[發明專利]一種光催化劑和揮發性有機物的凈化設備及其凈化方法

有效

• 申請號: 201810241723.9
• 申請日: 2018-03-22
• 公開（公告）號: CN108479796B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 李彥旭;衛鵬;陳江耀;安太成;李桂英
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;B01J23/75;B01J23/745;B01D53/86;B01D53/74;B01D53/44
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張春水;唐京橋

本申請屬于工業廢氣凈化技術領域，具體涉及一種光催化劑和揮發性有機物的凈化設備及其凈化方法。本發明所提供的光催化劑為錳、鈷、鐵、銅或鋅摻雜的二氧化鈦復合光催化劑，不僅制備工藝簡單優化，而且其可高效降解烷烴類揮發性有機物，降解時間短，可應用于烷烴類揮發性有機物的凈化中。本申請所提供的烷烴類揮發性有機物的凈化設備包括紫外燈管、臭氧供給系統和光催化劑，利用紫外光、臭氧和光催化劑的協同作用；烷烴類揮發性有機物與光催化劑充分接觸，大大提高了紫外光和臭氧的利用率，集降解、礦化、穩定為一體，即使低濃度烷烴類揮發性有機物也具有較高的降解和礦化效率，操作簡單。

技術領域

本發明屬于工業廢氣凈化技術領域，具體涉及一種光催化劑和揮發性有機物的凈化設備及其凈化方法，尤其涉及一種揮發性有機物的凈化方法。

背景技術

隨著工業的飛速發展，大氣污染變得越來越嚴重。揮發性有機物(VOCs)是一類重要的大氣污染物，它們不僅可以通過光化學反應形成二次污染物，是細顆粒物的重要前驅體，其中有些VOCs還對人體具有致癌作用。烷烴類VOCs是一類主要的VOCs，同時也是石油化工行業的重要污染物，對從業工人和周邊居民毒害極大，因此，如何有效消除烷烴類VOCs污染是目前國際研究熱點。

烷烴類VOCs的常用處理方法包括：物理法、化學法和生物法等。以活性炭吸附法為代表的物理方法雖然對烷烴類VOCs的凈化性能表現夠好，但是卻面臨著吸附劑吸附飽和以及不易脫附等二次污染問題。生物法也存在著過程維護復雜，對環境穩定性要求大，對疏水性烷烴類VOCs處理效果差等缺點。以高級氧化為代表的化學法雖然也可以降解工業廢氣中的大部分VOCs，但是其技術單一，對烷烴類VOCs的降解效率不是十分的理想。這主要是因為相比于其他種類的VOCs，烷烴類VOCs中C-C和C-H健的鍵能相對較高，需要更長的反應時間才能將其斷開，采用目前常規使用的TiO₂光催化劑，其降解和礦化活性較低而且容易失活。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種光催化劑，應用于凈化揮發性有機物，其具體技術方案如下：

一種光催化劑，所述光催化劑包括多孔基體和二氧化鈦復合材料，所述二氧化鈦復合材料負載于所述多孔基體的表面；其制備方法包括：

將過渡金屬鹽、二氧化鈦和水按質量比1 : (10~100) : (50~100)混合，超聲5~60min，接著在10~100rpm下攪拌30~720min，得到混合溶液；

將所述多孔基體置于所述混合溶液中，浸漬30~720min后在40~300℃反應1~20h，即得。

優選的，所述二氧化鈦復合材料的負載量為0.1~2.0g；

所述多孔基體的孔徑為0.1~2.0mm，孔隙率為60%~98%；

所述過渡金屬鹽選自錳、鈷、鐵、銅或鋅的鹽；

所述多孔基體為泡沫金屬、泡沫陶瓷或泡沫碳材料。

一種揮發性有機物的凈化設備，包括：光催化反應器、臭氧供給系統、樣品供給系統和紫外燈管，所述光催化反應器上設有進氣口和出氣口，所述臭氧供給系統連接所述光催化反應器；

所述光催化反應器為中空結構，其內壁上負載有上述光催化劑，所述紫外燈管設于所述光催化反應器的中央。

優選的，所述臭氧供給系統和所述樣品供給系統通過三通接頭連接所述進氣口；

所述紫外燈管的紫外光波長為365nm、254nm和185nm中的一種或幾種；

優選的，上述凈化設備還包括：尾氣檢測系統，所述尾氣檢測系統連接所述出氣口。

優選的，所述光催化反應器的內壁上設有用于固定所述光催化劑的固定支架。