本發(fā)明涉及廢氣處理的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光催化氧化廢氣處理裝置。

背景技術(shù)：

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，化工企業(yè)大量新起，企業(yè)環(huán)保投資的力度不夠，導(dǎo)致了大量工業(yè)有機廢氣的排放，致使大氣環(huán)境質(zhì)量下降，給人體健康帶來嚴(yán)重危害，因此需要加大對有機廢氣的處理。目前，有機廢氣的處理時普遍采用的是有機廢氣活性炭吸附處理法、催化燃燒法、催化氧化法、酸堿中和法等，其中，光催化氧化法因其能耗小，效益高，且不會產(chǎn)生二次污染，是一種處理有機揮發(fā)性廢氣較為優(yōu)異的方法。

光催化氧化法主要通過UV紫外光對光催化劑進(jìn)行照射，使之產(chǎn)生高能電荷-電子空穴對，并在空氣中的水、氧等物質(zhì)的參與下，使附著于催化劑表面的有機揮發(fā)性氣體轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸?、水以及其他無機小分子物質(zhì)的過程。

現(xiàn)有技術(shù)中的光催化氧化廢氣處理設(shè)備一般包括殼體，設(shè)置在殼體內(nèi)的過濾模塊、光觸媒模塊和紫外燈模塊，殼體上設(shè)有氣體進(jìn)口和凈化后的氣體出口，光觸媒模塊及紫外燈模塊間隔設(shè)置，并且光觸媒模塊和紫外燈模塊與殼體中的氣體流動方向垂直，有機廢氣由氣體進(jìn)口穿過殼體內(nèi)的光觸媒模塊和紫外燈模塊，其中的醛類、苯類、氨類、甲醇、碳?xì)浠衔?、一氧化碳以及其它VOC類有機物及無機物在光催化氧化的作用下還原成二氧化碳(CO₂)、水(H₂O)以及其它無毒無害物質(zhì)，凈化后的氣體由殼體上的出口排出。上述結(jié)構(gòu)的廢氣處理裝置中，由于光觸媒模塊和紫外燈模塊與殼體中的氣體流動方向垂直，從而對氣體會產(chǎn)生較大的阻力，需要較大功率的風(fēng)機才能滿足運行的需要，因此，系統(tǒng)的能耗較高。此外，在催化氧化反應(yīng)過程中，有機廢氣與催化劑的接觸面積一定程度上決定了廢氣的處理效果。而現(xiàn)有技術(shù)中，催化劑一般涂覆在擔(dān)載體上，為了有大的表面積，擔(dān)載體會選擇為蜂窩狀，采用增加擔(dān)載體的蜂窩數(shù)量來增加催化劑的涂覆量，從而增加表面積，但是這種方法也會增加氣體的流動阻力，不利于能耗的降低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，本發(fā)明提供的一種光催化氧化廢氣處理裝置，該廢氣處理裝置結(jié)構(gòu)簡單、氣體阻力小、表面積大，不僅可以有效的降低系統(tǒng)的能耗，而且可以提高廢氣的處理效果。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

一種光催化氧化廢氣處理裝置，包括殼體以及分別設(shè)置在所述殼體兩端的進(jìn)氣口和出氣口，還包括在所述殼體內(nèi)依次設(shè)置的過濾模塊、光催化氧化模塊和活性炭纖維過濾模塊，其中，所述光催化氧化模塊可拆卸式的設(shè)置在所述殼體內(nèi)，

所述光催化氧化模塊包括第一固定板、第二固定板、設(shè)置在第一固定板與第二固定板之間的多個反應(yīng)管以及設(shè)置在各反應(yīng)管內(nèi)的輻射源，所述多個反應(yīng)管貫通所述第一固定板和第二固定板且沿著流體的流動路徑延伸，

所述多個反應(yīng)管的內(nèi)表面涂覆有光催化材料，且所述內(nèi)表面設(shè)置為波浪形。

進(jìn)一步的，所述殼體內(nèi)至少設(shè)置有兩個所述光催化氧化模塊，且所述光催化氧化模塊間隔設(shè)置。

進(jìn)一步的，所述輻射源為一個或多個紫外線燈管，紫外線波長為185nm和254nm，每立方米廢氣對應(yīng)的紫外線燈功率為1W。

進(jìn)一步的，所述紫外線燈管可拆卸的插入所述反應(yīng)管的中心部位。

進(jìn)一步的，所述殼體上還設(shè)有鎮(zhèn)流器，所述鎮(zhèn)流器與所述紫外線燈管連接。

優(yōu)選的，所述殼體的一側(cè)面設(shè)有密封門，所述殼體的內(nèi)部固定有多條與所述光催化氧化模塊的第一固定板和第二固定板相配合的卡槽，所述光催化氧化模塊通過抽插的方式連接在所述殼體內(nèi)。

優(yōu)選的，所述光催化劑材料包含二氧化鈦催化劑。

優(yōu)選的，所述過濾模塊靠近所述進(jìn)氣口設(shè)置，所述活性炭纖維過濾模塊靠近所述出氣口設(shè)置，所述進(jìn)氣口與所述過濾模塊之間設(shè)有變頻風(fēng)機。

優(yōu)選的，所述過濾模塊包括過濾外框和設(shè)置在所述過濾外框內(nèi)的不銹鋼網(wǎng)，所述不銹鋼網(wǎng)上設(shè)置有纖維濾料過濾層。

本發(fā)明的一種光催化氧化廢氣處理裝置，具有如下有益效果：

1、本發(fā)明的光催化氧化廢氣處理裝置包括過濾模塊、光催化氧化模塊和活性炭纖維過濾模塊三級凈化模塊，集除塵、凈化和殺菌為一體。

2、由于所述光催化氧化模塊包括第一固定板、第二固定板、設(shè)置在第一固定板與第二固定板之間的多個反應(yīng)管以及設(shè)置在各反應(yīng)管內(nèi)的輻射源，所述多個反應(yīng)管貫通所述第一固定板和第二固定板且沿著流體的流動路徑延伸，所述多個反應(yīng)管的內(nèi)表面涂覆有光催化材料，且所述內(nèi)表面設(shè)置為波浪形。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的反應(yīng)管的延伸方向與廢氣的流動路徑平行即同向，因此，可以大大降低廢氣在殼體內(nèi)的流動阻力，有利于降低能耗。此外，反應(yīng)管內(nèi)表面的波浪形設(shè)計一定程度上增加了催化劑的表面積，從而有利于提高廢氣的凈化效果。

3、進(jìn)一步的，所述殼體內(nèi)至少設(shè)置有兩個所述光催化氧化模塊，且所述光催化氧化模塊間隔設(shè)置，廢氣由前一個光催化氧化模塊出來后，可以在兩個光催化氧化模塊之間的空間內(nèi)進(jìn)行重新的氣體分配，分配后的廢氣進(jìn)一步進(jìn)入后一個光催化氧化模塊，多個光催化氧化模塊的設(shè)置以及氣體的再分配有利于提高廢氣的凈化效果。而當(dāng)光催化氧化模塊可拆卸式的設(shè)置在所述殼體內(nèi)時，還可以根據(jù)生產(chǎn)的實際情況，選擇放置在殼體內(nèi)的光催化氧化模塊，以利于節(jié)約能耗。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它附圖。

圖1是本發(fā)明實施例1的一種光催化氧化廢氣處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例1中的光催化氧化模塊的局部立體圖；

圖3是本發(fā)明實施例1中的光催化氧化模塊的左視圖；

圖4是本發(fā)明實施例1中的十字支架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明實施例1中的殼體的結(jié)構(gòu)示意圖一；

圖6是本發(fā)明實施例1中的殼體的結(jié)構(gòu)示意圖二

圖7是本發(fā)明實施例2中的一種光催化氧化廢氣處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-殼體，2-過濾模塊，3-光催化氧化模塊，4-活性炭纖維過濾模塊，5-變頻風(fēng)機，11-進(jìn)氣口，12-出氣口，13-鎮(zhèn)流器，14-密封門，15-卡槽，31-第一固定板，32-第二固定板，33-反應(yīng)管，34-紫外線燈管，35-十字支架，351-帶內(nèi)螺紋的凸臺，331-內(nèi)表面。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“上”、“下”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。

實施例1

本實施例提供一種光催化氧化廢氣處理裝置，該廢氣處理裝置結(jié)構(gòu)簡單、氣體阻力小、表面積大，不僅可以有效的降低系統(tǒng)的能耗，而且可以提高廢氣的處理效果。

請參與圖1至圖3，其中圖1為本實施例的一種光催化氧化廢氣處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2所示為本實施例中的光催化氧化模塊的局部立體圖；圖3所示為本實施例中的光催化氧化模塊的左視圖。由圖可知，本實施例的光催化氧化廢氣處理裝置包括殼體1，依據(jù)氣體的流動方向，殼體1的后端設(shè)有進(jìn)氣口11，殼體1的前端設(shè)有出氣口12，待處理的廢氣由進(jìn)氣口11進(jìn)入殼體內(nèi)并經(jīng)過處理，凈化后的氣體由出氣口12排出。殼體1的形狀不受限制，考慮到一般廢氣的體積流量較大，本實施例優(yōu)選的，將殼體1的形狀設(shè)置為長方體，既便于制造也便于安裝和運輸。

殼體1限制了一個內(nèi)部空間，由進(jìn)氣口11至出氣口12，該內(nèi)部空間依次設(shè)置有過濾模塊2、光催化氧化模塊3和活性炭纖維過濾模塊4。

過濾模塊2主要用于去除廢氣中的塵埃等大顆粒雜質(zhì)，防止因雜質(zhì)吸附在輻射源的外表面而降低了輻射強度。本實施例優(yōu)選的，所述過濾模塊2包括過濾外框和設(shè)置在所述過濾外框內(nèi)的不銹鋼網(wǎng)，所述不銹鋼網(wǎng)上設(shè)置有纖維濾料過濾層。

所述光催化氧化模塊3包括第一固定板31、第二固定板32、設(shè)置在第一固定板31與第二固定板32之間的多個反應(yīng)管33以及設(shè)置在各反應(yīng)管33內(nèi)的輻射源，所述多個反應(yīng)管33貫通所述第一固定板31和第二固定板32且沿著流體的流動路徑延伸。

所述多個反應(yīng)管33的內(nèi)表面331涂覆有光催化材料，且所述內(nèi)表面331設(shè)置為波浪形。

本實施例中，第一固定板31和第二固定板32之間設(shè)置有成陣列的12根反應(yīng)管33，反應(yīng)管33的一端穿過第一固定板31，另外一端穿過第二固定板32。在反應(yīng)管33的進(jìn)氣端頭，向反應(yīng)管內(nèi)插入輻射源，本實施例優(yōu)選的，所述輻射源為一個或多個紫外線燈管34，紫外線波長為185nm和254nm，每立方米廢氣對應(yīng)的紫外線燈功率為1W。

考慮到紫外線燈管的更換與維修，優(yōu)選的，所述紫外線燈管可拆卸的插入所述反應(yīng)管33的中心部位。具體的，如圖2至圖4所示，在反應(yīng)管33的進(jìn)氣端頭卡設(shè)一個十字支架35，該十字支架35的中心設(shè)有一個帶內(nèi)螺紋的凸臺351，通過旋擰可將帶有外螺紋的紫外線燈管34固定至十字支架35上，進(jìn)而可將紫外線燈管34固定在反應(yīng)管33內(nèi)。

光催化材料可以包含二氧化鈦(TiO₂)、氧化鋅(ZnO)、氧化錫(SnO₂)等半導(dǎo)體催化劑材料，本實施例優(yōu)選的，所述光催化劑材料包含二氧化鈦(TiO₂)。二氧化鈦(TiO₂)可以與粘結(jié)劑結(jié)合形成光催化涂料，因此能夠很好的粘附在反應(yīng)管33的內(nèi)表面上。

反應(yīng)管內(nèi)表面331設(shè)置為波浪形，該波浪形通過在反應(yīng)管內(nèi)表面331設(shè)置的多個凸起實現(xiàn)，一方面可以增加光催化材料的涂覆表面積，另一方面還可以增加流體的湍動程度，從而可以很好的促進(jìn)催化氧化反應(yīng)的進(jìn)行，有利于提高廢氣的凈化效果。當(dāng)然，波浪形凸起的高低以及密集程度均會對凈化效果產(chǎn)生一定的影響，本實施例對此不作限制。

所述殼體1上還設(shè)有鎮(zhèn)流器13，所述鎮(zhèn)流器13與所述紫外線燈管34連接，用于提供紫外線輻射光。

為了便于維修和更換，所述光催化氧化模塊3可拆卸式的設(shè)置在所述殼體1內(nèi)。

作為一種可選的實施方式，所述殼體1的一側(cè)面設(shè)有密封門14，所述殼體1的內(nèi)部固定有多條與所述光催化氧化模塊3的第一固定板31和第二固定板32相配合的卡槽15，該卡槽15的位置盡量位于密封門14處，以方便操作，所述光催化氧化模塊3通過抽插的方式連接在所述殼體1內(nèi)。如圖5和圖6所示，在殼體1的側(cè)面設(shè)有密封門14，多個卡槽15分別設(shè)置在殼體1的內(nèi)壁上側(cè)和下側(cè)，需要更換或維修時，打開殼體1的密封門14，向外抽光催化氧化模塊3即可將其取出。當(dāng)然，可以理解的，作為另外一種可選的實施方式，可將殼體1的頂面設(shè)為可開啟的密封門結(jié)構(gòu)，在殼體1的左右側(cè)面的內(nèi)壁設(shè)置與光催化氧化模塊3的第一固定板31和第二固定板32相配合的卡槽15，如此，可以從上部將光催化氧化模塊3取出。光催化氧化模塊3還可以采用其他的可拆卸方式設(shè)置在殼體1內(nèi)，本實施例對此不做具體限制。

可以理解的，過濾模塊2和活性炭纖維過濾模塊4也可以采用上述的可拆卸方式設(shè)置。

本實施例的光催化氧化廢氣處理裝置工作時，廢氣經(jīng)進(jìn)氣口11進(jìn)入本設(shè)備，首先受到過濾模塊2的一級凈化，其中的粉塵等大顆粒雜質(zhì)被過濾模塊2攔截下來，一級凈化后的氣體接觸到光催化氧化模塊3，由于受到第一固定板31的阻擋，氣體進(jìn)行分配并進(jìn)入反應(yīng)管33中，在反應(yīng)管33中，通過紫外光照射在納米TiO₂催化劑上，納米TiO₂催化劑吸收光能產(chǎn)生電子躍進(jìn)和空穴躍進(jìn)，經(jīng)過進(jìn)一步的結(jié)合產(chǎn)生電子-空穴對，并與廢氣中的水份(H₂O)和氧氣(O₂)反應(yīng)生成氧化性很強的羥基自由基(OH^-)和超氧離子自由基(O^2-、O^-)，進(jìn)而能夠把各種有機廢氣如醛類、苯類、氨類、甲醇、碳?xì)浠衔?、一氧化碳以及其它VOC類有機物及無機物在光催化氧化的作用下還原成二氧化碳(CO₂)、水(H₂O)以及其它無毒無害物質(zhì)，經(jīng)過凈化之后的廢氣分子被活化降解。此外，高能紫外光束還能裂解廢氣中細(xì)菌的分子鍵，破壞細(xì)菌的核酸(DNA)，而超氧離子自由基(O^2-、O^-)與氧分子結(jié)合可以進(jìn)一步生產(chǎn)臭氧，被破壞的細(xì)菌的核酸再通過臭氧的氧化反應(yīng)，從而達(dá)到凈化及殺滅細(xì)菌的目的；光催化氧化模塊3起到重要的二級凈化作用，經(jīng)過二級凈化后的氣體在經(jīng)出氣口12排出之前經(jīng)過活性炭纖維過濾模塊4的再次凈化和殺菌。

本實施例的光催化氧化廢氣處理裝置具有如下的有益效果：

本發(fā)明的光催化氧化廢氣處理裝置包括過濾模塊、光催化氧化模塊和活性炭纖維過濾模塊三級凈化模塊，集除塵、凈化和殺菌為一體；由于所述光催化氧化模塊包括第一固定板、第二固定板、設(shè)置在第一固定板與第二固定板之間的多個反應(yīng)管以及設(shè)置在各反應(yīng)管內(nèi)的輻射源，所述多個反應(yīng)管貫通所述第一固定板和第二固定板且沿著流體的流動路徑延伸，所述多個反應(yīng)管的內(nèi)表面涂覆有光催化材料，且所述內(nèi)表面設(shè)置為波浪形。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的反應(yīng)管的延伸方向與廢氣的流動路徑平行即同向，因此，可以大大降低廢氣在殼體內(nèi)的流動阻力，有利于降低能耗。此外，反應(yīng)管內(nèi)表面的波浪形設(shè)計一定程度上增加了催化劑的表面積，從而有利于提高廢氣的凈化效果。

實施例2

本實施例的一種光催化氧化廢氣處理裝置包括殼體1以及分別設(shè)置在所述殼體1兩端的進(jìn)氣口11和出氣口12，該廢氣處理裝置還包括在所述殼體1內(nèi)依次設(shè)置的過濾模塊2、光催化氧化模塊3和活性炭纖維過濾模塊4，其中，所述光催化氧化模塊3可拆卸式的設(shè)置在所述殼體1內(nèi)。所述光催化氧化模塊3包括第一固定板31、第二固定板32、設(shè)置在第一固定板31與第二固定板32之間的多個反應(yīng)管33以及設(shè)置在各反應(yīng)管33內(nèi)的輻射源，所述多個反應(yīng)管33貫通所述第一固定板31和第二固定板32且沿著流體的流動路徑延伸，所述多個反應(yīng)管33的內(nèi)表面331涂覆有光催化材料，且所述內(nèi)表面331設(shè)置為波浪形。

作為一種優(yōu)選的實施方式，所述殼體1內(nèi)至少設(shè)置有兩個所述光催化氧化模塊3，且所述光催化氧化模塊3間隔設(shè)置，如圖1所示。在過濾模塊2與活性炭纖維過濾模塊4間設(shè)有兩個光催化氧化模塊3，且二者之間間隔一定距離，該間隔空間可以用于氣體的二次分配。當(dāng)然，還可以在殼體1內(nèi)設(shè)置3個或更多的光催化氧化模塊3，但是過多的設(shè)置一方面增加設(shè)備的占地面積，另外一方面增加了總的氣體流動阻力。本實施例，優(yōu)選的，間隔設(shè)置兩個光催化氧化模塊3。

廢氣由前一個光催化氧化模塊出來后，可以在兩個光催化氧化模塊之間的空間內(nèi)進(jìn)行重新的氣體分配，分配后的廢氣進(jìn)一步進(jìn)入后一個光催化氧化模塊，多個光催化氧化模塊的設(shè)置以及氣體的再分配有利于提高廢氣的凈化效果。而當(dāng)光催化氧化模塊可拆卸式的設(shè)置在所述殼體內(nèi)時，還可以根據(jù)生產(chǎn)的實際情況，選擇放置在殼體內(nèi)的光催化氧化模塊，以利于節(jié)約能耗。

光催化氧化反應(yīng)為氣-固相反應(yīng)，廢氣的凈化效果與氣-固相的接觸時間有關(guān)，為了取得更好的凈化效果，本實施進(jìn)一步的，在所述過濾模塊2靠近所述進(jìn)氣口11設(shè)置，所述活性炭纖維過濾模塊4靠近所述出氣口12設(shè)置，所述進(jìn)氣口11與所述過濾模塊2之間設(shè)有變頻風(fēng)機5，如圖7所示。變頻風(fēng)機5可以根據(jù)實際生產(chǎn)過程中風(fēng)量的變化，調(diào)節(jié)進(jìn)入本實施例的光催化氧化廢氣處理裝置的氣體流量，從而可以調(diào)節(jié)氣體在廢氣處理裝置內(nèi)的停留時間，進(jìn)而可以很好的控制廢氣的凈化效果。

本實施例優(yōu)選的，所述輻射源為一個或多個紫外線燈管34，紫外線波長為185nm和254nm，每立方米廢氣對應(yīng)的紫外線燈功率為1W。優(yōu)選的，所述光催化劑材料包含二氧化鈦(TiO₂)。二氧化鈦(TiO₂)可以與粘結(jié)劑結(jié)合形成光催化涂料，因此能夠很好的粘附在反應(yīng)管33的內(nèi)表面上。

上述說明已經(jīng)充分揭露了本發(fā)明的具體實施方式。需要指出的是，熟悉該領(lǐng)域的技術(shù)人員對本發(fā)明的具體實施方式所做的任何改動均不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求書的范圍。相應(yīng)地，本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍也并不僅僅局限于前述具體實施方式。