專利名稱：一種惡臭氣體的光催化降解裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及惡臭氣體處理領(lǐng)域，尤其涉及一種惡臭氣體的光催化降解裝置。
背景技術(shù)：
在垃圾填埋場內(nèi)，垃圾分解是一個(gè)自然過程，根據(jù)氧氣需求程度，可分好氧分解和厭氧分解兩種。在垃圾填埋初期，垃圾中的有機(jī)成分如蛋白質(zhì)和脂肪，在好氧細(xì)菌的作用下生成有刺激性氣味的氨氣NH3等；隨著氧氣供應(yīng)的不足，厭氧微生物發(fā)揮作用，厭氧細(xì)菌將有機(jī)物分解為不徹底的氧化產(chǎn)物如含硫的化合物，如硫化氫H2S、硫醇類等以及含氮的化合物如胺類、酰胺類等惡臭性氣體。惡臭氣體按其組成可分成5類①含硫化合物，如H2S、二氧化硫SO2、硫醇、硫醚等；②含氮化合物，如氨氣、胺類、酰胺、吲哚等鹵素及衍生物，如氯氣、鹵代烴等；④烴類及芳香烴；⑤含氧有機(jī)物。如醇、酚、醛、酮、有機(jī)酸等。其中NH3和H2S是垃圾處理過程中產(chǎn)生的主惡臭氣體。惡臭治理的方法目前主要上是采用物理、化學(xué)和生物手段，或是這幾種方法的組合。其中物理方法主要包括掩蔽法、吸收法、吸附法，具有操作簡單、見效快等優(yōu)點(diǎn)。但該法僅適宜處理低濃度、小范圍的惡臭物質(zhì)，且成本高、存在二次污染；化學(xué)方法主要包括化學(xué)洗滌法、氧化法、焚燒法，具有效率高、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，但該方法存在除臭設(shè)施投資高、運(yùn)行費(fèi)用貴、持續(xù)時(shí)間短等缺陷。生物方法是在20世紀(jì)50年代土壤脫臭法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它利用微生物的代謝降解作用，把惡臭物質(zhì)分解轉(zhuǎn)化成二氧化碳CO2、水H20、氮?dú)釴2、硫酸鹽等無害或少害物質(zhì)。常用的生物脫臭工藝有生物過濾法、生物洗滌法、生物滴濾法和曝氣式生物法。生物方法具有處理速度快、適應(yīng)性廣、無二次污染等優(yōu)勢，但該方法存在篩選及培養(yǎng)菌種難、見效慢等缺陷。而近年來新興的光觸媒催化降解技術(shù)是通過紫外光照射在光催化劑上產(chǎn)生電子空穴對，與表面吸附的H2O和O2反應(yīng)生成氧化性很強(qiáng)的羥基自由基(0H-)和超氧離子自由基(02_)，能夠把各種有機(jī)無機(jī)惡臭氣體如醛類、苯類、氨類、氮氧化物、硫化物以及其它VOC(Volatile Organic Compounds,揮發(fā)性有機(jī)物)類有機(jī)物和無機(jī)物在光催化氧化的作用下還原成C02、H20以及其它無毒無害物質(zhì)。由于在光催化氧化反應(yīng)過程中無任何添加劑，所以不會(huì)產(chǎn)生二次污染，光催化降解逐漸受到人們的重視。但由于目前的研究多著重于光催化劑本身，尚未形成用于惡臭氣體處理的工業(yè)產(chǎn)品并將其應(yīng)用到實(shí)際工程中。因此，如何將光催化降解技術(shù)以設(shè)備化的形式投入到工業(yè)生產(chǎn)和工程應(yīng)用，是當(dāng)前亟待解決的一大問題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，除臭能力強(qiáng)，易于小型設(shè)備化的惡臭氣體的光催化降解裝置。為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種惡臭氣體的光催化降解裝置，包括不透光的容器、設(shè)置在所述容器內(nèi)的可調(diào)紫外燈以及容納在所述容器內(nèi)的若干玻璃珠，所述玻璃珠的外表面設(shè)有二氧化鈦TiO2光催化層。[0007]進(jìn)一步地，所述玻璃珠的直徑為O. 5-35mm,視比重為1. 0-3. 0g/cm3,所述光催化層粒徑為5-100nm，厚度為20nm_lum，覆蓋率為100%。進(jìn)一步地，所述容器的頂部設(shè)有用于監(jiān)測所述容器內(nèi)惡臭氣體的量，以及當(dāng)監(jiān)測到所述容器內(nèi)的氣體達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后將氣體予以排放的氣體監(jiān)測口。進(jìn)一步地，所述玻璃珠為標(biāo)準(zhǔn)圓球型或橢球型。本實(shí)用新型所提供的惡臭氣體的光催化降解裝置，將玻璃珠作為光催化劑的載體，利用玻璃珠的折射反射作用，提高光催化降解效果，有助于解決長期困擾垃圾填埋場及周圍居民的惡臭問題，不僅有利于降低垃圾填埋場的大氣污染物排放，而且有利于營造綠色和諧的社區(qū)環(huán)境。同時(shí)結(jié)構(gòu)簡單，易于小型設(shè)備化，具備廣泛的應(yīng)用前景。

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一惡臭氣體的光催化降解裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例一光催化降解裝置中玻璃珠的折射反射原理示意圖。
具體實(shí)施方式
下面參考附圖對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述。請參照圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例一提供一種惡臭氣體的光催化降解裝置1，包括一不透光的容器10，內(nèi)裝若干玻璃珠11，在不透光容器頂部設(shè)有可調(diào)紫外燈12。再請結(jié)合圖2所示，玻璃珠11為標(biāo)準(zhǔn)圓球型或橢球型，在外表面涂有光催化劑，形成光催化層110。光催化劑可以從二氧化鈦TiO2,氧化鋅ZnO,氧化錫SnO2, 二氧化錯(cuò)Z1O2,硫化鎘CdS等多種氧化物硫化物半導(dǎo)體中選擇，本實(shí)施例中光催化劑優(yōu)選Ti02。TiO2的光催化反應(yīng)過程，很大程度依靠光子激發(fā)，所以有足夠激發(fā)二氧化鈦的光子，才能提供足夠的能量。而光催化反應(yīng)也是需要消耗能量的，符合能量守恒原則，它消耗的是光子，也就是光能。在本實(shí)施例中，即由紫外燈12提供光能。TiO2受到紫外燈12的照射，將從表面飛出電子(_)，同時(shí)生成可氧化性很強(qiáng)的空穴(+ )。電子和空穴分別將空氣中的氧氣和水反應(yīng)，在二氧化鈦表面生成O和OH-(羥基)。兩者都具有非常強(qiáng)的分解能力，能夠?qū)⒈砻娴奈畚锓纸?。有機(jī)物被分解以后，變成二氧化碳和水。無機(jī)污染物將被氧化或還原為無害物。紫外光本身對NH3和H2S等惡臭氣體有一定的去除作用，在TiO2的催化作用下，對NH3和H2S的反應(yīng)速率和清除率都大為提高，其中反應(yīng)速率可提升一倍以上。本實(shí)施例的光催化降解裝置I在不透光的容器10中內(nèi)置設(shè)有TiO2光催化層110的若干玻璃珠11，可以大大增強(qiáng)光線反射和折射，提高紫外光對惡臭氣體的清除效果。這是因?yàn)椴Ａе?1特有的回歸反射現(xiàn)象，即當(dāng)光線照射在玻璃珠11表面時(shí)，由于玻璃珠11的高折射作用而聚光在玻璃珠11焦點(diǎn)的特殊反射層上，反射層將光線通過透明玻璃珠11又重新反射到光源附近，因而在光源處能看到非常明亮的反射光。作為一個(gè)例子，當(dāng)玻璃珠11的折射率大于1.9以上時(shí)，能形成良好的回歸反光效果。玻璃珠回歸反射相對于普通玻璃平面反射能高效地提升容器10內(nèi)光強(qiáng)，提升清除效果和光催化作用。此外，由于容器10不 透光，紫外燈12發(fā)出的紫外光便密閉在容器10內(nèi)，容器10的內(nèi)壁也可發(fā)生反射作用，提升 容器10內(nèi)的光強(qiáng)。[0018]本實(shí)施例中，玻璃珠11的直徑為O. 5-35_，視比重為1. 0-3. 0g/cm3，表面覆蓋 TiO2光催化層110粒徑為5-100nm，厚度為20nm_lum，覆蓋率為100%。玻璃珠11添加量超 過容器10體積的80%。[0019]實(shí)際應(yīng)用中，惡臭氣體可由光催化降解裝置I的底部導(dǎo)入。[0020]本實(shí)施例的光催化降解裝置I在不透光的容器10的頂部還設(shè)有氣體監(jiān)測口 13，可 以監(jiān)測容器10內(nèi)惡臭氣體的量，以便確定是否需要調(diào)整玻璃珠11的數(shù)量。另外，還可用于 當(dāng)監(jiān)測到容器10內(nèi)的氣體達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后將氣體予以排放。[0021]本實(shí)施例利用玻璃珠作為TiO2的載體，透光性好、均一，相比于粉末狀TiO2或TiO2 溶液，具有獨(dú)特的優(yōu)勢。作為光催化劑的TiO2會(huì)因光催化產(chǎn)物阻塞催化劑活性中心而導(dǎo)致 失活，如使用玻璃珠11作為載體，將便于容器10內(nèi)光催化劑的適時(shí)更新。失活的玻璃珠11 經(jīng)適當(dāng)?shù)脑偕幚?，如水?醇洗，氫氣高溫加熱處理，高溫氧化處理后可以再生，并重復(fù) 進(jìn)行使用。如用粉末狀TiO2則通氣效率不高，TiO2溶液則易失活、易凝聚、容易中毒，當(dāng)溶液 中存在高價(jià)陽離子時(shí)催化劑不易發(fā)散，且在催化劑更換時(shí)因其附著性強(qiáng)，難以清洗容器10 的內(nèi)壁和紫外燈12。[0022]本實(shí)施例的光催化降解裝置I可對多種紫外光源產(chǎn)生良好的光催化反應(yīng)，5小時(shí) 內(nèi)對NH3和H2S的降解率均超過50%。同時(shí)，由于本實(shí)施例的光催化降解裝置I結(jié)構(gòu)簡單， 除臭能力強(qiáng)，且易于小型設(shè)備化，因此可以應(yīng)用到各種需要對惡臭氣體進(jìn)行處理的場合。[0023]本實(shí)用新型實(shí)施例將極大地有助于解決長期困擾垃圾填埋場及周圍居民的惡臭 問題，不僅有利于降低垃圾填埋場的大氣污染物排放，而且有利于營造綠色和諧的社區(qū)環(huán) 境。同時(shí)，垃圾填埋場惡臭氣體的凈化能夠延長目前垃圾填埋場運(yùn)營設(shè)備的使用壽命，如焚 燒火炬和沼氣發(fā)電設(shè)備，將更有利于垃圾填埋場沼氣的資源化利用。[0024]此外，因?yàn)閻撼魵怏w的排放不僅僅局限于垃圾填埋場，在多種固體廢棄物經(jīng)營處 理場所都存在類似的環(huán)境問題，本實(shí)用新型實(shí)施例有著廣泛的市場應(yīng)用前景，比如，有機(jī)垃 圾堆肥廠、垃圾中轉(zhuǎn)站、垃圾焚燒廠等。本實(shí)用新型實(shí)施例的光催化降解裝置結(jié)構(gòu)簡單，很 容易進(jìn)行小型設(shè)備化，生產(chǎn)出具體設(shè)備產(chǎn)品，以供垃圾填埋場或其他地方惡臭氣體的污染 控制。[0025]以上所揭露的僅為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本實(shí)用新型 之權(quán)利范圍，因此依本實(shí)用新型權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本實(shí)用新型所涵蓋的范圍。
權(quán)利要求1.一種惡臭氣體的光催化降解裝置，其特征在于，包括不透光的容器、設(shè)置在所述容器內(nèi)的可調(diào)紫外燈以及容納在所述容器內(nèi)的若干玻璃珠，所述玻璃珠的外表面設(shè)有二氧化鈦 TiO2光催化層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化降解裝置，其特征在于，所述玻璃珠的直徑為O.5_35mm,視比重為1. 0-3. 0g/cm3,所述光催化層粒徑為5-100nm,厚度為20nm-lum,覆蓋率為100%O
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化降解裝置，其特征在于，所述容器的頂部設(shè)有用于監(jiān)測所述容器內(nèi)惡臭氣體的量，以及當(dāng)監(jiān)測到所述容器內(nèi)的氣體達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后將氣體予以排放的氣體監(jiān)測口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化降解裝置，其特征在于，所述玻璃珠為標(biāo)準(zhǔn)圓球型或橢球型。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種惡臭氣體的光催化降解裝置，包括不透光的容器、設(shè)置在所述容器內(nèi)的可調(diào)紫外燈以及容納在所述容器內(nèi)的若干玻璃珠，所述玻璃珠的外表面設(shè)有二氧化鈦TiO2光催化層。本實(shí)用新型所提供的惡臭氣體的光催化降解裝置，將玻璃珠作為光催化劑的載體，利用玻璃珠的折射反射作用，提高光催化降解效果，除臭效果好，結(jié)構(gòu)簡單，易于小型設(shè)備化，具備廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號B01D53/88GK202823170SQ20122041944
公開日2013年3月27日 申請日期2012年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月23日
發(fā)明者徐期勇, 徐佳, 陳垚翰 申請人:深圳市格林賽特環(huán)保能源科技有限公司