[發(fā)明專利]一種基于改性光催化劑協(xié)同紫外光和臭氧去除苯系有機(jī)物的方法和系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211316718.2
• 申請(qǐng)日: 2022-10-26
• 公開（公告）號(hào): CN115532056A
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭耀廣;孫小虎;陳乾乾;劉宇婧;婁曉祎;劉歡;張曉嬌;樊麗;隨藝凡;李光裕;楊勇智;朱欣杰;王倩楠;陸丹慧;劉諾;李英順
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海第二工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D53/86
• 分類號(hào): B01D53/86;B01D53/76;B01D53/72;B01J27/24;B01J37/08
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 王潔平

本發(fā)明公開了一種基于改性光催化劑協(xié)同紫外光和臭氧去除苯系有機(jī)物的方法和系統(tǒng)；本發(fā)明中，廢氣經(jīng)進(jìn)氣口進(jìn)入反應(yīng)腔體，先被紫外光照射發(fā)生氣相反應(yīng)，使得部分污染物裂解生成小分子化合物，同時(shí)產(chǎn)生臭氧；接著，生成的臭氧隨經(jīng)過紫外線照射過的廢氣進(jìn)一步流經(jīng)負(fù)載有改性催化劑的催化劑板，通過光催化和臭氧協(xié)同催化氧化的作用，使得廢氣被進(jìn)一步降解。本發(fā)明改性催化劑在增加孔體積和比表面積的同時(shí)，引入活性氧官能團(tuán)，同時(shí)紫外燈產(chǎn)生的臭氧生成活性氧物質(zhì)，能協(xié)同提高廢氣的降解效率。此外本發(fā)明系統(tǒng)采用可拆卸式的模塊化設(shè)計(jì)可以根據(jù)工業(yè)實(shí)際使用來靈活調(diào)整紫外燈組、催化劑和腔室大小，在低能耗的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)最大化的廢氣凈化效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于苯系有機(jī)廢氣凈化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于改性光催化劑協(xié)同紫外光和臭氧去除苯系有機(jī)物的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)源排放的揮發(fā)性有機(jī)污染物（Volatile OrganicCompounds，VOCs）總量也在不斷增長(zhǎng)，VOCs是產(chǎn)生PM2.5的主要前驅(qū)體，其排放也是當(dāng)前各地產(chǎn)生霧霾天氣的誘因，在“十四五”規(guī)劃中，VOCs取代SO₂成為大氣治理的五個(gè)重要指標(biāo)之一，對(duì)其加強(qiáng)管控勢(shì)在必行。其中光催化降解VOCs是目前研究的熱門之一。光催化技術(shù)是一種利用光催化劑經(jīng)過一定波長(zhǎng)的光照射后產(chǎn)生活性物質(zhì)——空穴電子對(duì)，生成的空穴電子對(duì)又可以與空氣中的氧氣和水進(jìn)一步生成活性物質(zhì)，利用這些活性物質(zhì)可以降解有機(jī)污染物，從而達(dá)到凈化空氣的目的。

臭氧目前是大氣中一種有爭(zhēng)議的氣體，一方面，在平流層的臭氧可以吸收太陽發(fā)出的紫外輻射，保護(hù)地球上的生命體；另一方面，如果對(duì)流層中的臭氧含量過高就會(huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng)和光化學(xué)煙霧事件，對(duì)人體、植物和建筑帶來傷害。對(duì)流層的臭氧來源主要包括人為源和天然源。其中人為源排放的氮氧化物（NO_X）和揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）是對(duì)流層臭氧的主要前驅(qū)物。目前去除臭氧的方式主要是吸附、熱處理和催化。催化去除臭氧是目前因其投資少、能耗低，成為目前去除臭氧污染的熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一是提供一種基于改性光催化劑協(xié)同真空紫外光和臭氧催化氧化處理廢氣的方法，針對(duì)于目前的光催化劑大多采用摻雜貴金屬的方法來提高光催化劑降解VOCs的效率和去除臭氧污染，本發(fā)明基于一種合成方法簡(jiǎn)便、造價(jià)低廉的改性催化劑在紫外光的照射下利用臭氧產(chǎn)生活性氧物質(zhì)，從而對(duì)VOCs和臭氧都有較好的降解效果。

本發(fā)明的這一目的是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供一種基于改性光催化劑協(xié)同紫外光和臭氧去除苯系有機(jī)物的方法，其基于改性光催化劑協(xié)同紫外光和臭氧去除苯系有機(jī)物的系統(tǒng)對(duì)苯系有機(jī)物進(jìn)行去除，該系統(tǒng)包括一個(gè)橫向設(shè)置的反應(yīng)腔體，反應(yīng)腔體的前端設(shè)置進(jìn)氣口，尾端設(shè)置出氣口，反應(yīng)腔體內(nèi)從前到后，沿氣流方向依次徑向設(shè)置氣體均布器、紫外燈組，負(fù)載有改性催化劑的催化劑板和紫外燈組，催化劑板有若干塊，每塊催化劑板將反應(yīng)腔體隔成前后兩個(gè)設(shè)有紫外燈組的小腔體，每個(gè)紫外燈組中至少包括一根185nm波長(zhǎng)紫外燈；

具體步驟如下：

（1）廢氣經(jīng)進(jìn)氣口進(jìn)入反應(yīng)腔體先被紫外光照射發(fā)生氣相反應(yīng)，使得部分污染物裂解生成小分子化合物，同時(shí)產(chǎn)生臭氧；

（2）生成的臭氧隨經(jīng)過紫外線照射過的廢氣進(jìn)一步流經(jīng)負(fù)載有改性催化劑的催化劑板，臭氧被改性催化劑在紫外光照下催化成活性氧物質(zhì)，通過光催化和臭氧協(xié)同催化氧化的作用，使得廢氣被進(jìn)一步降解，并且同時(shí)消除臭氧，最后從出氣口排出；其中，改性催化劑的催化劑板的制備方法如下：

首先將三聚氰胺和氧化鎂按照一定比例溶于無水乙醇之中，使其充分混合，得到前驅(qū)體混合溶液，然后將混合后的樣品烘干，繼而在馬弗爐中進(jìn)行煅燒，得到MgO/g-C₃N₄催化劑；然后將合成好的催化劑按照一定比例與去離子水形成懸浮液，利用涂覆法將催化劑負(fù)載到堇青石載體上，干燥即得。