專利名稱：紫外光催化氧化協(xié)同生物過(guò)濾去除VOCs的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于大氣環(huán)境污染治理、生物過(guò)濾和環(huán)境污染治理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以納米Na2Ti6O13ZtiA為催化劑的紫外光催化氧化協(xié)同生物過(guò)濾除VOCs的方法。
背景技術(shù)：
揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)是導(dǎo)致珠三角上空灰蒙蒙的重要污染物，嚴(yán)重影響了大氣質(zhì)量、動(dòng)植物生長(zhǎng)以及人類健康，且具有安全隱患。它主要來(lái)源于機(jī)械行業(yè)、表面防腐、防銹處理、塑膠制品生產(chǎn)、家用電器、絕緣材料、人工革工業(yè)、石油化工、制藥工業(yè)、印刷工業(yè)、食品包裝等行業(yè)排放廢氣中的主要污染物。有報(bào)道表明2007年，廣東省的灰霾天達(dá)到75. 7 天，為解放后最多的年份；2007年，深圳灰霾天氣達(dá)231天，而2006年是164天；2007年12 月，廣州市灰霾天氣多達(dá)22天。VOCs按其化學(xué)結(jié)構(gòu)分為8類烷類、芳烴類、烯類、鹵烴類、 酯類、醛類、酮類和其它化學(xué)物。大多具有毒性并伴有惡臭，有些還有致癌物質(zhì)，如氯乙烯、 苯、甲苯、二甲苯等。而且，多數(shù)VOCs易燃、易爆，這對(duì)企業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)諸多的不安全因素。因此，世界各國(guó)都頒布了相應(yīng)的法令，限制該類污染物的排放。美國(guó)《凈化大氣法》強(qiáng)調(diào)在未來(lái)幾年要減少189種有毒化學(xué)品90%的排放，其中70%的化學(xué)品是揮發(fā)性有機(jī)化合物；我國(guó)于1997年頒布并實(shí)施的《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》，限定33種污染物的排放限量，其中包括有苯、甲苯、二甲苯等多種揮發(fā)性有機(jī)物。生物凈化技術(shù)的實(shí)質(zhì)是附著在濾料介質(zhì)中的微生物在適宜的環(huán)境條件下，利用廢氣中的有機(jī)成分作為能源，維持其生命活動(dòng)，并將有機(jī)物分解為二氧化碳、水、無(wú)機(jī)鹽和生物質(zhì)等無(wú)害或少污染的物質(zhì)。生物凈化技術(shù)有生物滴濾和生物過(guò)濾之分，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)用低、較少形成二次污染等優(yōu)點(diǎn)，尤其在處理低濃度、生物降解性好的氣態(tài)污染物時(shí)更顯其經(jīng)濟(jì)性。而傳統(tǒng)的吸附法與吸收法只是污染物質(zhì)從氣相到固相/液相的轉(zhuǎn)移，存在二次污染問(wèn)題；吸收法常用的吸收劑是水，對(duì)毒性較大的苯類等水溶性差的有機(jī)污染物幾乎沒(méi)有效果。因此，生物法凈化揮發(fā)性有機(jī)化合物已經(jīng)成為當(dāng)今世界上人們廣泛關(guān)注的研究方向和前沿課題之一。自德國(guó)在20世紀(jì)80年代后期應(yīng)用生物凈化技術(shù)處理VOCs取得成功后，在荷蘭、日本、瑞士、美國(guó)、澳大利亞等國(guó)家，生物凈化技術(shù)均得到了廣泛應(yīng)用。目前， 國(guó)外已有公司可提供成套技術(shù)和裝置；國(guó)內(nèi)的研究開(kāi)始應(yīng)用于工業(yè)化。同時(shí)，生物法由于微生物對(duì)難降解有機(jī)物的降解速度慢，如標(biāo)準(zhǔn)的活性污泥法需要觀天才能將50%的鄰苯二甲酸酯類污染物PAEs完全礦化，在實(shí)際應(yīng)用中受到限制，成為目前生物法的研究重點(diǎn)。近年來(lái)，光催化降解法由于能耗低、操作簡(jiǎn)便、反應(yīng)條件溫和、可減少二次污染等特點(diǎn)，成為去除VOCs的一種較好方法。納米TW2的光催化綜合性能好，對(duì)人體無(wú)毒，在紫外線輻射條件下，常溫常壓下就能直接用空氣中的A作氧化劑，將有害有毒的有機(jī)物分解為無(wú)害無(wú)毒的簡(jiǎn)單化合物。在空氣體系中，在太陽(yáng)光尤其是在紫外光的照射下，納米TiO2能夠自行分解出自由移動(dòng)的帶負(fù)電荷的電子(e_)和帶正電的空穴OO，形成電子-空穴對(duì)。吸附在催化劑表面的空氣中的氧氣和微量水分別被光生電子和空穴還原或氧化為O2-和·0Η， 二者為有機(jī)物的深度氧化提供了高活性的氧化劑。因其具有投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、處理效果好、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于大氣的凈化、工廠VOCs的處理、宇宙飛船內(nèi)的氣體凈化、室內(nèi)環(huán)境中異味去除和殺菌等。20世紀(jì)90年代，國(guó)際上開(kāi)始嘗試用納米TiO2作為光催化劑，在常溫常壓下對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行光催化氧化處理。結(jié)果表明，納米TW2能將有機(jī)廢氣分解為小分子物質(zhì)、CO2和H2O,反應(yīng)快速、高效且無(wú)二次污染，因而具有非常大的潛在應(yīng)用價(jià)值，到目前已成為廢氣治理技術(shù)中一個(gè)活躍的研究方向。也有研究表明，納米TW2的光催化氧化對(duì)醛類、酮類、醇類等含氧有機(jī)物，烴、炔等不飽和烴及商代烴具有較好的降解性， 而短鏈的烷烴、環(huán)烷烴、多環(huán)烷烴可以進(jìn)一步通過(guò)生物過(guò)濾降解。近年來(lái)的研究還發(fā)現(xiàn)，不少鈦酸鹽也具有很好的光催化效果，比如鈦酸銫、鈦酸鈉等，其中堿金屬類鈦酸鹽擁有獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)，比TW2納米粉和納米膜具有更大的比表面積和更高的表面能，因而更有利于投入應(yīng)用。因此，多種技術(shù)協(xié)同凈化，可以提高難降解揮發(fā)性有機(jī)物的去除效率，使得生物過(guò)濾技術(shù)真正可以實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種紫外光催化氧化協(xié)同生物過(guò)濾去除VOCs的方法，該方法可以將VOCs去除效率提高到99 %，具有效率高、停留時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)，并且投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、無(wú)二次污染，可以更經(jīng)濟(jì)、安全、有效地去除 VOCs。本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種紫外光催化氧化協(xié)同生物過(guò)濾去除 VOCs的方法，該方法是將有機(jī)廢氣送入噴淋塔預(yù)處理后進(jìn)入光催化器進(jìn)行催化，然后經(jīng)過(guò)生物濾塔過(guò)濾，得到去除VOCs的有機(jī)廢氣。所述光催化器中的光催化劑為納米Na2Ti6O1ZTiO2，其用量為當(dāng)VOCs的濃度為 300 1000mg/m3，流量為 1. 5 5m3/min 時(shí)，所需納米 Na2Ti6013/Ti02 為 10. 0 40. Ogo 所述光催化器采用30 100W的紫外燈進(jìn)行催化；所述有機(jī)廢氣在光催化器中的停留時(shí)間為 30 240s。所述納米Na2Ti6013/TiA的制備是用微乳法和熔鹽法相結(jié)合，制備過(guò)程為取 90 IOOmL正己醇同時(shí)作為油相和助表面活性劑，稱取8. 1 9. Og十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)作為表面活性劑，兩者攪拌混合均勻后滴加3 4mL去離子水，攪拌30 40min 形成穩(wěn)定的微乳體系，然后在劇烈攪拌中逐滴加入14 15g鈦酸四丁酯，攪拌45 50min 之后得到乳白色懸浮液，離心分離后得到沉淀物，沉淀物用無(wú)水乙醇洗滌后干燥，得到前驅(qū)物；將前驅(qū)物與無(wú)水碳酸鈉、氯化鈉按(10 15) 1 (20 25)的質(zhì)量比混合，研磨后于850 875°C煅燒3 3. 5h，自然冷卻之后用去離子水清洗，干燥后再次研磨，然后過(guò)200 目蹄，即得納米Na2Ti6O13ZtiO2催化劑。所述沉淀物用無(wú)水乙醇洗滌后的干燥條件為于105 110°C干燥11 12h ；所述將前驅(qū)物、無(wú)水碳酸鈉和氯化鈉混合后研磨0. 5 Ih ；所述用去離子水清洗后干燥的溫度為 105 110°C。所述生物濾塔中的填料的體積為1 3m3 ；所述填料為多孔生物膜載體，該載體為生物陶瓷，其基本參數(shù)為粒徑5 7mm、比重1. 0 士0. 5、孔隙率90 士 3%、比表面積200 300m2/m3，掛膜后載體表面生長(zhǎng)有生物膜。該生物膜能有效地吸附VOCs，由于生物膜較厚， 增加了 VOCs在塔內(nèi)的停留時(shí)間，提高了脫除效率。生物濾塔的主要部分處于以氣相為主的氣-固-液三相體系中，使VOCs在此被有效脫除。所述生物濾塔中的生物菌種包含假單細(xì)胞桿菌(I^eudomonas)、脫氮硫桿菌 (Thiobacillus)、副球菌(Paracoccus)和變形桿菌。所述生物濾塔與微生物活性維持系統(tǒng)連接；所述微生物活性維持系統(tǒng)由營(yíng)養(yǎng)液容器和循環(huán)泵組成，營(yíng)養(yǎng)液容器的營(yíng)養(yǎng)液經(jīng)過(guò)泵送至生物濾塔頂部，使?fàn)I養(yǎng)液以霧狀噴入生物濾塔內(nèi)，自上而下與有機(jī)廢氣和塔內(nèi)填料層充分接觸后，在生物濾塔下部匯集，流出后又流回營(yíng)養(yǎng)液容器；所述營(yíng)養(yǎng)液的回流比營(yíng)養(yǎng)液的回流流量為3. 5 4. 5L/h。該回流比是根據(jù)廢氣中VOCs的去除效率來(lái)調(diào)整，當(dāng)VOCs的去除效率從99%降到90%時(shí)，營(yíng)養(yǎng)液的回流流量由3. 5L/h升到4. 5L/h。在生物濾塔中，液體由上而下流動(dòng)，與由下而上流動(dòng)的廢氣相接觸，在氣流和水流的作用下，含VOCs廢氣可以快速滲透進(jìn)入生物膜內(nèi)，由于生物膜較厚， 增加了 VOCs在塔內(nèi)的停留時(shí)間，提高了脫除效率。所述循環(huán)液容器還具有廢液排放口、抽氣口、營(yíng)養(yǎng)液補(bǔ)加口及攪拌器，以向微生物活性調(diào)節(jié)系統(tǒng)適當(dāng)補(bǔ)加碳源等，調(diào)節(jié)溫度和溶解氧濃度，提高菌群的再生速度與活性，確保塔內(nèi)含有高濃度與高活性的菌群。所述營(yíng)養(yǎng)液容器恒溫密閉，氣壓保持為0.80 1. lOatm，溫度為25 40°C ； 所述營(yíng)養(yǎng)液為含下述濃度的溶質(zhì)的水溶液葡萄糖2. 5 9. 5g/L，NaCl 2 8g/L， Na2HPO4O. 0098 0. 0144mol/L, NaH2PO4O. 0102 0. 0056mol/L, FeCl2 · 4H2019 21mg/L, MgSO4 · 7H20 196 204mg/L,無(wú)水 CaCl218. 0 22. Omg/L。以上 Na2HPO4 和 NaH2PO4 的添加相當(dāng)于在營(yíng)養(yǎng)液中加入pH = 6. 8 7. 2的磷酸鹽緩沖液。所述有機(jī)廢氣在生物濾塔中的停留時(shí)間為30 600s，在此時(shí)間范圍內(nèi)，對(duì)任何濃度及流量或VOCs處理量，均可實(shí)現(xiàn)對(duì)VOCs的99%去除率。停留時(shí)間越短，生物濾塔的負(fù)荷越大，即單位時(shí)間單位填料體積上有機(jī)廢氣的脫除量越大。但有機(jī)廢氣的脫除率會(huì)相應(yīng)降低，出口有機(jī)廢氣濃度提高。所以停留時(shí)間根據(jù)廢氣處理量、生物濾床處理能力以及有機(jī)廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)而定。本發(fā)明的方法可用于去除機(jī)械、塑膠、家電、人工革、涂料、石油化工、制藥工業(yè)、印刷工業(yè)、食品包裝等行業(yè)所產(chǎn)生廢氣中的VOCs。本發(fā)明的原理是有機(jī)廢氣經(jīng)噴淋塔前處理后進(jìn)入光催化器進(jìn)行催化氧化，然后從生物濾塔下面進(jìn)入塔內(nèi)進(jìn)行過(guò)濾。有機(jī)廢氣進(jìn)入光催化器后發(fā)生催化反應(yīng)，紫外光將苯環(huán)等化學(xué)結(jié)構(gòu)的分子鍵能激發(fā)至激發(fā)態(tài)，同時(shí)納米Na2Ti6O1ZTiA將部分揮發(fā)性有機(jī)化合物光催化氧化形成易溶于水的化合物；而在生物過(guò)濾塔內(nèi)，生物菌種將剩余揮發(fā)性有機(jī)物降解為CO2和水后排出，與生物濾塔連通的微生物活性維持系統(tǒng)對(duì)塔內(nèi)菌群的活性進(jìn)行調(diào)節(jié)；生物濾塔的主要部分處于以氣相為主的氣-固-液三相體系中，使VOCs在此被有效脫除。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果1.紫外光催化氧化技術(shù)及生物過(guò)濾技術(shù)聯(lián)用可以高效率分解去除工業(yè)廢氣中的 VOCs。2.利用本發(fā)明的方法和系統(tǒng)可以將VOCs去除效率提高到99%，停留時(shí)間進(jìn)一步縮短，并能降解部分普通生物過(guò)濾不能降解的有機(jī)物。3.納米N￡i2Ti6013/TiA比表面積高，有利于VOCs的降解。
4.生物膜表面形成的具有電化學(xué)活性的物種-胞外聚合物(EPS)，對(duì)廢氣中VOCs 等有機(jī)物有吸附和絡(luò)合作用，可以促進(jìn)VOCs在水相和生物膜內(nèi)的滲透性，從而可以實(shí)現(xiàn)生物過(guò)濾系統(tǒng)內(nèi)有機(jī)物的高效快速降解，將廢氣中VOCs順利脫除。


圖1為紫外光催化氧化協(xié)同生物過(guò)濾去除VOCs的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，其中，1為噴淋塔；2為光催化器；3為生物濾塔；4為微生物活性維持系統(tǒng)。圖 2 為納米 N￡i2Ti6013/TiA 的 SEM 圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。本發(fā)明的紫外光催化氧化協(xié)同生物過(guò)濾去除VOCs的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中，噴淋塔預(yù)處理中所用填料為陶瓷填料，噴淋液為水(在實(shí)施例中的液氣比為10 30)， 有機(jī)廢氣自塔底部進(jìn)入，與塔內(nèi)下流的水充分接觸，除去粉塵及易溶于水的氣體成分。系統(tǒng)掛膜采用接種法掛膜。生物濾塔中多孔生物填料的掛膜具體操作是按照體積比10% 的接種比例將菌液(用假單細(xì)胞桿菌O^seudomonas)、脫氮硫桿菌(ThicAacillus)、副球菌(Paracoccus)和變形桿菌配制成混合液，按體積比1 1保存于甘油中，即為菌液， 該菌液對(duì)VOCs的去除率達(dá)99%以上)與配制好的營(yíng)養(yǎng)液(葡萄糖8g/L;NaCl 7g/L ； 0. 0144mol/LNa2HP04,0 . 0 1 02mol/L NaH2PO4 ；FeCl2 · 4H20 20mg/L ；MgSO4 · 7H20 200mg/L ；無(wú)水CaCl220. Omg/L)充分混合灌入生物濾塔中，連續(xù)悶曝曝氣量為0. lm3/h)后改為循環(huán)液滴濾掛膜，期間視生物膜生長(zhǎng)情況更換營(yíng)養(yǎng)液，保持曝氣量不變，培養(yǎng)5天后，生物膜達(dá)到一定厚度，此時(shí)，通入一定濃度的VOCs氣體，測(cè)定其進(jìn)出口濃度以檢驗(yàn)掛膜情況，當(dāng) VOCs出口濃度為進(jìn)口濃度的10%時(shí)視為掛膜成功穩(wěn)定運(yùn)行。有機(jī)廢氣經(jīng)噴淋塔1前處理后進(jìn)入光催化器2進(jìn)行催化，氣體再?gòu)纳餅V塔3下面進(jìn)入塔內(nèi)，生物過(guò)濾塔3里面的特定生物菌種將剩余揮發(fā)性有機(jī)物降解為(X)2和水后排出。與生物過(guò)濾塔3連接的微生物活性維持系統(tǒng)4，對(duì)菌群的活性進(jìn)行調(diào)節(jié)，兩系統(tǒng)之間水體用水泵按一定回流比進(jìn)行循環(huán)。以下實(shí)施例中所用的光催化劑的制備過(guò)程如下取90mL正己醇同時(shí)作為油相和助表面活性劑，稱取8. Ig十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)作為表面活性劑，兩者攪拌混合均勻后滴加3mL去離子水，磁力攪拌30min形成穩(wěn)定的微乳體系，然后在劇烈攪拌中逐滴加入 14. 2g鈦酸四丁酯，磁力攪拌45min之后得到乳白色懸浮液，經(jīng)4000r/min離心分離后得到沉淀物，用無(wú)水乙醇洗滌數(shù)次后放入105°C干燥箱干燥12h，得到前驅(qū)物；將前驅(qū)物與無(wú)水碳酸鈉、氯化鈉按10 1 20的質(zhì)量比混合，用瑪瑙研缽研磨0. 至細(xì)小粉末后移入坩堝，用電阻爐升溫到850°C煅燒3h，自然冷卻之后用去離子水清洗數(shù)次，105°C下干燥之后再次用瑪瑙研缽研磨后過(guò)200目篩，得到納米Na2Ti6O1ZTiA催化劑。該催化劑的SEM圖如圖2所示，表征結(jié)果表明催化劑結(jié)晶良好，晶面生長(zhǎng)完整，成分為Na2Ti6O13晶須和金紅石TiO2, Na2Ti6O13晶須長(zhǎng)度為1 4 μ m，寬度為40 IOOnm,為納米級(jí)催化劑。
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下面提供4個(gè)應(yīng)用本發(fā)明的方法去除VOCs的實(shí)施例實(shí)施例1VOCs選用沸點(diǎn)較高的鄰二氯苯；在生物濾塔掛膜成功穩(wěn)定運(yùn)行后，將有機(jī)氣體通入噴淋塔，流入速度為1. 5m3/min，鄰二氯苯的初始濃度為500mg/m3，經(jīng)噴淋塔預(yù)處理后進(jìn)入光催化器停留60s，光催化器含10. Og納米Na2Ti6O1ZTiA催化劑，用30W紫外燈照射，經(jīng)過(guò)光催化后的部分氧化有機(jī)廢氣進(jìn)入生物濾塔，塔中填料的體積為lm3，停留30s后排出，營(yíng)養(yǎng)液的回流流量為3. 5L/h，有機(jī)氣體中鄰二氯苯的出口濃度為4. 5mg/m3, VOCs的去除率為 99. 1%。實(shí)施例2VOCs選用沸點(diǎn)較高的鄰二氯苯；在生物濾塔掛膜成功穩(wěn)定運(yùn)行后，將有機(jī)氣體通入噴淋塔，流入速度為3. 0m7min，鄰二氯苯的初始濃度為500mg/m3，經(jīng)噴淋塔預(yù)處理后進(jìn)入光催化器停留60s，光催化器含納米Na2Ti6O1ZTiO2催化劑20. 0g，用60W紫外燈照射，經(jīng)過(guò)光催化后的部分氧化有機(jī)廢氣進(jìn)入生物濾塔，塔中填料的體積為2m3，停留60s，營(yíng)養(yǎng)液的回流流量為3. 5L/h，有機(jī)氣體中鄰二氯苯的出口濃度為3. 5mg/m3, VOCs的去除率為99. 3%。實(shí)施例3VOCs選用沸點(diǎn)較高的甲苯；在生物濾塔掛膜成功穩(wěn)定運(yùn)行后，將有機(jī)氣體通入噴淋塔，流入速度為1. 5m3/min,甲苯的初始濃度為500mg/m3，經(jīng)噴淋塔預(yù)處理后進(jìn)入光催化器停留60s，光催化器含納米Na2Ti6O1ZTW2催化劑10. 0g，用30W紫外燈照射，經(jīng)過(guò)光催化后的部分氧化有機(jī)廢氣進(jìn)入生物濾塔，塔中填料的體積為lm3，停留180s，營(yíng)養(yǎng)液的回流流量為3. 5L/h，有機(jī)氣體中甲苯的出口濃度為2mg/m3，VOCs的去除率為99. 6%。實(shí)施例4VOCs選用沸點(diǎn)較高的甲苯；在生物濾塔掛膜成功穩(wěn)定運(yùn)行后，將有機(jī)氣體通入噴淋塔，流入速度為3. OmVmin,甲苯的初始濃度為500mg/m3，經(jīng)噴淋塔預(yù)處理后進(jìn)入光催化器停留60s，光催化器含納米Na2Ti6O1ZTW2催化劑20. 0g，用60W紫外燈照射，經(jīng)過(guò)光催化后的部分氧化有機(jī)廢氣進(jìn)入生物濾塔，塔中填料的體積為2m3，停留MOs，營(yíng)養(yǎng)液的回流流量為3. 5L/h，有機(jī)氣體中甲苯的出口濃度為1. 5mg/m3, VOCs的去除率為99. 7%。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其它的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種紫外光催化氧化協(xié)同生物過(guò)濾去除VOCs的方法，其特征在于該方法是將有機(jī)廢氣送入噴淋塔預(yù)處理后進(jìn)入光催化器進(jìn)行催化，然后經(jīng)過(guò)生物濾塔過(guò)濾，得到去除VOCs 的有機(jī)廢氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紫外光催化氧化協(xié)同生物過(guò)濾去除VOCs的方法，其特征在于所述光催化器中的光催化劑為納米Na2Ti6O1ZTiO2，其用量按下述方式計(jì)算當(dāng)VOCs 的濃度為300 1000mg/m3，流量為1. 5 5m3/min時(shí)，納米Νει2 6013/ Α的用量為10. 0 40. Og ；所述光催化器采用30 100W的紫外燈進(jìn)行催化；所述有機(jī)廢氣在光催化器中的停留時(shí)間為30s 240s。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種紫外光催化氧化協(xié)同生物過(guò)濾去除VOCs的方法，其特征在于所述納米Na2Ti6O1ZTiA的制備過(guò)程為取90 IOOmL正己醇與8. 1 9. Og十六烷基三甲基溴化銨攪拌混合均勻后，滴加3 4mL去離子水，攪拌30 40min，然后在攪拌條件下滴加14 15g鈦酸四丁酯，攪拌45 50min后得到懸浮液，離心分離后得到沉淀物，沉淀物用無(wú)水乙醇洗滌后干燥，得到前驅(qū)物；將前驅(qū)物、無(wú)水碳酸鈉和氯化鈉按(10 15) 1 (20 25)的質(zhì)量比混合，研磨后于850 875°C煅燒3 3. 5h，冷卻后用去離子水清洗，干燥后再研磨，然后過(guò)200目蹄，得到納米Na2Ti6O1ZTiO2催化劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種紫外光催化氧化協(xié)同生物過(guò)濾去除VOCs的方法，其特征在于所述沉淀物用無(wú)水乙醇洗滌后的干燥條件為于105 110°C干燥11 12h ；所述將前驅(qū)物、無(wú)水碳酸鈉和氯化鈉混合后研磨的時(shí)間為0. 5 Ih ；所述用去離子水清洗后干燥的溫度為105 110°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紫外光催化氧化協(xié)同生物過(guò)濾去除VOCs的方法，其特征在于所述生物濾塔中填料的體積為1 3m3 ；所述填料為多孔生物膜載體，載體為生物陶瓷，基本參數(shù)為粒徑5 7_、比重1. 0士0. 5、孔隙率90士3%、比表面積200 300m2/m3， 掛膜后載體表面生長(zhǎng)有生物膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紫外光催化氧化協(xié)同生物過(guò)濾去除VOCs的方法，其特征在于所述生物濾塔中的生物菌種包含假單細(xì)胞桿菌、脫氮硫桿菌、副球菌和變形桿菌。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紫外光催化氧化協(xié)同生物過(guò)濾去除VOCs的方法，其特征在于所述生物濾塔與微生物活性維持系統(tǒng)連接；所述微生物活性維持系統(tǒng)由營(yíng)養(yǎng)液容器和循環(huán)泵組成，營(yíng)養(yǎng)液容器的營(yíng)養(yǎng)液由泵送至生物濾塔頂部，使?fàn)I養(yǎng)液以霧狀噴入生物濾塔內(nèi)，自上而下與有機(jī)廢氣和塔內(nèi)填料層接觸后，在生物濾塔下部匯集，流出后又流回營(yíng)養(yǎng)液容器；所述營(yíng)養(yǎng)液的回流流量為3. 5 4. 5L/h。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種紫外光催化氧化協(xié)同生物過(guò)濾去除VOCs的方法，其特征在于所述營(yíng)養(yǎng)液容器中氣壓為0. 80 1. lOatm，溫度為25 40°C ；所述營(yíng)養(yǎng)液為含下述濃度的溶質(zhì)的水溶液葡萄糖2. 5 9. 5g/L，NaCl 2 8g/L，Na2HPO4O. 0098 0. 0144mol/ L, NaH2PO4O. 0056 0. 0102mol/L, FeCl2 · 4H2019 21mg/L, MgSO4 · 7H20 196 204mg/L, 無(wú)水 CaCl218. 0 22mg/L。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紫外光催化氧化協(xié)同生物過(guò)濾去除VOCs的方法，其特征在于所述有機(jī)廢氣在生物濾塔中的停留時(shí)間為30 600s。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紫外光催化氧化協(xié)同生物過(guò)濾去除VOCs的方法，其特征在于該方法用于去除機(jī)械、塑膠、家電、人工革、涂料、石油化工、制藥工業(yè)、印刷工業(yè)和食品包裝行業(yè)所產(chǎn)生廢氣中的VOCs。
全文摘要
本發(fā)明屬于大氣環(huán)境污染治理、生物過(guò)濾和環(huán)境污染治理技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種采用納米Na2Ti6O13/TiO2紫外光催化氧化協(xié)同生物過(guò)濾去除VOCs的方法，包括有機(jī)廢氣經(jīng)噴淋塔后進(jìn)入光催化器進(jìn)行催化，然后氣體再?gòu)纳餅V塔下面進(jìn)入塔內(nèi)進(jìn)行過(guò)濾。其中，有機(jī)廢氣進(jìn)入光催化器發(fā)生催化反應(yīng)，納米Na2Ti6O13/TiO2催化劑將部分揮發(fā)性有機(jī)化合物光催化氧化形成易溶于水的化合物；在生物過(guò)濾塔中，特定生物菌種將剩余揮發(fā)性有機(jī)物降解為CO2和水后排出，生物濾塔連通有微生物活性調(diào)節(jié)系統(tǒng)，對(duì)菌群的活性進(jìn)行調(diào)節(jié)。本發(fā)明可以高效分解工業(yè)廢氣中的VOCs，可廣泛應(yīng)用于含VOCs工業(yè)廢氣的處理。
文檔編號(hào)B01D53/44GK102423611SQ20111032002
公開(kāi)日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月20日
發(fā)明者劉杰, 周麗嫦, 周云云, 周南, 焦利敏, 簡(jiǎn)子聰, 陳靜, 黃少斌 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué), 廣州獅嶺皮革皮具產(chǎn)業(yè)研究中心有限公司