[發明專利]一種氣相光解-液相光催化氧化凈化揮發性有機物的方法及裝置

有效

• 申請號: 201511014772.1
• 申請日: 2015-12-31
• 公開（公告）號: CN105498478B
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 黃海保;占玉杰;劉高源
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: B01D53/75
• 分類號: B01D53/75;B01D53/76;B01D53/86;B01D53/78;B01D53/44
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳衛

本發明公開了一種氣相光解?液相光催化氧化凈化揮發性有機物的方法和裝置。本發明方法包括如下步驟：S1.氣相光解：將揮發性有機物在紫外光條件下照射，光解時間＜1s，反應產生臭氧，與光解后的殘留氣體組成混合氣；S2.液相光催化：將S1得到的混合氣與催化劑漿液進行逆向氣液接觸，充分反應，混合氣轉化為CO₂和H₂O。本發明將氣相光解與液相光催化氧化有效結合起來，兩個步驟相互影響，協同作用，無法分割。所述方法從根本上解決氣?固光催化表面中間產物沉積導致的催化劑失活以及VOCs液相吸收效率低等問題，通過高能紫外光解、液相光催化和臭氧催化氧化等多種過程協同作用，減少中間產物的產生與積累，實現有機廢氣高效穩定的降解。

技術領域

本發明屬于氣體污染物處理領域，具體地，涉及一種氣相光解-液相光催化氧化凈化揮發性有機物的方法及裝置。

背景技術

隨著我國城市化和工業化進程的快速推進，有機廢氣的排放量日益增多，空氣污染日趨嚴重，環境空氣中的揮發性有機物（VOCs）大幅提升。揮發性有機物（VOCs）是我國大氣關鍵污染物PM2.5和O₃形成的重要前體物，易與其它大氣污染物相互耦合，所形成的新污染物難以自然分解，危害更為持久。此外，其還能參與光化學反應，導致光化學煙霧污染。有機廢氣往往帶有惡臭,不僅對人體和各種感官有刺激作用，而且具有一定的毒性，對人體健康造成極大的危害。有機廢氣的消除治理是一項緊迫而重要的工作，成為當前研究的難點與熱點。

目前應用較多的工藝如活性炭吸附、催化燃燒等在實際使用過程中仍存在一定局限，難以滿足日益嚴格的排放法規及人民群眾對改善空氣質量的迫切要求。如吸附法并不能根本上消除污染物，其脫附設備、控制系統及脫附運行成本高，吸附劑飽和后需要再生或者更換。催化燃燒通常以貴金屬為催化劑，成本高；在高溫環境進行存在安全隱患且催化劑易失活；有機廢氣濃度較低需要外部熱量來維持燃燒。

光催化技術是近年來得到廣泛關注，能在室溫光照下分解有機物，具有氧化能力強、反應條件溫和等優勢，是一種比較有前景的技術。然而常用的氣/固光催化氧化揮發性有機物過程中會產生醛、酮、酸和酯等中間產物，不僅造成二次污染，而且中間產物覆蓋在催化活性位會導致催化劑效率下降甚至完全失活，且凈化后氣體殘余臭氧等副產物。這些問題成為制約該技術進一步發展和應用的瓶頸。為提高光催化降解效率、有效解決催化劑失活以及消除臭氧副產物，需對氣/固光催化氧化有機廢氣體系進行變革。

發明內容

本發明針對現有技術中有機廢氣處理技術的不足，在氣/固光催化的基礎上提出一種氣相光解-液相光催化氧化凈化揮發性有機物的新方法，該方法將氣相光解與液相光催化有效結合，通過在液相中加入催化劑，使得揮發性有機物經光解后進入液相中并發生光催化氧化、臭氧氧化等反應，最終實現有機廢氣高效穩定的降解。

本發明的另一目的在于提供一種氣相光解-液相光催化氧化凈化揮發性有機物的裝置。

本發明的上述目的是通過以下技術方案予以實現的。

一種氣相光解-液相光催化氧化凈化揮發性有機物的方法，包括如下步驟：

S1. 氣相光解：將揮發性有機物在紫外光條件下照射，光解時間＜1s，反應產生臭氧，與光解后的殘留氣體組成混合氣；

S2. 液相光催化：將S1得到的混合氣與催化劑漿液進行逆向氣液接觸，充分反應，混合氣轉化為CO₂和H₂O；

所述催化劑漿液以水為介質，加入TiO₂或經過渡金屬Mn、Cu、Co或Ni改性后的TiO₂；其中，過渡金屬改性TiO₂的方法為：以含過渡金屬的鹽為前驅體，采用浸漬法，將其水溶液與TiO₂粉末的水溶液混勻后，80~120℃烘干，然后在300~550℃的條件下焙燒，得到所述改性TiO₂。