[發明專利]氧化劑協同紫外光凈化有機廢氣的裝置及處理方法

有效

• 申請號: 201610045298.7
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN105536458B
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 吳成強;陳效;陳躍平
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B01D53/74
• 分類號: B01D53/74;B01D53/90;B01D53/72
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

本發明公開了一種氧化劑協同紫外光凈化有機廢氣的裝置及處理方法，所述裝置由氧化劑增濕系統和氧化反應系統組成；所述氧化劑增濕系統由廢氣引風機、高壓泵和增濕裝置構成，氧化劑溶液通過高壓泵噴入增濕裝置并呈霧狀和由廢氣引風機通入的廢氣接觸，使廢氣增濕后進入氧化反應系統；氧化反應系統內置波長為180～300nm的紫外燈和催化劑網，霧化后的氧化劑在催化劑作用下協同紫外光輻射，產生大量的HO·和O₃，降解有機物。本發明在紫外光催化反應系統中引入霧化的氧化劑，大幅度提高了氧化效率，而且具有結構簡單，能耗低等優點。

技術領域

本發明涉及一種氧化劑協同紫外光凈化有機廢氣的裝置及處理方法，可去除甲醛、甲苯、乙苯、二甲苯等多種揮發性氣態污染物，適用于處理低濃度工業揮發性有機物(VOCs)、室內空氣污染等。

背景技術

近年來，由紫外光誘導的高級氧化法已經普遍應用于環保領域如污水處理，廢氣治理等。而VOCs的光催化氧化已成為該領域的研究熱點。其原理是通過各種氧化劑或催化劑如H₂O₂、Fenton試劑、臭氧、TiO₂等吸收紫外光后生成HO·引發的一系列自由基反應而使污染物降解。與國外一些發達國家相比，我國盡管已有了一定的研究基礎，但其實際應用仍處于初級階段。

目前，VOC_S的紫外光高級氧化處理的技術研究主要分為三類，即真空紫外光(UV_185nm)，O₃輔助紫外光(O₃+UV_254nm)，紫外光催化(如TiO₂+UV_254nm)。

真空紫外光(UV_185nm)光解不僅具有較高的光能，能直接降解部分有機物，而且在O₂和H₂O存在的情況下能在線產生O₃、HO·等活性物質，這些活性物質具有強氧化性，因而對有機物的轉化能力較強。主要涉及的化學反應如下：H₂O+hv→HO·+O·，O₂+hv→2O·，O·+O2→O₃，VOCs+HO·&O₃→······→CO₂+H₂O。

光催化法處理有機污染物通常會運用納米半導體作為光催化劑，紫外線燈為光源來處理有機污染物，通過高級氧化過程，在理想條件下將污染物氧化成無害、無味的水和二氧化碳。絕大多數的光催化反應選擇納米二氧化鈦作為催化劑，光催化劑在光誘導條件下使電子由基態遷移到激發態并且產生電子空穴，這些電子空穴具有極強的氧化性，可以氧化分解吸附在催化劑微孔表面的有機污染物，同時也能使吸附在微孔表面的水和氧氣轉化成羥基自由基和活性氧原子，這些活性基團與揮發性有機物接觸氧化，最終達到將VOCs污染物去除的目的。催化反應方程式表示為：TiO₂+hv→h⁺+e^-。

UV與氧化劑結合的技術在水處理領域已經有較多的研究，主要是利用氧化劑本身的強氧化性以及某些氧化劑(如H₂O₂)在UV照射下產生大量的HO·將大部分有機物分解為小分子物質。但是在氣態污染物光降解研究中，UV和氧化劑結合的技術研究和應用都相對較少。使用紫外光和催化劑結合的技術在某些芳香族有機物的降解中效率較低，不足以解決很多VOCs污染問題，如何進一步提高紫外光技術的降解效率，探索更具優勢的新一代光催化氧化處理技術，成為提出本發明的出發點。

發明內容

為了克服現有在氣態污染物光降解研究中，UV和氧化劑結合的技術在某些芳香族有機物的降解中效率較低，很多VOCs污染問題解決困難的缺陷，本發明提供一種結構簡單、增濕效果好、運行方便的氧化劑協同紫外光凈化有機廢氣的裝置及處理方法。

本發明采用的技術方案是：