[發(fā)明專利]微波-紫外線聯(lián)用的VOCs廢氣催化燃燒評價裝置

有效

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• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113176350B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發(fā)明（設計）人: 王欣;王樹橋;郭斌;李唯韌;楊澤宇;臧文麗;張家盛;田晨寧
• 申請（專利權(quán)）人: 河北科技大學
• 主分類號: G01N30/02
• 分類號: G01N30/02;G01N30/74
• 代理公司: 河北冀華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 13151
• 代理人: 侯迎新

1.一種微波-紫外線聯(lián)用的VOCs廢氣催化燃燒評價裝置，其特征在于：包括微波-UV聯(lián)用催化燃燒組件，所述微波-UV聯(lián)用催化燃燒組件連通通氣管，用于向微波-UV聯(lián)用催化燃燒組件的殼體內(nèi)腔通入VOCs廢氣；所述微波-UV聯(lián)用催化燃燒組件的殼體內(nèi)腔設有能夠與VOCs廢氣接觸的光催化劑，所述微波-UV聯(lián)用催化燃燒組件的殼體內(nèi)腔能夠輻射用于對廢氣進行消解處理的紫外線及微波；所述微波-UV聯(lián)用催化燃燒組件的出氣管與氣相色譜儀相連，通過氣相色譜儀來檢測排出氣體的類型并驗證催化燃燒處理效果；所述微波-UV聯(lián)用催化燃燒組件包括殼體及設置于殼體側(cè)壁上的無極紫外燈管和波導，所述波導與磁控管相連，用于向殼體內(nèi)輻射微波；所述無極紫外燈管的兩端設置于殼體側(cè)壁上，所述無極紫外燈管的管體置于殼體內(nèi)部，用于向殼體內(nèi)腔輻射紫外光；所述殼體的側(cè)壁上還設有紫外線強度檢測儀、測溫儀及壓力傳感器，用于將殼體內(nèi)部溫度控制在光催化劑的活性范圍內(nèi)；

所述殼體的側(cè)壁上還設有與溫度控制儀相連的熱電偶，所述熱電偶的測量端延伸至殼體內(nèi)腔，用于監(jiān)控殼體內(nèi)部溫度；所述殼體的內(nèi)腔設有上下布置的導管，所述導管的頂部及底部分別在殼體上下側(cè)壁處與通氣管及出氣管連通；

所述導管的中部斷開，形成廢氣燃燒區(qū)；所述光催化劑設置于廢氣燃燒區(qū)的中部；所述波導開口、無極紫外燈管及熱電偶均設置于廢氣燃燒區(qū)的側(cè)面；所述殼體的側(cè)壁上還設有小型攝像頭，用于觀測殼體內(nèi)部的光催化劑工作情況；

所述光催化劑為負載型Co₃O₄-TiO₂光催化劑，其制備方法包括以下步驟：

（1）TiO₂制備：將鈦酸四丁酯和氨水按照8-10：1-3的質(zhì)量體積比混合攪拌均勻得到鈦酸四丁酯的氨水溶液，質(zhì)量體積比的單位為g/ml，水浴加熱至生成TiO₂晶粒；將混合物在特氟隆滅菌容器中進行滅菌，滅菌后100-130℃干燥至恒重，然后用去離子水沖洗，在100-105℃下干燥9-12h，放入馬弗爐中400-450℃熱處理2-4h；

其中，鈦酸四丁酯濃度為2.85mol/L，氨水的濃度為9.52-11.11mol/L；

（2）Co₃O₄制備：將濃度為10mM硝酸鈷溶液緩慢加入到濃度為12mM碳酸鈉溶液中，磁力攪拌40-60min后離心分離，去離子水和無水乙醇交替洗滌，干燥，在400-450℃馬弗爐下煅燒2-4h；

其中，硝酸鈷溶液與碳酸鈉溶液的體積比為1：1-2；

（3）將TiO₂和Co₃O₄調(diào)成黏糊狀涂覆到Ni網(wǎng)，得到負載型Co₃O₄ -TiO₂催化劑；

其中，TiO₂和Co₃O₄的質(zhì)量比為2-4：1-3。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波-紫外線聯(lián)用的VOCs廢氣催化燃燒評價裝置，其特征在于：通有VOCs廢氣的廢氣管及通有空氣的空氣管通過三通閥與進氣管相連，所述進氣管、通氣管及出氣管通過四通閥與氣相色譜儀相連。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微波-紫外線聯(lián)用的VOCs廢氣催化燃燒評價裝置，其特征在于：所述廢氣管及空氣管上均設有氣體質(zhì)量流量計，用于控制VOCs廢氣與空氣的混合比例為1:2。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波-紫外線聯(lián)用的VOCs廢氣催化燃燒評價裝置，其特征在于：所述無極紫外燈管為四個、且前后橫向設置于光催化劑的左右兩側(cè)；所述波導為兩個、且錯位設置于殼體的左右兩側(cè)，所述波導設置于無極紫外燈管的外側(cè)；所述熱電偶設置于同側(cè)的兩個無極紫外燈管之間；所述測溫儀設置于殼體的側(cè)壁前方，所述紫外線強度檢測儀設置于殼體的側(cè)壁上。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微波-紫外線聯(lián)用的VOCs廢氣催化燃燒評價裝置，其特征在于：所述微波-UV聯(lián)用催化燃燒組件設置于箱體內(nèi)，所述微波-UV聯(lián)用催化燃燒組件的前側(cè)設有開門，所述通氣管通過支架固定于箱體內(nèi)壁上；所述廢氣管、空氣管、三通閥、氣體質(zhì)量流量計及溫度控制儀均設置于箱體內(nèi)、且置于微波-UV聯(lián)用催化燃燒組件的一側(cè)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微波-紫外線聯(lián)用的VOCs廢氣催化燃燒評價裝置，其特征在于：所述開門的一側(cè)設有多層隔板，所述廢氣管、空氣管、氣體質(zhì)量流量計及溫度控制儀分別設置于不同隔板上；所述廢氣管與空氣管通過三通閥與進氣管相連，所述進氣管、通氣管及出氣管通過四通閥與氣相色譜儀相連；所述三通閥及四通閥均設置于隔板前部的側(cè)板上。