一种VOC气体电吸附-催化降解装置及工艺制造方法及图纸

本发明专利技术属于室内气体净化领域，具体涉及一种VOC气体电吸附‑催化降解装置及工艺。所述装置包括风机，用于营造真空度，向装置内引入VOC气体；主反应器，包含有功能炭材料、阳极和阴极，三者配合形成VOC吸附‑电催化反应区，VOC气体通过在该区域内发生吸附‑电催化反应进行降解；加湿器，用于提供水蒸汽，水蒸汽作为电催化过程的导电介质。该装置能使VOC气体在短时间内被吸附和催化降解，达到高效降解VOC气体的效果，而且，通过加湿器营造的水蒸汽为电催化过程提供了良好的介质环境，无需添加大量的电解液，避免了电解液的频繁更换。

【技术实现步骤摘要】
一种VOC气体电吸附-催化降解装置及工艺
本专利技术属于室内气体净化领域，具体涉及一种VOC气体电吸附-催化降解装置及工艺。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。VOC气体是指挥发性有机气体分子，是工业和家庭生活中常见的空气污染物。常见的VOC气体如甲醛、甲苯、丙二醇等会对人体产生危害，空气中VOC气体浓度较高时，会引发鼻喉刺激、头痛、晕厥甚至休克等症状，长期处于这种环境中，可能会导致癌症、白血病等恶性疾病。为应对VOC气体排放引起的空气污染问题，我国先后制定了《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(GB50325-2001)、《室内空气质量卫生规范》(卫法监发[2001]255号)、《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002)等相关标准和规范，从立法角度解决室内污染问题。因此，治理VOC气体以控制室内污染对人类居住环境改善有重要意义，也是环境治理研究的一个重要方向。控制VOC气体污染的方式主要分为两种，分别是主动式和被动式。被动式是指使用活性炭、绿色植物等具有吸收VOC气体能力的材料减轻室内污染，这这种方式处理效率低下，有效作用范围小；相对地，主动式是指利用空气净化器、具有净化功能的空调等产品对较大空间进行高效、洁净的处理。主动式处理VOC气体的方法主要分为吸附和降解两个过程。VOC气体分子被表面具有特殊官能团的吸附剂固定。随着各类高效催化剂的问世，吸附降解技术逐渐代替传统的物理吸附法，成为处理VOC气体的新思路。催化VOC气体降解的方法有很多，包括光催化法、低温等离子体法、电催化法等，如现有技术公开了一种吸附过滤双功能电催化去除甲醛的空气净化器，在电催化下进行甲醛的吸附，虽然能将空气中的甲醛有效富集，并能通过电催化氧化去除，达到空气的高效净化，但专利技术人发现，该类型装置在低VOC气体浓度环境下处理效果并不理想，而且，存在电解液环境，随着净化时间的延长，需要频繁更换电解液，为使用带来了不便。可见，目前的催化降解技术降解效果有限，应用起来也不方便，难以广泛推广至普通家庭。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术提供一种VOC气体电吸附-催化降解装置及工艺，该装置以基于吸附反应和电催化反应的螺旋卷式固定吸附床作为反应器主体，通过将功能炭电极材料搭载在钛电极上，能使VOC气体在短时间内被吸附和催化降解，达到高效捕捉并降解VOC气体分子的效果，而且，本专利技术通过加湿器营造的水蒸汽为电催化过程提供了良好的介质环境，无需添加大量的电解液，不仅移动运输过程更加方便，实际应用过程也避免了电解液的频繁更换。为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种VOC气体电吸附-催化降解装置，包括：风机，用于营造真空度，向装置内引入VOC气体；主反应器，包含有功能炭材料、阳极和阴极，三者配合形成VOC吸附-电催化反应区，VOC气体通过在该区域内发生吸附-电催化反应进行降解；加湿器，用于提供水蒸汽，水蒸汽作为电催化过程的导电介质。本专利技术第二方面提供一种采用上述装置进行VOC气体电吸附-催化降解的工艺，具体为：打开风机将被VOC污染的空气引入装置内，被VOC污染的空气携带加湿器产生的水蒸汽一同进入主反应器进行吸附，并在外加电压下被降解，完成吸附-降解过程，处理后的气体作为洁净空气被风机排出。本专利技术的一个或多个实施方式至少具有以下有益效果：(1)本专利技术将吸附和电催化过程同步进行，在外加电压的作用下，不仅被吸附的VOC气体被快速降解，提高了VOC降解效率，而且产生的二氧化碳气体作为尾气的一部分被吹出，使得功能炭材料中的活性点位被释放，实现功能炭材料的再生循环，延长了使用寿命；(2)本专利技术采用加湿器向系统内提供水蒸汽，使得水蒸汽与空气一同进入主反应器，在空气发生吸附降解时，水蒸汽能够作为电催化的导电介质，采用加湿空气和具有导电性的功能炭材料相结合的方式，实现对气态VOC气体的直接电催化降解，从而避免了体系内部电解液的添加，不需要频繁更换电解液；(3)本专利技术采用外加电压的方式催化被吸附VOC气体的氧化降解，工作电压一般在5V至30V，相比于需要变压器提供高压的等离子体放电氧化，对电压的要求低很多，故本专利技术可在较低电压下实现VOC气体的电催化氧化降解，使应用条件和能耗大为降低。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1为实施例1所提供的VOC气体电吸附-催化降解装置的整体结构图；；图2为实施例1所提供的VOC气体电吸附-催化降解装置的部分剖视图；图3为实施例1所提供的主反应器外形示意图；图4为实施例1所提供的所述主反应器内部结构示意；1-壳体，2-风机，3-主反应器，4-加湿器，5-数控模块，6-进气孔，7-阴极板，8-功能炭材料层，9-阳极板，10-绝缘层，11-填充层。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。正如
技术介绍
所介绍的，现有的VOC气体净化装置在低VOC气体浓度环境下处理效果并不理想，而且，存在电解液环境，随着净化时间的延长，需要频繁更换电解液，为使用带来了不便。可见，目前的催化降解技术降解效果有限，应用起来也不方便，难以广泛推广至普通家庭。为了解决如上的技术问题，本专利技术第一方面提出了一种VOC气体电吸附-催化降解装置，包括：风机，用于营造真空度，向装置内引入VOC气体；主反应器，包含有功能炭材料、阳极和阴极，三者配合形成VOC吸附-电催化反应区，VOC气体通过在该区域内发生吸附-电催化反应进行降解；加湿器，用于提供水蒸汽，水蒸汽作为电催化过程的导电介质。所述主反应器由阳极、功能炭材料、阴极构成。其中，主反应器中的功能炭材料为主要功能性吸附材料，VOC气体在功能炭材料上进行吸附，同时，在阴极和阳极之间能够形成外加电压，实现在电催化作用下进行吸附降解，有效加快了VOC的降解效率。而且，在外加电压的电催化反应下，被吸附的VOC气体被快速降解，产生的二氧化碳气体作为尾气的一部分被吹出，功能炭材料中的活性点位被释放，实现功能炭材料的再生循环，延长使用寿命；加湿器的作用主要为调节气体湿度，向系统内提供水蒸汽，水蒸汽与空气一同进入主反应器后，在空气发生吸附降解时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种VOC气体电吸附-催化降解装置，其特征在于：包括：/n风机，用于营造真空度，向装置内引入VOC气体；/n主反应器，包含有功能炭材料、阳极和阴极，三者配合形成VOC吸附-电催化反应区，VOC气体通过在该区域内发生吸附-电催化反应进行降解；/n加湿器，用于提供水蒸汽，水蒸汽作为电催化过程的导电介质。/n

【技术特征摘要】
1.一种VOC气体电吸附-催化降解装置，其特征在于：包括：
风机，用于营造真空度，向装置内引入VOC气体；
主反应器，包含有功能炭材料、阳极和阴极，三者配合形成VOC吸附-电催化反应区，VOC气体通过在该区域内发生吸附-电催化反应进行降解；
加湿器，用于提供水蒸汽，水蒸汽作为电催化过程的导电介质。


2.如权利要求1所述的VOC气体电吸附-催化降解装置，其特征在于：主反应器为复合螺旋卷式结构；
优选的，主反应器的中心为填充层，在填充层的周围依次设置有阴极板，功能炭材料层、阳极板和绝缘层，复合螺旋卷式结构的空心由填充层填满，各层之间均为紧密贴合，各层反应电极同时工作且不相互干扰。


3.如权利要求2所述的VOC气体电吸附-催化降解装置，其特征在于：所述阳极为表面镀钌铱的钛电极；
所述阴极为纯钛电极；绝缘层的材料为专业PVC绝缘胶带；填充层的材料为石膏。


4.如权利要求2所述的VOC气体电吸附-催化降解装置，其特征在于：所述功能炭材料为果壳炭材料，包括椰壳、桃壳、核桃壳、枣壳炭材料，优选为椰壳炭材料；
进一步的，所述功能炭材料优选为纤维状，并经过表面改性处理以提高吸附VOC的能力；所述表面改性处理采用高锰酸钾浸渍功能炭材料并在650℃下加热6h；
进一步的，所述纤维状功能炭材料为酚醛基炭纤维、PAN基炭纤维、粘胶基炭纤维中的一种或多种。


5.如权利要求1所述的VOC气体电吸附-催化降解装置，其特征在于：所述主反应器、风机和加湿器的外部设置有壳体，壳体上布置有若干进气孔，待处理空气从进气孔进入壳体内部；
优选的，进气孔在壳体上沿主反应器底部外周设置；
进一步优选的，所述主反应器的外表面与壳体内表面紧密连接。


6.如权利要求1所述的VOC气体电吸附-催化降解装置，其特征在于：该...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵希强，刘铭新，周兴，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37