[發明專利]一種光誘導催化氧化的廢氣凈化工藝與裝置

在審

• 申請號: 201610100314.8
• 申請日: 2016-02-24
• 公開（公告）號: CN105536525A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 張仁熙;劉全軍;朱玲;張新忠;袁圓
• 申請（專利權）人: 常州大恒環保科技有限公司
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;B01D53/44;B01D53/76
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種廢氣凈化工藝與裝置，具體為一種光誘導催化氧化的廢氣凈化工 藝與裝置，屬于廢氣凈化處理技術應用領域。

背景技術

近年來隨著經濟的發展，各種化工、涂料、家具、玩具、電子、噴涂等企業的大量產生，導致了大量工業有機廢氣的排放，引起異味污染，嚴重影響大氣環境質量，危害人體健康，對有機廢氣的治理，除了熱解法、活性炭法、冷凝法、噴淋吸收法、生物膜法、等離子體法外，直接光解法、光催化法、化學氧化法因設備簡單，造價低，使用方便等優點，近年來，光催化氧化技術和化學氧化法在噴涂、化工、惡臭廢氣等領域大量應用。光催化技術原理是：紫外光波的直接作用：首先通過紫外燈管產生特定波段的高能光波，產生光波的波長主要是253.7nm和185nm，特定波長的光波被污染物分子吸收，從而逐步打斷分子鍵，污染物被降解，同時O₂也會吸收光波生成O₃，氧化分解污染物質；催化劑的催化作用：當一定能量的光照射到半導體時，價帶電子受激發而躍遷成為光生電子，留下了不為電子占據的能量狀態，即光生空穴，與激發到導帶的電子形成電子/空穴對，它們可運動到半導體粒子的表面，生成具有氧化能力的高活性自由基，加速反應系統中反應物的降解作用。化學氧化法技術原理是：利用化學氧化劑如雙氧水、次氯酸鈉、臭氧等氧化劑的強氧化作用，將氧化劑導入反應裝置，并與廢氣中的污染物接觸發生氧化反應。

但在實際工程應用中，直接光解、光催化技術和化學氧化法對工業上廢氣凈化效 果并不理想，對光技術而言，其原因主要在于：

（1）光電轉化效率低，由于目前采用的光源大多數是低壓汞燈，輻射的紫外光中，對污 染物有直接分解作用的波長為185nm（能量約6.9eV），盡管253.7nm光子能量（能量約5.7eV） 大于大多數化合物鍵能，但由于很多物質并不吸收253.7nm光或吸收很弱，因此，實際起作 用的光為185nm光。但對低壓汞燈而言，185nm光相對輻射強度極低，在有限的汞燈裝機量 下，難以滿足廢氣凈化要求，對污染物處理效率低，若要達到理想的處理效率，理論裝機量 龐大；

（2）紫外光利用率低下，由于廢氣中的水分、氧氣等也會吸收185nm光，因而導致185nm 光在反應區的透射距離及其微小，僅在貼近燈的表面的污染物得到直接分解作用。盡管水 分和氧氣在185nm光解下會產生氧原子、臭氧、羥基自由基等，但這些活性基團在與污染物 發生反應時，受控于碰撞幾率、反應速率等因素，這種間接氧化反應對廢氣凈化效果的貢獻 有限。

（3）253.7nm光相對輻射強度比185nm光大的多，為提高對253.7nm光的利用效率， 光催化反應也得到應用，所用催化劑多為固體狀態，但這種反應裝置的凈化效果受控于污 染物擴散到催化劑表面的速率，而且，只有光照的區域才會發生作用，因此，光催化技術的 應用于廢氣凈化也一直受到質疑。

（4）另外，粉塵、水汽、或其他污染物質易積聚在催化劑表面，導致催化劑失活失 效；

（5）反應過程中，易產生過量臭氧，短時間內難以反應除去，使出氣口臭氧濃度有時會 超標。

對化學氧化法而言，凈化效果不理想的原因在于：

（1）受控于氣-液或氣-氣傳質困難因素的影響，化學氧化劑與污染物接觸幾率低降低 了化學反應速率。為提高傳質效率，在凈化塔內裝填接觸填料或提高液體化學氧化劑的噴 淋強度，從而引起帶液問題。

（2）為提高氧化劑的氧化電位，往往需要添加酸液，降低pH值，從而增加了設備腐 蝕和投藥系統的控制問題。

（3）由此可見，現有的光有關處理技術或化學氧化法對有機廢氣的治理均存在一 定的缺陷，為避免現有技術中的不足之處亟需提供一種凈化效果好、高效實用的廢氣凈化 處理裝置。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有的缺陷，提供一種光誘導催化氧化的廢氣凈 化工藝與裝置。

為了解決上述技術問題，本發明提供了如下的技術方案：