專利名稱：凈化含有不希望的化學物質的氣體、廢氣蒸汽和鹽水的方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種凈化受不希望的化學物質污染或與這些化學物質高濃度混合的氣體，廢氣、蒸汽和鹽水的方法以及完成該方法的裝置，本發(fā)明是借助于在催化劑表面產生的光催化反應實現的。
催化劑在固定床中或懸浮床中附在催化劑載體上。在懸浮床中，催化劑自身可以起催化劑載體的作用。催化劑載體和催化劑處于一個有凈化作用物流過的封閉系統(tǒng)中。
根據固定床催化劑原理，該系統(tǒng)使催化劑載體/催化劑連續(xù)地或間歇地通過一個洗滌區(qū)以洗去形成的礦化產物。
反應是通過用短波光輻照而誘發(fā)的，短波光的波長為250-400納米。
吸熱的化學反應需要能量來維持反應過程。能量可以不同的形式供給反應，通常是以不同波長的光進行輻照的形式供給反應的。由于這種反應是在溫度較低的條件下進行的，所以應加入能加速反應的催化劑。
在描述述光催化劑時將涉及上述在光照下化學反應的激化和借助于催化劑使反應加速這兩方面的結合。
光催化劑的化學反應在一定時間以來獲取了很大的益處。特別是已經尋求將這種反應用于環(huán)境保護領域。
例如在環(huán)境科學技術Vol.17，10.(1983)828-31中描述了通過光作用下的多相催化從二氧化鈦的水性懸浮液中分解氯仿的反應。在對飲用水以及例如游泳池中的水進行消毒和氯化作用時氯仿是形成的副產物的主要成份。而且氯仿屬于致癌性物質。
上述方法涉及的具有大量固體成份的水性懸浮液，也稱為漿。該方法的缺點是形成了作為轉化產物的鹽酸，而鹽酸則是必須從系統(tǒng)中分離出去的。
歐洲專利89100265.1中描述了一種凈化含有硫化氫廢氣的方法和裝置，其中利用了由活性碳構成的蜂窩狀構架，其表面用二氧化鈦作為催化劑并且在紫外線輻照下進行反應。
這里，活性碳吸附如H2S或3-甲基引唑等帶氣味的物質，這些物質能夠在UV的作用下分解。
該方法是一個選擇性方法，它的缺點在于不能使所有可供支配的表面產生活性。
在DOS 4023995.0中描述了一種借助于一個相對于光源移動的催化劑固定床使有害物質產生光催化礦化作用的方法。
與其它消除例如燃燒過程中的有害物質的方法相比，該方法至少表現出以下優(yōu)點，即該方法本身不會引起附加的環(huán)境污染。通常燃燒時在必須添加燃料的情況下會形成二氧化碳。
在上述DOS的方法中，即使在介質中存在的有害物質的濃度非常低的情況下也不添加燃料而且該方法是在比較低的溫度下進行的。
但是該方法是使連續(xù)獲得的除了包括含碳、氫、氧、氮以外還包含其它元素如鹵素、硫、磷或砷的有害添加物或由上述元素形成的有害物質和其它需要除去的物質聚集到催化劑流體或固定礦化產物如磷酸或砷酸中。在低于50℃的低反應溫度下，這些物質通常不蒸發(fā)。由于光催化劑的作用被極大地削弱，所以最終使反應停止。
此外還有其它一些除去廢氣或介質中含有的其它不希望存在的有害物質及其污染物質的傳統(tǒng)方法也是公知的。
這些方法均屬純粹的物理方法，如吸附、吸收或是純化學方法，如化學吸附或燃料。
然而這些方法對于復雜的化合物，例如六氟化硫的礦化或分離，從經濟和生態(tài)的觀點來看常常是不適用的。上述方法還有其它方面的缺點。物理類的吸附方法隨吸附劑濃度而變化。添加的吸附劑必須經常作為特殊廢料排出或者在很大的能源浪費條件下吸解。
其它的燃料方法在凈化燃料燃燒時產生的燃燒廢氣時常常會引起極大的浪費。由于燃燒時燃燒溫度通常必須特別高，所以如果不利用燃燒的余熱，就會造成極大的能量浪費。
上述所有已有技術的方法和裝置都具有在應用領域范圍，耐久性和與之有關的總體時空收益方面使成本獲益極大降低的缺點。
鑒于上述所有的缺點，所提出的任務是提供一種方法和完成該方法的裝置，借助于這種方法和裝置成功地克服了上述缺點，該方法完全適用于將獲得的轉化產物以簡單的形式從系統(tǒng)中除去和對難以除去的化學化合物，如反應緩慢的鹵化碳，鹵化烴(Halogenkohlenwasserstoff)或SF6進行礦化。
解決本發(fā)明任務的方案是，采用一種借助于在催化劑表面產生的光催化反應來凈化受不希望存在的化學物質污染或與這些物質混合的氣體、廢氣，蒸汽和鹽水的方法，其特征在于通過立體閉合系統(tǒng)引入凈化作用物，該方法的構成如下a).一種由添加材料覆蓋的具有大的比表面的催化劑載體，該載體能夠長期耐化學腐蝕，和短波光，并具有作為一個運動部件必不可少的機械穩(wěn)定性，b).附在催化劑載體上的催化劑，由至少一種具有半導體特性的氧化物和/或混合氧化物混合而成和/或載有化學元素周期表第Ⅷ族中至少一種鉑系金屬，c).附在催化劑載體上的催化劑，它由化學元素周期表中鑭族、錒族和Ⅲb族中的至少一種元素構成，d).至少一個提供光照的短波長光源，其波長為250-400納米，e).至少一個用于a)中所述催化劑載體的洗滌區(qū)，催化劑載體上附有b)和c)所述的催化劑，催化劑載體運動通過洗滌區(qū)并受到帶極性的溶劑的沖擊。
催化劑載體由層型、網型或類似的織物或非織物最好是以精煉鋼、鈦、鉬、鈮、鋯、鉿或化學元素周期表第Ⅷ族中的金屬如鈀或鉑塊的形式構成。對催化劑載體的表面進行粗糙處理以獲得一個較大的表面并且由此來保證所用的催化劑效果更好。粗糙處理是通過機械和/或化學氧化實現的。例如，對化學粗糙處理而言是通過酸性浸蝕，而就氧化粗糙處理而言則是在氧化介質中高溫加熱。并且，將催化劑載體塊或條固定在由耐腐蝕材料構成并且相對于短波光照射是穩(wěn)定的框架或玻璃盤和類似裝置上。
也可考慮用多孔材料，例如管形材料作為催化劑載體。這些材料可以由厚壁多孔管或多孔板構成。
根據熱交換原理，可以將多孔板排在一起構成板系統(tǒng)。
在特殊情況下，在凈化極少的氧化介質時，催化劑最好由多孔碳或碳纖維構成。還可以考慮用具有沸石結構的多孔陶瓷材料或封閉蜂窩狀的有機或無機聚合物或縮聚材料作為催化劑載體。
催化劑載體在本發(fā)明的方法中有一部分自身可作為催化劑，例如氧化的鈦，鋯金屬或化學浸蝕的鉑或鈀貴金屬。氧化或浸蝕的金屬具有極大的比表面并產生相應的表面活性。
在催化劑載體上涂上由半導體氧化材料混合形成的催化劑和/或載有化學元素周期表第Ⅷ族中一種鉑系金屬的催化劑。
這種氧化物的化學式為M2OX和M1M2OX。
其中M1-化學元素周期表中Ⅰa，Ⅱa和Ⅱb族元素。
M2-鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭元素以及Ⅲb族元素如釔和鈧。
鉑金屬主要是鈀、鉑、銠和釕，x是化學計算值或低于化學計算的值。
對非常難分解的化學化合物，加SF6或混合鹵化碳，可再向上述催化劑系統(tǒng)加入由鑭系或錒系元素以其鹽的形式，特別是以氯化物形式構成的另一種催化劑成分。這些成分轉化成氧化物并附加到催化劑載體上。
本發(fā)明方法的分解反應是借助于短波光，特別是低壓石英燈光進行的。根據凈化裝置的大小和光源的設置情況，光源的功率一般為200-1000瓦。在需要較大功率單位的情況下最好使用多個小功率的光源，這主要是為了避免凈化裝置內部的溫度聚集。
除了上述催化劑固定床方法之外，本發(fā)明的方法還可以根據流態(tài)床或流化床的原理來實現，顯然，處于懸浮狀態(tài)中的催化劑是通過反應介質獲得的。
與催化劑固定床相比，催化劑流化床的優(yōu)點是每個床單位體積的催化劑粒子濃度很高。然而催化劑流化床由于粒子床的流化而造成了比較恒定的空氣流或氣流。反應介質的流動速度可以逐漸變大。
在這種情況下粒子活性同樣可以通過使流化床催化劑載體或至少使載體的一部分產生振蕩而獲得。這是在流動方向與受單純力作用或離心作用產生的加速度方向相同或相反時通過感應和壓電激勵的振動達到的。
為了避免噪聲發(fā)生也可以通過超聲波振蕩來實現流化床激發(fā)。
在穿過或通過粒子床表面的水平流動方向上，床層也可以構成封閉表面的形式。
與流體動態(tài)激發(fā)的流化床相比，振動床具有對粒子部分要求較低的優(yōu)點。另一種移動床粒子激發(fā)方法是在催化劑粒子至少部分附在鐵磁催化劑載體上的情況下移動磁場線的方法。由于移動的磁場線形成催化劑床，而使粒子必須不斷重新布置并由此不斷進入受光作用的其它區(qū)域。
根據催化劑固定床方法的原理，將催化劑載體和其載有的催化劑一起進行連續(xù)或間斷洗滌，以使催化劑再生。洗滌是用極性溶劑，最好是水來進行。
如果在洗滌介質中加入氧化物則能改善催化劑的再活化。這些氧化物如H2O2或臭氧。
催化劑的洗滌可根據不同的工藝原理進行例如對穿過槽或浸入槽中的帶催化劑的催化劑載體進行噴射，和離心分離。
洗掉的物質通常是很易溶解的無機物。
當礦化作用對限制污染物在凈化作用物中的組合不起作用時，催化劑層是非常難以溶解的。在這種情況下，向凈化作用物中加入至少一種礦化助劑，如水蒸汽或氨氣或者氨水，當然也是為了使礦化作用加速。
流態(tài)或流化床的洗滌可以通過催化劑填料的替換來有效地進行。最好是將流化或流態(tài)床置于只形成氣態(tài)礦化產物的場所。
在本發(fā)明方法的作用物加速轉化的過程中，如果作用氣體是純凈氣體、空氣、氧氣、濃縮空氣構成的，而污染水通過噴射進入作用氣體，這時該方法就作為液態(tài)物質的凈化方法。
總之，本發(fā)明所提供的方法是對凈化作用物的特殊布置進行選擇的方法。
本發(fā)明的任務還涉及完成該方法的裝置。
該任務是通過能完成上述不同方法的裝置來完成的，其特征在于該裝置由下述主要部件構成f).由耐腐蝕材料構成的封閉外殼，外殼上裝有用于使方法作用物和方法產物流入和流出的管道，用于將帶有催化劑的催化劑載體支撐和緊固的裝置和短波光光源，g).一個容納帶有催化劑的催化劑載體的框架，h).根據f)使催化劑載體和催化劑在外殼內部運動的裝置，以及i).至少一個波長范圍為250-400納米的短波光光源。
除了流化和流態(tài)床方法以外，根據f)，在外殼中設有一容納洗滌液的槽，其上裝有用于使洗滌液流入和流出的管道。
包裹在相應的由保持架或以其它形式固定的框架上的帶催化劑的催化劑載體在工藝過程中以至少全部邊緣進入槽的形式移動通過凹槽。
另一方面，噴射方法中的催化劑洗滌是這樣實現的，即滴入槽中的噴料從槽流出或以循環(huán)的方式再次進入工序。
由于催化劑有很好的耐久活性，所以不僅可以實現間歇槽洗，而且還可以實現間歇噴洗。
框架g通常是具有中軸的圓柱形結構，中軸周圍是一空間并由此形成一個圓形容器，容器上可以分室，而且與中軸連接的兩側面使容器成為封閉式容器14，而且外側62和內側63是這樣構成的，即它能使氣體很好地通過并能很好地容納和固定帶有催化劑的催化劑載體。
用于容納催化劑和催化劑載體的框架可以具有不同的幾何形狀，并且可以具有正方形結構如塊狀，它在g)所述的外殼中上下擺動并由此交替進入洗滌槽。
在這種方法變化方式中必須保證，在洗滌過程中中斷凈化過程或者具備多套系統(tǒng)，通過同步控制使凈化作用物流入每個指定的凈化單元。
在流化或流態(tài)床方法中設有相應的框架。帶有催化劑的催化劑載體懸浮在腔體中并且有能使氣體通過而不能使材料粒子通過的支架或支撐筒。
本發(fā)明方法它不僅在氧化介質中產生作用，而且還可作用于還原介質中，例如在凈化殘余的反應載體氯代氟烴化合物(Chlorfluorkohlenwasserstoff)時。這對于目前除了氧氣之外的H2S，CS2或COS或者它們的混合物在礦化是非常有益的，在此還能增進水和/或氨的反應。
其它能夠脫鹵的還原劑還包括如二硫雜環(huán)戊二烯、硫醇、硫酚、和它們的堿金屬鹽，硫化鈉和多硫化鈉，這些還原劑在工業(yè)過程中是以氣體或溶于液體如水中的形式出現的。
借助本發(fā)明的方法能夠抑制在反應轉換中作為不希望存在的污染物的硫化合物。這主要是因為這種化合物具有極濃的氣味。
很多氣體實際上都含有以氣溶膠形式共價化合的有害物質成分。為了促進這些成分的分離，根據本發(fā)明的一個變換方法，最好是將催化劑固定床與一個電壓源相連，由此根據固定床的幾何形狀，固定床作為f)所述外殼的相對電極可以自身轉動或在合適設計下轉動，也可以如圖3所示的那樣以別種催化劑固定床的形式起作用。
令人驚訝的是該新方法對于催化劑噴射后受有機物質污染的水相、槽或洗滌水也能起作用。污染物由水相催化劑載體和催化劑吸附或粘附吸收。
這樣，諸如水表面上的油膜和水相中的溶解物能夠通過催化劑固定床吸收，而氣相中得到的污染物則借助于光照效應進行礦化。
這些變換方法表示它們可用于凈化極強的污染并且通過其它的措施凈化極難凈化的廢水。
為了避免在凈化的廢水中形成礦化物，例如HCl，可以將光源部分換成噴射裝置，使得沖洗水通過催化劑載體下部的導流槽進入噴射區(qū)并由此流出。
完成該方法的裝置將通過

圖1至圖7的實施例進行說明。
圖1表示一個標準形的裝置。借助槽12和圓柱形容器14的側壁使反應部分-反應空間形成密閉式封閉結構，使得在輻射光7的照射下凈化作用物穿過催化劑固定床。在該區(qū)域使那些不希望存在的作用物組分產生光催化礦化作用。凈化產物通過空心軸5排至凈化裝置15中。
在槽2中用催化劑清洗催化劑固定床并使催化劑固定床與礦物質脫離，礦物質和清洗水一起從管10排出。
圖2表示同一個裝置從中軸線上垂直剖開的示意圖。
圖3表示一種變型的裝置，該裝置用于凈化以氣溶膠形式存在的共價化合的有害物質。
圖4表示一種變型的裝置，該裝置用于凈化極難除去的有害物質。
該裝置是這樣設計的，即它能通過兩步法實現凈化。第一步在34-51室區(qū)之間實現，第二步在42-52室區(qū)之間實現。該方法的結果將在實例5中詳細描述。
圖5表示圖4所示裝置的垂直剖面。
圖6表示用帶有凈化作用物的洗滌液進行沖洗的變型裝置。正如實例9中所要描述的那樣，催化劑載體和催化劑的凈化是通過洗滌液的離心分離作用實現的。
圖7表示使用流化床或流態(tài)床催化劑的裝置。
本發(fā)明新方法的應用范圍很廣。固定床催化劑適用于家庭的空氣凈化以及家庭的煙霧凈化，在交通方面可用于進行循環(huán)氣體凈化和廢氣凈化，在學校，室內停車場，醫(yī)院等公共場所可用于凈化循環(huán)氣和廢氣。
在很多其它領域中，不僅固定床催化劑法而且還有流態(tài)床催化劑法均可用于諸如制造業(yè)中的油漆廠和噴漆間，膠粘劑工廠和使用膠粘劑的場合，以及彩色印刷廠和印刷間中除去溶劑蒸汽和軟化劑蒸汽。而且還能在化學工業(yè)和制藥業(yè)以及在煉油廠和煉焦廠中根據需要并按照本發(fā)明的變型實施例除去各種含有有害物質的物質。同樣，也適用于象焊接設備這樣需要勞動保護的領域。
該新方法還適用于在處理陳舊貨物或事故時對地下水和地面進行凈化的領域。
該方法進一步還適用于清除FCKWS，PCBS和其它對環(huán)境有害的物質，以及清除在半導體工業(yè)中產生的諸如AsH3，SiCl4，SiHCl3，SiH4，SF6，MoF6或生產粘膠時廢氣中的CS2和H2S，或者生產纖維素時的黑液以及電鍍和鞣革廠廢水等難以處理的副產物、以及農藥污染。
該方法還適用于消除化學武器散放的氣體，例如磷化合物的LOST和神經氣。
該方法其它方面的用途還表現在空間凈化技術方面，因為該方法在預凈化之后還能有效地降低微粒子的自身痕量。
該新方法為解決環(huán)境問題作出了很大貢獻，此外該方法還能節(jié)約能源且成本適中。
下面的實施例表明了該方法及其裝置的一些可能。
案卷ET-OES參考標號表關鍵詞1光催化方法和裝置申請人OESTE Franz Dietrich
實施例1催化劑載體的制備將層厚為50毫米的三維優(yōu)質鋼絲網層切成寬150毫米和長1000毫米的條。網孔的大小為大約10毫米。用切下的網條構成一個空心圓柱體，其尺寸為，圓柱體的外直徑約為30厘米，內直徑約為20厘米，圓柱體的高度約為15厘米。
通過使優(yōu)質鋼絲交錯的形式來固定絲網。
然后用粒度為0.2-0.4毫米的輻射劑噴射成型圓柱體，直到網絲的上表面成為很好的粗糙面，這就是人們熟知的無光金屬絲。
在經過這種預處理之后網絲的直徑大約為0.2毫米。然后很好地洗滌和干燥絲網。
再用濃度為1.4公斤/升的水玻璃溶液浸漬絲網并將其很好地潤濕。
將經切割活性碳纖維網保留下來的優(yōu)選的平均長度為1.0-3.5毫米的活性碳短纖維放入5%的含水檸檬酸溶液中。使碳纖維在檸檬酸溶液中完全沉淀，然后通過傾析沉淀分離和過濾使之與檸檬酸溶液分離并在70℃下干燥至重量不再變化為止。
然后使從篩子上篩出的纖維落到用水玻璃浸濕的絲網上并且該過程持續(xù)到盡可能用短纖維碳完全蓋住絲網上表面為止。再借助于一個噴射裝置用5%的水性水玻璃溶液均勻噴灑所制備的絲網，然后再用5%的含水檸檬酸溶液噴灑該絲網，并在110℃下進行干燥直至其重量不再改變。
經過這個過程就在活性碳纖維絮凝上形成一薄層石英凝膠層。
最后通過在水槽中將制備的絲網進行多次浸漬洗掉絲網上所有的可溶性鹽。
再將制備好的絲網置于70℃下干燥直至其重量恒定。
催化劑的制備懸浮體的生產，包括顆粒粒度小于0.1毫米的金紅石型二氧化鈦粉未5%，乙基鈦酸酯10%，在二甲苯中膨脹了的混凝土3%，鈀金屬膠體0.5%，銠金屬膠體0.5%，二甲苯81.0%催化劑在催化劑載體上的沉積通過噴灑或浸漬使催化劑懸浮體沉積在催化劑載體上并在20-50℃溫度下，以及50-95%的相對空氣濕度下干燥。然后將按上述方式制備的帶有催化劑的催化劑載體如圖1-2所示作為裝置部件固定到容器14上。
工藝過程帶有催化劑載體和催化劑1的容器14位于封閉外殼15中支座61上支撐的可轉動軸60上。催化劑載體和催化劑構成催化劑固定床1。
圓柱形容器14是兩端封閉的。凈化作用物流通過圖1和圖2所示的凈化裝置中的導入管6流入外殼15。由于外殼15是密閉式封閉的，所以凈化作用物只能穿過催化劑固定床1并通過同時作為排出管的空心軸5把凈化產物從凈化裝置排出。
在反應過程中通過多個200瓦的低壓石英燈將催化劑固定床1活化。圓柱形(容器)14至工作期間總是圍繞由空心軸5驅動的柱形軸60轉動。這是借助于馬達3帶動皮帶輪或齒輪4來實現驅動的。
在操作期間催化劑固定床通過轉動不斷地隨其整個周邊在槽12中轉換位置，在本例中槽12是一個水槽并位于外殼15中的下部。洗滌水通過管8以大約2-5升/小時的量送入槽中且?guī)в械V化反應產物的洗滌水通過管9排出槽外。
為了減少槽內液體的蒸發(fā)和燈光的加熱，用絕緣浮體13在石英燈7的作用區(qū)蓋住槽的上表面。容器14以每小時0.5-1.0轉的速度轉動。
可以用自來水作為洗滌水，但優(yōu)選的是離子交換水。操作過程如下
通過使0.3升/秒的氣流流經冷卻的貯水器將氣流調節(jié)至大約90%的水飽和度。
另外使0.1升/秒的氣流通過一個裝有半瓶不同殺生物劑(Biozid)化合物溶液的二升洗瓶。
殺生物劑(Biozid)溶液具有以下組分30%Profenofos(O-乙基-S-丙基-O-(2-氯-4-溴苯基)-硫代磷酸鹽;C11H5BrClO3PS)，25%敵百蟲(0，0-二甲基-2，2，2-三氯-1-羥基-乙基膦酸鹽;C4H8Cl3O4P)，5%二甲胂基氧化物(二(二甲基胂基)氧化物;As2(CH3)4O)，25%內吸磷-S(O，O-二乙基-S-(乙硫基)乙硫基磷酸基;C8H19O3PS2)，15%氟酸正丁酯(C6H11FO2)用穩(wěn)態(tài)混合器將兩種氣流混合并使其通過圖1和圖2的裝置。將經測量獲得的通過催化劑固定床輸入的氣流進行分析并用氫氧焰點燃。在石英冷凝器中將它的廢氣冷凝而且還要使從冷凝器上滴下的冷凝物流入稀釋的過氧化氫溶液中。間隔兩小時后檢查過氧經氫溶液中所包含的氟化物，溴化物，硫酸鹽，磷酸鹽和砷酸鹽。
除了過氧化氫外，溶液中還含有極少量的碘化鉀。
實驗在兩星期不中斷的時間內完成。而且能夠證明兩星期后過氧化氫溶液中沒有上述的離子。
實施例2(比較例)該方法以與上述實施例1相同的方式進行，只是在實驗時不洗滌催化劑。在實驗持續(xù)24小時后確定處理過程中的污染情況。
實施例3該實施例在其他條件均與實施例1相同的情況下進行，其不同點在于，催化劑洗滌不是借助于穿過槽來實現，而是用催化劑床從容器14的內側向外噴射催化劑來實現催化劑洗滌。
洗滌液通過管10排出。在洗滌過程中容器14以300-500轉/分的轉速運動。根據凈化作用物的污染情況，洗滌過程可以在2-24小時的范圍內間歇完成。
處理過程具有與實施例1同樣的效果。
實施例4以與上述實施例相同的方式進行該實驗，其不同在于，間歇實現催化劑洗滌。在二小時內以15分鐘為間隔向槽12輸入一次洗滌水并在其后將洗滌水排出。
在這種條件下同樣能獲得與實施例1同樣好的效果。
實施例5催化劑載體和催化劑的制備將層厚為20毫米的優(yōu)質鋼絲層切成38厘米長和4厘米寬的條并通過鋼玉輻射使其表面粗糙。將經過粗糙處理的優(yōu)質鋼條用與實施例1相同的水玻璃溶液進行處理。
將1.5公斤平均長度為1-3毫米和纖維直徑為0.1毫米的氧化鋁短纖維與由75克四氯化釷，30克Certrichlorid和15克三氯化釔溶于3升水中構成的溶液一起攪拌。
現在添加氫氧化鈉溶液直到溶液產生中和反應。氯化物轉換為它的氫氧化物并薄薄地附在氧化鋁纖維的表面上。
將所用的纖維濾出，進行中性洗滌和干燥。
使垂直氣流流過經干燥的纖維，并且將事先用濕潤過的精煉鋼網條浸入短纖維流化床中使其表面形成凝絮。
為了獲得較厚的纖維層厚度，在形成凝絮期間用具有5千伏高壓的電源向精煉鋼網條通電。
然后在室溫下直接將經凝絮的網條放在CO2中進行氣熏直至其重量不再變化，最后在慢慢上升到400℃的氮氣氣熏下進行干燥，并在900℃下放置大約2小時。
用堿金屬碳酸鹽對所得到的網條進行脫水和干燥。
接著按照實施例1所述，用具有鈀和銠的二氧化鈦涂覆和固定預制的催化劑載體。
將這樣得到的帶有催化劑的催化劑載體插入圖4和圖5所示的圓柱形催化劑載體20和64室套筒32中，然后將圓柱體20裝到外殼55中。
圓柱體20在室外殼55中是這樣設置的，即它位于可與兩室的每個室中的分段同時轉動的位置上。兩個室34-51和42-52中的每個室均由圓柱體20分成兩部分，這兩部分是作用物部分和產物部分。
通過將圓柱體20與受驅動的載體滾48相聯(lián)，使圓柱體20以30Uph逆時針對中轉動。
工藝過程通過作用物輸入管33以0.3升/秒的量將含有1000ppm六氟化硫，5000ppm二硫化碳，1000ppm氨和20克/立方米的水蒸汽的氮氣在23℃下輸入室34。
將兩側的石英燈45和46接通。
最大光發(fā)射量為300-400納米。
氣體流過催化劑床62，在此幾乎所有的污染物都轉化成原子硫，氟化銨和二氧化碳。
硫和氟化銨留在催化劑上。
現在使得到的氣體通過開口37在室42中與通過管43以0.3升/秒輸入的20℃的水蒸汽飽和空氣在25℃下進行混合。
風扇44用于進行氣體混合。
在相同的光作用期間，正如目前所進行的那樣，在室52中通過催化劑床實現了氣體混合。現在，氣體中不再含有污染物，也不再有二氧化硫。在室區(qū)42-52的催化劑固定床中剩余的污染物轉換成硫酸銨和硫酸氫銨，以及附在催化劑上的原子硫。凈化產物通過管47流入凈化裝置。
在流動期間通過槽63對催化劑床進行連續(xù)洗滌。洗滌水以2升/小時的速度通過管40流入槽的上部39中并穿過要洗滌的催化劑床進入槽的底部53。
在洗滌過程中除去了礦化鹽，如氟化物和硫酸鹽。剩余的洗滌水通過虹吸管41從凈化裝置排出。水平冒口50所處的水位根據虹吸管的高度來調節(jié)。
將洗滌廢水中的氨含量控制在PH值為6.5-7.5之間。
密封圈38將室與室之間的氣體轉移減小到最低量。
廢水處理向洗滌廢水加入石灰乳，由此將硫和氟以石膏和氟石的形式沉淀出來。
然后使洗滌廢水通過填充柱按照對流原理用空氣進行汽提。使合氨汽提氣循環(huán)，并經開口37輸入室42再次進入該過程。
將沉淀的鈣鹽濾出并存放。濾液可以作為生水重復使用。
由此使強毒性化學化合物轉化成無毒的無機鹽。
實施例6該實施例與實施例5一樣，只是作用物組分如下500ppm溴代三氟甲烷(鹵素)，200ppm用六氟化硫處理的二氟二氯甲烷，5000ppm用二硫化碳處理的硫化氫。
多于95%的共價化合的鹵素礦化成鹵化物。
在這種情況下洗滌廢水濾液不是生水，因為它不含有氯化鈣和溴化物。
實施例7該實施例與實施例5相同，只是使用了由直徑小于0.5毫米的鈦金屬絲構成的精煉鋼絲網層，金屬絲最好是表面略粗糙型的。
通過使網層在氧氣流中退火，在金屬絲表面上形成了具有本方法必需的催化效果的二氧化鈦層。
接著通過使絲網與鉑金屬和氧化元素化合物的一種或者與鉑金屬和氧化元素化合物的混合物或者它們的鑭系元素族，或釓族，或錒系元素族的混合物相作用，可以在進行該方法時獲得同樣好的效果。
實施例8
許多氣體都含有共價化合的氣溶膠型有害成份。為了能夠更好地將其離析，最好是將光催化劑固定床與一個電壓源電聯(lián)結，同時，根據催化劑固定床的幾何形成，可以將外殼或適當設置的金屬絲或第二個或其它催化劑床作為對應電極。
圖3表示由三個催化劑固定床19，65構成的裝置，將催化劑固定床設計成可在外殼內的公共軸22上轉動。外側的兩個催化劑床19是與導電金屬軸22電導通的并且通過環(huán)路接點29與電源正極27相連。
中間的催化劑床65通過塑料軸套28與金屬軸22絕緣并通過滑動觸點30保持在電源26的負載荷上。
兩個光源21靜態(tài)設置在轉動的催化劑床19，65之間的位置上。
通過17加入凈化裝置的作用物借助于噴嘴18用氣溶膠型洗滌液體濃聚。
催化劑床的轉動速度是變化的并處在10-500Upm之間。
如果催化劑床是通過離心分離進行凈化的話，則轉動速度間歇地升至最高值。
經離心分離的洗滌液經管24從裝置中排出，經凈化的氣體從管31中排出。
用于氣溶膠分離的優(yōu)選電壓差為5000至30000伏。
按照實施例1或5實現催化劑載體的制備。
實施例9圖6表示用氣溶膠沖擊的另一個方法變型例。
使作用物一污染氣通過管66和空心軸67流過催化劑床68。
通過噴嘴18用洗滌液將作用物濃縮。催化劑床位于圓型石英玻璃圓盤69之間，圓盤與空心軸固定連接。
在位于石英玻璃中的催化劑床之間的區(qū)域上的空心軸中有氣體通過。
空心軸受馬達驅動的機組的帶動而轉動，這與實施例8很相近，并由此帶動催化劑床一起轉動。
在催化劑床之間，各設置一個提供光照的UV燈70。
凈化之后在室71中獲得該方法的作用物而且該作用物將作為凈化產物通過管72從裝置中排出。
為了氣溶膠分離，凈化裝置上附加連接了填充物洗滌器。
凝膠或凝結在催化劑固定床上的洗滌氣溶膠在離心作用下拋向裝置的壁73并收集在槽區(qū)74中而且通過管75從裝置中排出。
實施例10與實施例9的區(qū)別在于，用一個厚的透光外殼將光催化劑固定床固定。催化劑固定在玻璃通道中。這是通過通道或孔的玻璃壁上的催化劑涂層來實現的。
在有大約1毫米或更大直徑的寬通道中，以離子傾注的形式固定催化劑。
利用以前的玻璃表面浸蝕技術能使催化劑在玻璃表面的固定情況更好。
實施例11和實施例9一樣，噴嘴提供凈化水而管66提供干凈的空氣，該裝置作為水凈化設備。
權利要求
1.一種借助于在催化劑表面產生光催化反應來凈化受不希望存在的化學物質污染或混有這些化學物質的氣體、廢氣、蒸汽和鹽水的方法，其特征在于，通過立體閉合系統(tǒng)引入凈化作用物，該方法的構成如下a).一種由添加材料覆蓋的具有大的比表面的催化劑載體，該載體能夠長期地耐化學腐蝕和短波光，并且有作為一個運動部件必不可少的機械穩(wěn)定性，b).附在催化劑載體上的催化劑，由至少一種具有半導體特性氧化物和/或混合氧化物混合而成和/中載有化學元素周期表第Ⅷ族中至少一種鉑系金屬，c).附在催化劑載體上的催化劑，由化學元素周期表中鑭族，錒族和Ⅲb族中的至少一種元素構成，d).至少一個提供光照的短波長光源，其波長為250-400納米，e).至少一個用于a)所述催化劑載體的洗滌區(qū)，催化劑載體上附有b)和c)所述的催化劑、催化劑載體運動通過洗滌區(qū)并受到帶極性的溶劑的撞擊。
2.按照權利要求1的方法，其特征在于，催化劑載體由精煉鋼，鈦，鉬，鈮，鋯，鉿以及化學元素周期表中第Ⅷ族的金屬制成的表面略粗糙的織物或非織物構成，略粗糙的表面可通過機械處理或氧化過程來實現，在此略粗糙的表面是由一層薄的氧化層構成，該氧化層包住織物或非織物，將經表面粗糙處理的織物或非織物圈成耐腐蝕材料的催化劑載體框架。
3.按照權利要求1的方法，其特征在于，催化劑載體由耐腐蝕的多孔材料構成。
4.按照權利要求1的方法，其特征在于，催化劑載體由具有大的比表面的碳纖維或碳多孔材料構成。
5.按照權利要求1的方法，其特征在于，催化劑載體由具有沸石結構的陶瓷材料構成。
6.按照權利要求1的方法，其特征在于，催化劑載體由耐腐蝕的格狀有機或無機聚合物或縮聚材料構成。
7.按照權利要求1的方法，其特征在于，半導體氧化物是二氧化鈦和貴金屬鈀或鉑，各自以具有大的比表面積的顆粒狀存在。
8.按照權利要求1的方法，其特征在于，半導體氧化物是二氧化鉿或鋯氧化物和貴金屬鉑或鈀，各自以不同的大的比表面存在。
9.按照權利要求1的方法，其特征在于，加入以氯化鹽的形式存在的步驟c)所述的元素并在其轉化成氧化物之后就用該元素。
10.按照權利要求1-9的方法，其特征在于，光源是低壓石英燈。
11.按照權利要求1-10的方法，其特征在于，步驟c)的洗滌區(qū)連續(xù)地或有時間間隔地運行，而且在每個時間間隔中間用步驟b)和c)的催化劑對催化劑床進行完全浸漬和洗滌。
12.按照權利要求1-11的方法，其特征在于，用水進行洗滌。
13.按照權利要求1和12的方法，其特征在于，在含水溶劑中加入氧化化學試劑。
14.按照權利要求1的光催化劑礦化方法，其特征在于，為了改善不希望存在的化學物質的礦化反應，向凈化作用物加入礦化反應助劑。
15.按照權利要求14的方法，其特征在于，向凈化作用物中加入氨氣。
16.按照權利要求1的方法，其特征在于，添加步驟c)中的至少一種元素，其量為催化劑總量的0-15重量百分比。
17.按照權利要求1-16中的一項或多項的方法，其特征在于，凈化作用物是在立體封閉系統(tǒng)中通過懸浮床獲得的，其步驟包括權利要求中a)、b)、c)和d)各步驟。
18.按照權利要求17的方法，其特征在于，在該工業(yè)過程之后形成氣態(tài)產物，該產物在系統(tǒng)中不產生洗滌作用。
19.按照權利要求1的方法，其特征在于，步驟b)所述的氧化物是下述分子式的氧化物M2OX和M1M2OX，對此的解釋為X-與元素M1和M2的化學價有關的化學計算值或低于化學計算的值，M1-化學元素周期表中Ⅰa、Ⅱa或Ⅱb族的元素。M2-鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭元素以及第Ⅲb族元素如釔和鈧，鉑族金屬元素鈀、鉑、銠、釕。
20.用于完成權利要求1-19中一項或多項方法的裝置，其特征在于，該裝置由以下重要部分組成f).一個密封的外殼，外殼上裝有用于使方法作用物和方法產物流入和流出的管道，以及用于將帶有催化劑的催化劑載體支撐和緊固的裝置和短波光光源，g).一個容納帶有催化劑的催化劑載體的框架，h).根據f)使催化劑載體和催化劑在外殼內部運動的裝置，以及i).至少一個波長范圍為250-400納米的短波光光源。
21.按照權利要求20的裝置，其特征在于，f)中所述的外殼包含一個容納洗滌液的槽，槽上裝有用于使洗滌液流入和流出的相應管道。
22.按照權利要求20的裝置，其特征在于，g)中所述帶有催化劑載體和催化劑的框架在f)中所述的外殼中以可運動的形式設置，為了達到e)所述的洗滌目的，至少應使框架的整個周邊從槽中通過。
23.按照權利要求20和21的裝置，其特征在于，在f)所述的外殼中設有用于將催化劑載體連同催化劑一起洗滌的噴射裝置，從噴射裝置流出的水進入槽中并在循環(huán)過程中重復噴射。
24.按照權利要求23的裝置，其特征在于，噴射裝置具有一個間歇開關。
25.按照權利要求20的裝置，其特征在于，g)所述的框架是圓柱形結構，它具有一個中軸，軸的周圍有一個空心室并由此形成一個圓柱形容器，容器上劃分出多個室，而且與中軸連接的兩側面使容器成為封閉式容器(14)，外側(62)和內側(63)的圓柱形套筒是這樣構成的，即它能使氣體很好地通過并能很好地容納和固定帶有催化劑的催化劑載體。
26.按照權利要求20和21的裝置，其特征在于，g)所述的框架是塊狀的正方形結構，它容納帶有催化劑的催化劑載體而且裝有在g)所述的外殼內豎直方向上滑動的軸承，框架上下擺動并交替進入洗滌槽。
27.按照權利要求20、21和26的裝置，其特征在于，該裝置是兩個或多個相同裝置的組合，裝置上有一個同步開關，開關控制裝置進料，使得在催化劑洗滌期間不出現工藝中斷。
28.按照權利要求20的裝置，其特征在于，對氣態(tài)礦化產物來說，在催化劑懸浮工藝中，g)所述的框架是一個透氣板。
29.按照權利要求20的裝置，其特征在于，該裝置由多個用于作用物轉換的分室構成，以完成多個工藝步驟。
30.按照權利要求20-29的裝置，其特征在于，使用圖1至圖7所示的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種凈化受不希望存在的化學物質污染或以高濃度與其混合的氣體、廢氣，蒸汽和鹽水的方法以及完成該方法的裝置，本發(fā)明是供助于在催化劑表面產生的光催化反應實現的。催化劑附在固定床或懸浮床中的催化劑載體上。在懸浮床中，催化劑本身可以起催化劑載體的作用。催化劑載體和催化劑處于一個封閉的系統(tǒng)中，凈化作用物流過該系統(tǒng)。根據固定床催化劑原理，該系統(tǒng)使催化劑載體/催化劑連續(xù)地或間歇地穿過洗滌區(qū)以洗去已形成的礦化產物。反應是通過短波光光照而誘發(fā)的，光波的波長為250—400納米。
文檔編號A62D3/00GK1076139SQ92115370
公開日1993年9月15日 申請日期1992年12月21日 優(yōu)先權日1992年12月9日
發(fā)明者O·F·迪特里希 申請人:O·F·迪特里希, A·羅伯特, D·O·G·利亞