[發明專利]一種聲光耦合環隙光催化流化床降解VOCs裝置

有效

• 申請號: 201010127504.1
• 申請日: 2010-03-19
• 公開（公告）號: CN101837242A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發明（設計）人: 郭慶杰;耿啟金;劉永卓
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;B01D53/72
• 代理公司: 青島高曉專利事務所 37104
• 代理人: 張世功

1.一種聲光耦合環隙光催化流化床降解VOCs裝置，主體包括氣體出口、氣體入口、進氣口預分布板或內環與催化劑顆粒擋板或外環、有機玻璃管、石英玻璃管、紫外燈、反應器進氣分布板、燈管安裝底座、測試端口、揚聲器、風機、氣體配置裝置、聲波放大器和信號發生器，以及氣體收集室、氣體預混合室、進氣通道、環隙流化床反應區和氣體分布室；其特征在于氣體出口位于反應器氣體收集室的頂部中心位置，氣體入口穿過氣體收集室側壁連接于反應器氣體預混合室的側壁位置，氣體預混合室嵌套在氣體收集室內；整體式環形多孔板集成進氣分布板與催化劑顆粒擋板，催化劑顆粒擋板與氣體收集室和氣體預混合室器壁固定；整體式環形多孔板內環為進氣預分布多孔板，使氣體和聲波均勻進入流化體系，外環為催化劑顆粒擋板，使催化劑顆粒不隨載氣流出反應器；石英玻璃管同軸嵌套于有機玻璃管內，石英玻璃管和有機玻璃管上端分別與催化劑顆粒擋板內周和外周邊緣對齊相接，石英玻璃管與有機玻璃管下端分別與環形氣體分布多孔板式的反應器進氣分布板的內外邊緣相接，構成的柱狀環形區域為流化床反應區，催化劑顆粒填充于反應區內；紫外燈位于石英玻璃管的中軸線上，紫外燈的燈管上端電源插座固定在整體式環形氣體多孔板式的反應器進氣分布板的中心處，下端電源插座固定于氣體預分布室的底部中心位置，便于安裝與拆卸，采用彈簧套筒安裝體系固定；紫外燈與石英玻璃管構成的柱狀環形區域為氣體進入反應器的進氣通道，進氣通道與氣體預分布室連通；環形氣體分布多孔板式的反應器氣體分布板內環直徑為160-220mm，外環直徑為200-260mm，板面開孔直徑為3-5mm，開孔率為3-5％；測試端口位于有機玻璃管側壁，用于測定床層壓力和顆粒流速；揚聲器安裝于氣體預分布室的底部，距離分布板為8-15mm，并與聲波放大器、信號發生器直接相連，聲波放大器與信號發生器均置于流化床體系之外；進氣預分布室位于流化床反應器進氣口預分布板下方使流化氣體均勻進入分布板，進氣預分布室正下方底部安裝聲場發生系統，聲波信號發生器發射聲波對催化劑顆粒進行擾動產生粉碎作用，實現顆粒的均一穩定的聚式流態化；整體結構采用環隙結構，避免光照不勻而造成催化劑顆粒利用率低，反應區設計為環形結構，其厚度在20-80mm之間。

2.根據權利要求1所述的聲光耦合環隙光催化流化床降解VOCs裝置，其特征在于由聲波信號發生器、石英玻璃管、有機玻璃管、紫外燈、催化劑顆粒和氣體分布板組成同軸體系，以紫外燈管軸心線為中心，依次將石英玻璃管、有機玻璃管嵌套，紫外燈的燈管與石英玻璃管之間的環形空隙為進氣通道，石英玻璃管與有機玻璃管之間的環形空隙為流化床反應區域；流化床底部的氣體預分布室底部位置安裝揚聲器，聲壓級SPL為100-160dB，聲波頻率范圍為30-120Hz；紫外燈功率為25-40W，輻射最大波長為254-365nm；活性物質對吸附在催化劑表面的氣態污染物分子進行光催化氧化，使其完全降解為沒有污染的小分子物質，如CO₂和H₂O；在石英玻璃管與有機玻璃管之間的流化床反應區內填充活性炭顆粒負載的納米二氧化鈦光催化劑，通入的待處理氣流作為流化介質實現流態化，使催化劑顆粒與光、污染物氣體分子充分接觸，達到光催化降解的效果；由信號發生器、聲波放大器和揚聲器組合而成的聲場發生系統組合式安裝于反應器進氣分布板的底部，聲波透過反應器進氣分布板后對催化劑顆粒產生擾動而粉碎顆粒團聚。