌。本实用新型所设计的光催化反应器的光源与混合器中风机的总功耗为25W。有机废气的处理量为0.5m³/min。用该光催化反应器对于含有苯、甲苯、二甲苯浓度为1000mg/m³的室内空气，在流量为0.5m³/min时，控制湿度为45％，经光催化处理反应器出口三种有机废气浓度均低于25mg/m³，低于国家标准(＜100mg/m³)，降解率大于95％。某泵房空气中的汽油气浓度为2300mg/m³，在流量为0.5m³/min时，控制湿度为60％，经光催化处理后反应器出口汽油气浓度低于50mg/m³，降解率超过97％。

Claims (5)

1、一种用于处理有机废气的新型光催化反应器，它包含有壳体(1)、设置在壳体(1)轴心位置的紫外灯管(2)、催化剂薄膜制成的隔片(3)、筒形的催化剂床(4)，其特征在于至少两个催化剂床(4)设置在壳体(1)内，套装在紫外灯管(2)上的隔片(3)插在两个催化剂床(4)之间，在隔片(3)上开有使气体流通的缺口(3-1)，相邻的两隔片(3)上的缺口(3-1)相互错开。

2、根据权利要求1所述的一种用于处理有机废气的新型光催化反应器，其特征在于催化剂床(4)是在不锈钢丝制成的环形支架(4-1)上固定有催化剂薄膜(4-2)而构成的。

3、根据权利要求1所述的一种用于处理有机废气的新型光催化反应器，其特征在于壳体(1)是在筒形壳(1-1)两端分别连接有封盖(1-2)而形成的，在两个封盖(1-2)上分别设有进气口(1-3)和出气口(1-4)。

4、根据权利要求3所述的一种用于处理有机废气的新型光催化反应器，其特征在于在进气口(1-3)的外端还连接有混合器(5)，混合器(5)内的支架(5-1)上安装有风机(5-2)，在混合器(5)的吸气口(5-3)的内侧还安装有加湿器(6)。

5、根据权利要求1所述的一种用于处理有机废气的新型光催化反应器，其特征在于缺口(3-1)开在隔片(3)的边部，相邻的两隔片(3)上的缺口(3-1)之间形成160°～180°的转角。

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