[發明專利]一種甲烷降解裝置

無效

• 申請號: 201310172627.0
• 申請日: 2013-05-10
• 公開（公告）號: CN103252160A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 汪艦;張利偉;魏建平;楊波;沈玲;姚培峰
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: B01D53/79
• 分類號: B01D53/79;B01D53/72
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種甲烷降解裝置，尤其涉及一種超聲霧化甲烷降解裝置。

背景技術

煤炭行業安全生產形勢在我國工業生產中較為嚴峻，瓦斯事故危害性最高，被冠以煤礦“第一殺手”。瓦斯的治理是一個世界性的難題，目前還沒有從根本上解決瓦斯災害的辦法。我國是一個發展中國家，能源短缺，能耗量大，煤炭又占我國能源總消耗量的70％以上，各地都在積極開采煤礦。因此，瓦斯治理是一件即嚴峻又必須進行的工作。煤礦瓦斯中的主要成分為甲烷（CH₄），它也是主要的溫室氣體之一，它的暖化能力比二氧化碳高二十一倍，甲烷濃度的增加還會帶來地球環境的破壞，也就是“溫室效應”，導致全球氣候的變暖。因此，對甲烷進行治理，對于安全生產，環境保護等領域都有著重要的意義。

由于甲烷分子化學性質穩定，正常情況下很難與其它物質發生反應。目前降解甲烷的方法主要有微生物降解法和化學催化降解法，微生物降解存在降解速度慢的問題。化學催化氧化法則是利用羥自由基(·OH)。羥基自由基具有極強的氧化能力。是自然界中僅次于氟的強氧化劑。產生羥基自由基的方法較多，主要有Fenton法和光催化法。但也存在如下問題：如《武漢理工大學學報》第32卷第5期116頁于2010年發表的文章《Fenton試劑液相催化氧化法凈化甲苯氣體》和《中國環境科學》第26卷第6期653頁于2006年發表的文章《真空紫外光催化降解甲烷》中分別介紹了利用Fenton法和光催化法去除甲苯或甲烷。但因為甲苯和甲烷是氣體，不溶于水溶液，而Fenton試劑為液體，TiO₂為固體，所以當它們與Fenton試劑或固體TiO₂反應時，化學反應只能發生在氣體與液態Fenton試劑的氣/液接觸面上或是氣體與TiO₂的氣/固界面上，屬于兩相反應體系，且由于甲烷氣泡會迅速上升而離開液體，所以甲烷與氧化劑接觸面積小，反應效率低。

在公知的超聲領域，超聲霧化器利用電子高頻震蕩，通過陶瓷霧化片的高頻諧振，將液態水分子結構打散而產生自然飄逸的水霧。廣泛的用于加濕器和醫療領域。如2012年《昆明醫科大學學報》第33卷第12期107頁發表的文章《微量間歇性超聲霧化吸入治療小兒支氣管肺炎》和《汕頭大學醫學院學報》第25卷第4期212頁發表的文章《不同溫度對茶液超聲霧化法治療春季結膜炎療效的影響》中對超聲霧化在醫學中的應用進行了介紹。

發明內容

為了解決背景技術中存在的上述技術問題，本發明的目的是提供一種超聲霧化甲烷降解裝置，能夠極大地增加甲烷與氧化物質的接觸面積，高效率地去除空氣中的甲烷氣體。

本發明采用下述技術方案：

一種超聲霧化甲烷降解裝置，包括進氣管路、排氣管路和連接進氣管路與排氣管路的反應裝置，所述反應裝置由反應室、超聲霧化器、攪拌子、反應液、磁力攪拌器、長形彎管以及回流裝置構成。磁力攪拌器位于攪拌子的正下方。反應室的斜上方設置有紫外光發射裝置。排氣管路與排氣泵相連。

所述的紫外光發射裝置為紫外LED光源。

所述的反應室側面和下表面設置有金屬反射壁。

所述的金屬反射壁銀或鋁制成。

所述的反應室由石英玻璃制作。

所述的超聲霧化器表面經過耐氧化處理，具有耐氧化能力。

所述的回流裝置由長形彎管、儲液罐和下流管組成。

所述的下流管上帶有一控制閥門。

所述的反應液可以是Fenton試劑或納米TiO₂與水形成的懸浮液。

本發明利用磁力攪拌器帶動攪子轉動，將反應液不斷的混合均勻；再利用超聲霧化器的霧化功能，將反應室中的反應液包括液體中的氧化性化學物質以近霧化的形式噴至空中與甲烷氣體充分混合，在紫外光的照射下高效降解。與傳統方法相比，這種方法利用了超聲霧化器，使反應液中的Fenton試劑或納米TiO₂粉末在空中形成近似的霧氣，有效地增加了甲烷氣體與反應液的接觸面積，使甲烷氣體與反應液中的氧化劑形成近似的氣/氣混合，解決了甲烷不溶于水而與氧化劑接觸面積小，反應效率低的問題。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

具體實施方式