專利名稱：處理復雜工業有機廢氣的一體化凈化設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及處理復雜工業有機廢氣的設備，特別涉及一種處理復雜工業有機廢氣的一體化凈化設備。
背景技術：
有機廢氣包含揮發性有機物，如三苯廢氣等，和半揮發性有機物，如多環芳烴、多溴聯苯醚等。有機廢氣中微量毒害有機污染物由于其濃度較低，難以在后續過程中充分接觸和去除，因而使得一些控制技術花費較多且相對困難。氣-固相光催化氧化技術對去除微量有機污染物存在一定的潛在優勢。但是，在流量大的工業有機廢氣處理過程中，由于有機廢氣在光催化氧化裝置中停留時間不夠長，導致光催化劑不能有效地、一次性地氧化降解廢氣中的有機物。另外，隨著光催化劑處理有機廢氣的時間延長，光催化劑的催化效率會隨著處理負荷的增加而有所降低。更重要的是，復雜工業有機廢氣中含有的大量細顆粒物會隨著運行時間的延長嚴重影響和遮蔽光催化劑，從而導致光催化凈化的效率逐漸降低，從而大大減少光催化劑的壽命。因此，在實際復雜工業有機廢氣的處理過程中，利用單獨的光催化氧化技術難以達到理想的污染控制效果。因此，將光催化氧化技術與其他處理有機廢氣的技術進行集成化研究是光催化技術應用于復雜工業有機廢氣污染控制的必然選擇。
實用新型內容本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種處理復雜工業有機廢氣的一體化凈化設備。本實用新型的目的通過下述技術方案實現:一種處理復雜工業有機廢氣的一體化凈化設備，包括依次連接的用于收集氣體的集氣罩、反應箱體和用于抽出氣體的風機；按照氣體的走向，反應箱體內依次設置有靜電除塵器、光催化反應裝置、臭氧發生器和吸附床層；在光催化反應裝置和吸附床層之間為臭氧發生區；吸附床層上設置有吸附劑；所述的靜電除塵器優選為高壓靜電除塵器；所述的光催化反應裝置包含用于激發光催化劑的紫外燈、光催化劑和流過式光催化固定床；紫外燈、光催化劑和流過式光催化固定床依次排布，光催化劑固定在流過式光催化固定床上；所述的紫外燈優選在紫外燈外設置用于保護紫外燈的玻璃套管；所述的光催化劑為負載在泡沫鎳上的納米TiO2光催化劑或者納米ZnO-SnO2復合氧化物光催化劑；所述的吸附劑為商業化分子篩、碳納米管、活性炭纖維和活性炭中的一種或者兩種形成的混合物；所述的設備應用于復雜工業有機廢氣的處理，特別適用于各種復雜工業有機廢氣排放車間有機廢氣的一體化處理。所述的處理復雜工業有機廢氣的一體化凈化設備的應用，包括以下步驟:[0012](I)靜電除塵:通過集氣罩收集有機廢氣，經靜電除塵器將有機廢氣中粒徑大于
2.5 μ m的顆粒物去除,從而大大消除顆粒物對光催化劑的遮蔽作用，延長光催化劑的壽命;(2)光催化氧化:除塵后的有機廢氣進入光催化反應裝置，在光催化劑的作用下，有機廢氣中的大部分揮發性有機物分解為小分子有機物或礦化為CO2和H2O ；(3)臭氧氧化吸附協同深度氧化:經光催化反應裝置處理后的有機廢氣中殘留的有機物首先被前一單元光催化技術產生的剩余臭氧和臭氧發生器產生的臭氧進行氣相氧化，然后再一起吸附在活性吸附劑上，進而進一步發生臭氧氧化有機廢氣的氣固相原位協同深度氧化降解，這樣既保證了有機廢氣的安全深度達標排放，又完全消除了光催化技術產生的剩余臭氧排放對大氣的二次污染問題；本實用新型相對于現有技術，具有如下的優點和有益效果:本實用新型提供的設備組合緊湊、占地面積小，不但不會對環境造成二次污染，而且還可以有效地降低設備的設計和處理成本。本實用新型首先通過靜電除塵器將有機廢氣中的懸浮顆粒物捕獲，減小顆粒物對光催化反應裝置中光催化劑的遮蔽和中毒作用；其次通過光催化劑將有機廢氣中的有機物降解成小分子，CO2和H2O ;最后，再利用前一單元光催化技術產生的剩余臭氧和臭氧發生器產生的臭氧有機廢氣進一步氧化降解，反應后的剩余低濃度有機廢氣和臭氧一起吸附在吸附劑并利用吸附臭氧氧化性將有機廢氣進一步原位降解成無毒無害的CO2和H2O,既可以保證有機廢氣完全去除的處理效果，又可以完全消除光催化技術產生的剩余臭氧排放對大氣的二次污染；根據測試結果表明，采用該設備對電子垃圾拆解車間有機廢氣的總處理效率達90%以上，總懸浮顆粒物的去除率90%以上。
圖1為實施例1提供的設備的結構示意圖；其中，1-集氣罩、2-閥門、3-采樣口、
4-靜電除塵器、5-采樣口、6-光催化反應裝置、7-流過式光催化固定床、8-采樣口、9-紫外燈、10-臭氧發生器、11-吸附床層、12-風機、13-采樣口；—— 為氣體走向。
具體實施方式
下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。實施例1一種處理復雜工業有機廢氣的一體化凈化設備，如圖1所示，包括依次連接的用于收集氣體的集氣罩1、反應箱體和用于抽出氣體的風機12 ;反應箱體內設置有靜電除塵器4、光催化反應裝置6、臭氧發生器10和吸附床層11 ;按照氣體的走向，反應箱體的氣體入口、靜電除塵器4、光催化反應裝置6、臭氧發生器10、吸附床層11和反應箱體的氣體出口依次排布；臭氧發生器10和吸附床層11之間為臭氧氧化區，吸附床層11上設置有吸附劑。集氣罩I與反應箱體的氣體入口通過管道連接，在管道上設置用于控制氣體流量的閥門2 ；反應箱體的氣體出口與用于抽出氣體的風機12連接。反應箱體中靜電除塵器4、光催化反應裝置6、臭氧發生器10和吸附床層11采用無器壁接合，從而保證氣體能完全經過靜電除塵器4、光催化反應裝置6、臭氧發生器10和吸附床層11，反應箱體采用無墻體銜接，不僅大大降低了一體化設備的風阻，而且降低了一體化凈化設備的設計和處理成本。光催化反應裝置6包含用于激發光催化劑的紫外燈9、光催化劑和流過式光催化固定床7 ;紫外燈9、光催化劑和流過式光催化固定床7依次排布，光催化劑固定在流過式光催化固定床7上。其中，流過式光催化固定床7為3層，固定床大小為1000X 1000mm，光催化劑為負載在泡沫鎳上的納米TiO2光催化劑或者納米ZnO-SnO2復合氧化物光催化劑。為了便于進行分析，設置采樣口。采樣口 3設置于閥門2和反應箱體的氣體入口之間，采樣口 5設置于靜電除塵器4和光催化反應裝置6之間，采樣口 8設置于光催化反應裝置6和吸附床層11之間，采樣口 13即為風機12的出氣口。實施例2使用實施例1提供的設備，其中，光催化劑為負載在泡沫鎳上的納米商業TiO2光催化劑。(I)靜電除塵:通過集氣罩I收集有機廢氣(苯系物有機廢氣),有機廢氣通過靜電除塵器4的處理，去除有機廢氣中的總懸浮顆粒物。(2)光催化氧化:除塵后的有機廢氣通過風機12調節進入光催化反應裝置6 ;有機廢氣被波長為254nm的紫外線激活的TiO2光催化劑催化氧化。(3)臭氧氧化吸附協同深度氧化:經光催化反應裝置6處理后的有機廢氣進一步與光催化產生的臭氧及其臭氧發生器10 (產生量為10g/h)產生的臭氧進行氣相臭氧氧化，然后再將剩余的有機廢氣和臭氧一起通過吸附劑協同吸附濃縮進而原位發生氣固相臭氧氧化.即同時利用前一單元光催化裝置6產生的剩余臭氧和臭氧發生器10(產生量為IOg/h)產生的臭氧先在氣相氧化部分有機污染物，然后再將混合氣體(包括臭氧和有機廢氣)一起吸附到吸附床層11上的活性炭吸附劑后再利用臭氧氧化性將所吸附的有機廢氣進行進一步原位在線氧化降解。試驗進行中分別于采樣口 3和采樣口 13定期采集廢氣樣品，進行分析以測定一體化凈化設備對有機廢氣的處理效果。有機廢氣降解的研究結果表明，本實用新型提供的設備對總苯系物的去除效率一直穩定在90 91%，總懸浮顆粒物的去除率90 92%。實施例3本實施例所用的設備與實施例2所的設備區別僅在于本實施例的光催化劑為負載在泡沫鎳上的納米ZnO-SnO2復合氧化物光催化劑(發明專利:ZL 03126662.2)，吸附劑為SBA-15分子篩，臭氧產生量為15g/h。有機廢氣降解的研究結果表明，一體化凈化設備對總苯系物的去除效率一直穩定在90 91%左右，總懸浮顆粒物的去除率90 92%。實施例4本實施例所用的設備與實施例2所用的設備的區別僅在于吸附劑為SBA-15分子篩與活性炭的混合物(質量比為1:1)，臭氧產生量為lg/h。有機廢氣降解的研究結果表明，一體化凈化設備對總苯系物的去除效率一直穩定在90 91%，總懸浮顆粒物的去除率90 92%。對比例I所用的設備與實施例2所用的設備的區別僅在于:沒有臭氧發生器。有機廢氣降解的研究結果表明，該設備對總苯系物的去除效率比實施例2低，一直穩定在86 88%，總懸浮顆粒物的去除率90 92%。[0034]可見本實用新型提供的設備不僅設計緊湊，占地面積小，而且，能有效提高有機廢氣的解決效率。上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種處理復雜工業有機廢氣的一體化凈化設備，其特征在于:包括依次連接的用于收集氣體的集氣罩、反應箱體和用于抽出氣體的風機；按照氣體的走向，反應箱體內依次設置有靜電除塵器、光催化反應裝置、臭氧發生器和吸附床層；在光催化反應裝置和吸附劑之間為臭氧發生區；吸附床層上設置有吸附劑。
2.根據權利要求1所述的處理復雜工業有機廢氣的一體化凈化設備，其特征在于:所述的靜電除塵器為高壓靜電除塵器。
3.根據權利要求1所述的處理復雜工業有機廢氣的一體化凈化設備，其特征在于:所述的光催化反應裝置包含用于激發光催化劑的紫外燈、光催化劑和流過式光催化固定床；紫外燈、光催化劑和流過式光催化固定床依次排布，光催化劑固定在流過式光催化固定床上。
4.根據權利要求3所述的處理復雜工業有機廢氣的一體化凈化設備，其特征在于:所述的紫外燈為在紫外燈外設置用于保護紫外燈的玻璃套管。
5.根據權利要求3所述的處理復雜工業有機廢氣的一體化凈化設備，其特征在于:所述的光催化劑為負載在泡沫鎳上的納米TiO2光催化劑或者納米ZnO-SnO2復合氧化物光催化劑。
6.根據權利要求1所述的處理復雜工業有機廢氣的一體化凈化設備，其特征在于:所述的吸附劑為分子篩、碳納米管、活性炭纖維和活性炭中的一種或者兩種形成的混合物。
專利摘要本實用新型公開了一種處理復雜工業有機廢氣的一體化凈化設備，包括依次連接的用于收集氣體的集氣罩、反應箱體和用于抽出氣體的風機；按照氣體的走向，反應箱體內依次設置有靜電除塵器、光催化反應裝置、臭氧發生器和吸附床層；在光催化反應裝置和吸附劑之間為臭氧發生區；吸附床層上設置有吸附劑。使用該組合工藝設備處理有機廢氣，有機廢氣的總處理效率達90%以上，總懸浮顆粒物的去除率90%以上。該設備組合緊湊、占地面積小，不但不會對環境造成二次污染，而且還可以有效地降低成本，可廣泛用于復雜工業有機廢氣處理。
文檔編號B01D53/02GK202983486SQ20122061705
公開日2013年6月12日 申請日期2012年11月20日 優先權日2012年11月20日
發明者安太成, 黃勇, 李桂英, 胡運昆, 李云路 申請人:中國科學院廣州地球化學研究所, 廣州朗潔環保科技有限公司