一种针对微颗粒和挥发性有机气体的混合物的净化系统技术方案

本发明专利技术属于废气净化技术领域，具体涉及一种针对微颗粒和挥发性有机气体的混合物的净化系统，包括依次管道连通的颗粒物过滤器、湿法氧化反应塔、光催化反应模块、风机和烟气排放装置；光催化反应模块为单个或多个并联设置的光催化反应器；光催化反应器包括无极紫外灯、石英套管和外筒体，无极紫外灯包括内电极、外电极和可变高压电源，外筒体的每个内壁上均匀固定有催化剂载玻片，催化剂载玻片上均匀涂覆有催化剂。本发明专利技术的有益效果是：采用三种处理方式协同净化，彻底分解废气；可调节可变高压电源，也可改变低气压混合气体，从而得到不同波长的紫外光，可降解不同的废气，不需使用活性炭吸附，净化效率高，成本低，使用简单。

A purification system for mixtures of microparticles and volatile organic compounds

The invention belongs to the field of exhaust gas purification technology, in particular to a purifying system for a mixture of microparticles and volatile organic gases, including a particulate filter, a wet oxidation reactor, a photocatalytic reaction module, a fan and a flue gas discharge device connected in turn, and a photocatalytic reaction module is single or multiple. The photocatalytic reactor is set up, and the photocatalytic reactor includes the non polar ultraviolet lamp, the quartz casing and the outer cylinder. The unpolar UV lamp includes the inner electrode, the external electrode and the variable high voltage power supply. The catalyst slides are evenly fixed on each inner wall of the outer cylinder, and the catalyst is evenly coated on the glass slide. The beneficial effects of the invention are as follows: three kinds of treatment methods are used to clean up the waste gas thoroughly; the variable pressure power supply can be adjusted and the low pressure mixed gas can be changed, thus the ultraviolet light of different wavelengths can be obtained, the different waste gas can be degraded, the adsorption of the activated carbon is not needed, the efficiency of the purification is high, the cost is low, and the use is simple.

【技术实现步骤摘要】
一种针对微颗粒和挥发性有机气体的混合物的净化系统
本专利技术属于废气净化
，具体涉及一种针对微颗粒和挥发性有机气体的混合物的净化系统。
技术介绍
挥发性有机化合物(VOCs)是大气污染物中最主要污染物之一，很多VOCs自身毒性强，属于恶臭物质，对人体健康产生严重危害。VOCs物质还能与汽车和工厂排放的NOx等发生光化学烟雾形成臭氧和甲醛等，因此VOCs是形成二次有机气溶胶粒子和O3的重要前体物，是大气复合型污染和灰霾形成的关键。VOCs还能影响地球辐射平衡，降低大气能见度，严重危害人体健康和生态环境。有些行业，如石油行业、化工行业等，其在作业过程中会产生大量的废气，包括微粒(雾化颗粒)和挥发性有机气体(VOCs)。微粒通常采用干法(滤绵、滤板、滤纸等过滤器)和水洗法，而VOCs废气主要采用吸收法、等离子体技术、吸附-燃烧联合处理法等。公开号为203842462U的技术专利公开了“一种涂料生产的气体净化装置”，主要采用“液体吸收+过滤”的方法，上述专利的技术方案对颗粒物有较好的去除效果，但对VOCs没有很好的效果。另外，吸收法广泛用于治理石化行业等有机废气，由于废气中苯系物化学活性低，通常采用物理吸收法，技术的关键和难点在于吸收剂的选择；吸附法净化VOCs通常采用活性炭为吸附剂，净化效率高，但废弃的吸附剂需要再生或者作为危险废弃物特殊处理，带来了额外的处理费用；并且吸附剂的再生也十分麻烦困难。因此，针对上述单一方法的不足，开发一种操作简单、处理费用低、应用广泛的针对微颗粒和挥发性有机气体的混合物废气治理工艺非常有必要。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种采用三种处理方式协同净化，彻底分解废气，净化效率高，可调节可变高压电源，也可改变低气压混合气体，从而得到不同波长的紫外光，可降解不同的废气，能量利用率更高，废气处理效果好的针对微颗粒和挥发性有机气体的混合物的净化系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种针对微颗粒和挥发性有机气体的混合物的净化系统，其包括依次管道连通的颗粒物过滤器、湿法氧化反应塔、光催化反应模块、风机和烟气排放装置；光催化反应模块为单个光催化反应器或多个并联设置的光催化反应器；光催化反应器包括无极紫外灯、石英套管和外筒体，无极紫外灯包括内电极、外电极和可变高压电源，内电极和外电极之间设有气体填充室，气体填充室内充有惰性气体与卤素气体的混合气体或惰性气体与汞蒸汽的混合气体，内电极和外电极一一对应地连接至可变高压电源的正负极；石英套管和外筒体从内向外依次套设于无极紫外灯上，石英套管的两端外部套设有管板，外筒体通过管板固定于石英套管上，一个管板上设有反应气进口，反应气进口管道连通湿法氧化反应塔的塔顶气相出口，湿法氧化反应塔的塔顶气相出口处设有除沫器，湿法氧化反应塔的气相进口位于塔底；另一个管板上设有反应气出口，反应气出口管道连通风机进口；外筒体、两个管板和石英套管之间构成催化反应腔；石英套管的两端内部固定有聚四氟乙烯多孔环，无极紫外灯的两端一一对应地穿设于两个聚四氟乙烯多孔环中；石英套管、两个聚四氟乙烯多孔环和无极紫外灯之间构成氮气室；石英套管的一端为氮气进口，石英套管的另一端为氮气出口，氮气进口和氮气出口分别通过各自的聚四氟乙烯多孔环上的通孔连通氮气室；外筒体为矩形筒体，外筒体的每个内壁上均匀固定有多个催化剂载玻片，催化剂载玻片上均匀涂覆有催化剂。本专利技术的净化系统工作时，打开风机，含有微粒和挥发性有机气体的废气由颗粒物过滤器进入，湿法氧化反应塔的气体进口位于塔底且位于最下端的。在气体的上升过程中，气体与上部喷淋的氧化剂水溶液进行错流反应，氧化反应生产无害物质，同时产生的废水进入塔底储存。经过湿法氧化反应塔吸收大部分VOCs的气体经过经除沫器除雾后，再由管道进入光催化反应模块进行有机废气的进一步氧化净化，有机废气在光催化反应模块产生的紫外线下直接分解或者被催化剂表面的活性自由基氧化，经过三级净化后的废气经由风机驱动，进入烟气排放装置排出。其中，烟气排放装置优选为烟囱。本专利技术采用了过滤、湿法氧化设备的化学吸收氧化和UV光催化三种处理方式协同净化，可避免单一的过滤吸吸附法对微颗粒和VOCs的混合物进行彻底净化，单一的化学氧化无法对有机挥发性气体进行高效吸收，单一的UV光催化对高浓度有机挥发性气体的净化效果低等缺陷，能够将多种单独采用过滤、化学吸收氧化或UV光催化无法处理(或者需要大能耗)的废气彻底地分解，大大降低设备成本的投入，且其净化效率高、占地面积小，安装和操作简单、运行费用低，且可以根据废气流量和性质的波动组合其中的2个处理单元(例如湿法氧化+光催化或过滤+湿法氧化)使用。另外，在光催化反应模块中的光催化反应器中，在经湿法氧化后的废气从反应气进口进入催化反应腔后，可变高压电源通电，采用介质阻挡放电激励发光，并采用放电电压和输入功率可调的可变高压电源激发双层介质之间的低气压混合气体(稀有气体-汞蒸汽或稀有气体-卤素)放电产生准分子紫外辐射，低气压混合气体被激发产生的准分子紫外光向石英套管外的催化反应腔中的挥发性有机废气进一步彻底地分解，分解形成的无害气体从反应气出口排出，并经由风机驱动，进入烟气排放装置排出，彻底地净化了挥发性有机气体，达到零污染排放。根据主要去除气态污染物分子的最大紫外吸收截面所对应的紫外线波长，本专利技术可调节可变高压电源，也可改变气体填充室中的低气压混合气体，波长λ可调范围在100～400nm之间，从而得到不同波长的紫外光(真空紫外VUV和UV)，也可改变催化剂的种类，从而有针对性地降解不同组分、不同含量的废气，能量利用率更高，废气处理效果好，使污染物得到有效的净化，使用灵活方便。其中，氮气室可通过氮气进口和氮气出口不断地进出，可带走无极紫外灯的表面热量，同时避免了空气中O2对紫外光的吸收，提高光的利用率。此外，催化剂长期使用会产生失效，本专利技术通过催化剂载玻片作为催化剂的载体，可以定期更换，使用方便。另外，外筒体为矩形筒体，方便催化剂载玻片固定，使用更为便利。具体地，石英套管外表面均匀涂覆有催化剂，进一步提高了催化效果。此外，当催化剂失效后，也可擦拭，并重新涂抹新的催化剂，使用方便。优选地，催化剂为纯TiO2、分子筛、活性氧化铝或或掺杂非金属元素的TiO2；进一步地优选，催化剂为掺杂石墨烯的TiO2。具体地，颗粒物过滤器的废气进口处设有导流器，导流器同心设置有多个固定环，任意相邻两个固定环之间通过多个圆周均布并呈辐射状布置的翅板分隔成多个扇形通道。该结构便于废气均匀分布并导流进入颗粒物过滤器的过滤通道中。进一步地，从颗粒物过滤器的进口往出口方向上，颗粒物过滤器的过滤通道内依次设置有第一级过滤材料、第二级过滤材料和第三级过滤材料，第一级过滤材料为多块平行设置的过滤板，任意相邻两个过滤板之间均设有间隙，每块过滤板上均布有过滤孔；从颗粒物过滤器的进口往出口方向上，过滤板的过滤孔的孔径递减，过滤板的过滤孔的密度递增；第二级过滤材料为玻璃棉，第三级过滤材料为多张层叠设置的滤纸。本专利技术的三级过滤材料可安装在可拆卸性的多孔支架上，滤料填充时保证气体通过时阻力尽可能低；另外，颗粒物过滤器的壳体一侧可设置多个便于安装三级过滤材料的安装孔，安装完本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针对微颗粒和挥发性有机气体的混合物的净化系统，其特征在于：包括依次管道连通的颗粒物过滤器(1)、湿法氧化反应塔(2)、光催化反应模块(3)、风机(4)和烟气排放装置(5)；所述光催化反应模块(3)为单个光催化反应器(31)或多个并联设置的光催化反应器(31)；所述光催化反应器(31)包括无极紫外灯(311)、石英套管(312)和外筒体(313)，所述无极紫外灯(311)包括内电极(3111)、外电极(3112)和可变高压电源(3113)，所述内电极(3111)和外电极(3112)之间设有气体填充室(3114)，所述气体填充室(3114)内充有惰性气体与卤素气体的混合气体或惰性气体与汞蒸汽的混合气体，所述内电极(3111)和外电极(3112)一一对应地连接至可变高压电源(3113)的正负极；所述石英套管(312)和外筒体(313)从内向外依次套设于无极紫外灯(311)上，所述石英套管(312)的两端外部套设有管板(314)，所述外筒体(313)通过管板(314)固定于石英套管(312)上，一个管板(314)上设有反应气进口(3141)，所述反应气进口(3141)管道连通湿法氧化反应塔(2)的塔顶气相出口，所述湿法氧化反应塔(2)的塔顶气相出口处设有除沫器(21)，所述湿法氧化反应塔(2)的气相进口位于塔底；另一个管板(314)上设有反应气出口(3142)，所述反应气出口(3142)管道连通风机(4)进口；所述外筒体(313)、两个管板(314)和石英套管(312)之间构成催化反应腔(315)；所述石英套管(312)的两端内部固定有聚四氟乙烯多孔环(316)，所述无极紫外灯(311)的两端一一对应地穿设于两个聚四氟乙烯多孔环(316)中；所述石英套管(312)、两个聚四氟乙烯多孔环(316)和无极紫外灯(311)之间构成氮气室(317)；所述石英套管(312)的一端为氮气进口，所述石英套管(312)的另一端为氮气出口，所述氮气进口和氮气出口分别通过各自的聚四氟乙烯多孔环(316)上的通孔连通氮气室(317)；所述外筒体(313)为矩形筒体，所述外筒体(313)的每个内壁上均匀固定有多个催化剂载玻片(318)，所述催化剂载玻片(318)上均匀涂覆有催化剂。...

【技术特征摘要】
1.一种针对微颗粒和挥发性有机气体的混合物的净化系统，其特征在于：包括依次管道连通的颗粒物过滤器(1)、湿法氧化反应塔(2)、光催化反应模块(3)、风机(4)和烟气排放装置(5)；所述光催化反应模块(3)为单个光催化反应器(31)或多个并联设置的光催化反应器(31)；所述光催化反应器(31)包括无极紫外灯(311)、石英套管(312)和外筒体(313)，所述无极紫外灯(311)包括内电极(3111)、外电极(3112)和可变高压电源(3113)，所述内电极(3111)和外电极(3112)之间设有气体填充室(3114)，所述气体填充室(3114)内充有惰性气体与卤素气体的混合气体或惰性气体与汞蒸汽的混合气体，所述内电极(3111)和外电极(3112)一一对应地连接至可变高压电源(3113)的正负极；所述石英套管(312)和外筒体(313)从内向外依次套设于无极紫外灯(311)上，所述石英套管(312)的两端外部套设有管板(314)，所述外筒体(313)通过管板(314)固定于石英套管(312)上，一个管板(314)上设有反应气进口(3141)，所述反应气进口(3141)管道连通湿法氧化反应塔(2)的塔顶气相出口，所述湿法氧化反应塔(2)的塔顶气相出口处设有除沫器(21)，所述湿法氧化反应塔(2)的气相进口位于塔底；另一个管板(314)上设有反应气出口(3142)，所述反应气出口(3142)管道连通风机(4)进口；所述外筒体(313)、两个管板(314)和石英套管(312)之间构成催化反应腔(315)；所述石英套管(312)的两端内部固定有聚四氟乙烯多孔环(316)，所述无极紫外灯(311)的两端一一对应地穿设于两个聚四氟乙烯多孔环(316)中；所述石英套管(312)、两个聚四氟乙烯多孔环(316)和无极紫外灯(311)之间构成氮气室(317)；所述石英套管(312)的一端为氮气进口，所述石英套管(312)的另一端为氮气出口，所述氮气进口和氮气出口分别通过各自的聚四氟乙烯多孔环(316)上的通孔连通氮气室(317)；所述外筒体(313)为矩形筒体，所述外筒体(313)的每个内壁上均匀固定有多个催化剂载玻片(318)，所述催化剂载玻片(318)上均匀涂覆有催化剂。2.根据权利要求1所述的一种针对微颗粒和挥发性有机气体的混合物的净化系统，其特征在于：所述石英套管(312)外表面均匀涂覆有催化剂。3.根据权利要求1或2所述的一种针对微颗粒和挥发性有机气体的混合物的净化系统，其特征在于：所述催化剂为纯TiO2、分子筛、活性氧化铝或或掺杂非金属元素的TiO2。4.根据权利要求1所述的一种针对微颗粒和挥发性有机气体的混合物的净化系统，其特征在于：所述颗粒物过滤器(1)的废气进口处设有导流器(11)，所述导流器(11)同心设置有多个固定环(111)，任意相邻两个固定环(111)之间通过多个圆周均布并呈辐射状布置的翅板(112)分隔成多个扇形通道(113)。5.根据权利要求1、2或4所述的一种针对微颗粒和...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶招莲，瞿珍秀，许澎，马帅帅，顾爱军，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32