專利名稱：從污染空氣中清除臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從污染空氣中清除臭氣并處理揮發(fā)性有機(jī)化合物的方法和設(shè)備，更具體地，涉及通過使用TiO2基光催化劑的光氧化反應(yīng)以及使用UV燈的臭氧氧化反應(yīng)處理污染空氣的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
一般地，從各種工業(yè)設(shè)施或諸如飯店等的商業(yè)設(shè)施排放的空氣含有對(duì)人體和自然環(huán)境有害的惡臭和揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)。因此，需要使用能處理有害物質(zhì)的設(shè)備從污染空氣中清除臭氣，將有害的揮發(fā)性有機(jī)化合物處理成無害物質(zhì)。此后，將清除的臭氣和轉(zhuǎn)換的揮發(fā)性有機(jī)化合物排放到空氣中。
處理污染空氣所用的傳統(tǒng)設(shè)備使用借助活性碳的吸附方法或者氧化吸附方法。但是，這些傳統(tǒng)設(shè)備具有一些缺點(diǎn)，例如大的體積和尺寸、高的保養(yǎng)和維修費(fèi)用以及不能令人滿意的處理結(jié)果。
為了解決這些問題，德國的Bio Climatic公司開發(fā)了一種從污染空氣中清除臭氣和處理揮發(fā)性有機(jī)化合物的設(shè)備。圖1表示Bio Climatic公司開發(fā)的這種設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
參看圖1，該設(shè)備包括污染空氣入口1；預(yù)處理室5，其中具有過濾器，用于過濾污染空氣中的灰塵顆粒；氧化反應(yīng)室9，具有臭氧發(fā)生UV燈7，與空氣流動(dòng)方向交叉安裝，通過光氧化反應(yīng)和臭氧氧化反應(yīng)從通過預(yù)處理室5的污染空氣中處理臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物；吸附室13，具有充滿碳的吸附裝置11，用于吸附處理通過氧化反應(yīng)室9的空氣中未被處理的物質(zhì)；以及空氣排出口15。
在該污染空氣的傳統(tǒng)處理設(shè)備中，當(dāng)污染空氣通過預(yù)處理室5時(shí)，污染空氣被過濾，從而從污染空氣中清除灰塵顆粒。此后，當(dāng)污染空氣通過氧化反應(yīng)室9時(shí)，污染空氣中的臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物被溶解和氧化。接著，吸附處理其余的有害物質(zhì)后排放。
但是，單獨(dú)使用UV燈的光氧化反應(yīng)和臭氧氧化反應(yīng)，其處理效率為僅能處理約8-9％的臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物。這樣，為了清除不能被光氧化反應(yīng)和臭氧氧化反應(yīng)處理的有害物質(zhì)，該設(shè)備必須包括能進(jìn)行碳吸附處理的吸附室13。
而且，由于此系統(tǒng)使用舊方法，因此具有以下的嚴(yán)重缺陷使用不方便，處理效率非常低，吸附裝置11需兩到三個(gè)月更換，從而保養(yǎng)和維修費(fèi)用高，等等。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是解決上述問題并提供處理污染空氣的方法和設(shè)備，通過使用光催化劑可以使光氧化反應(yīng)和臭氧氧化反應(yīng)的效率最大化。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供處理污染空氣的方法和設(shè)備，可以提高光氧化反應(yīng)和臭氧氧化反應(yīng)中臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物的處理效率，而不需要后續(xù)的碳吸附處理。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供處理污染空氣的方法和設(shè)備，可以有效地處理光氧化反應(yīng)和臭氧氧化反應(yīng)進(jìn)行后殘余的臭氧。
為了達(dá)到上述目的，提供一種處理污染空氣中臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物的方法。該方法包括預(yù)處理步驟，清除污染空氣中的灰塵顆粒；臭氧處理步驟，使用臭氧發(fā)生UV燈和TiO2基光催化劑通過光氧化反應(yīng)和臭氧氧化反應(yīng)處理污染空氣中的臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物；后處理步驟，清除光氧化反應(yīng)和臭氧氧化反應(yīng)結(jié)束后殘留的臭氧。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種處理污染空氣中的臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物的設(shè)備。該設(shè)備包括污染空氣入口；預(yù)處理室，與污染空氣入口的一端相通，并且其中具有過濾器，用于過濾從污染空氣入口進(jìn)入的污染空氣中的灰塵顆粒；氧化反應(yīng)室，與預(yù)處理室的出口相通，具有臭氧發(fā)生UV燈，并在氧化反應(yīng)室的表面上涂覆TiO2基光催化劑，通過光氧化反應(yīng)和臭氧氧化反應(yīng)處理經(jīng)過預(yù)處理室進(jìn)入的污染空氣中的臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物；后處理室，與氧化反應(yīng)室的出口相通，并具有臭氧清除裝置，用于清除從氧化反應(yīng)室進(jìn)入的空氣中殘余的臭氧；以及與后處理室出口相連的空氣排出口。
優(yōu)選地，預(yù)處理室的過濾器包括從污染空氣中過濾灰塵的第一過濾器以及具有細(xì)小顆粒并過濾細(xì)小灰塵的第二過濾器。
并且，根據(jù)用途、功能和安裝場(chǎng)所的特征，氧化反應(yīng)室可以有不同的組成。
可供選擇的是，氧化反應(yīng)室具有沿污染空氣流動(dòng)方向分割的多個(gè)小室，臭氧發(fā)生UV燈沿小室的長度方向安裝在各個(gè)小室中，TiO2基光催化劑涂覆在各個(gè)小室的內(nèi)表面。
可供選擇的是，氧化反應(yīng)室具有涂覆TiO2基光催化劑的多個(gè)導(dǎo)向板，導(dǎo)向板相對(duì)于空氣流動(dòng)方向以一定的斜率沿垂直和水平方向排列成多個(gè)列，臭氧發(fā)生UV燈為多個(gè)，多個(gè)臭氧發(fā)生UV燈垂直地穿過導(dǎo)向板安裝。
可供選擇的是，氧化反應(yīng)室具有多個(gè)部分隔離板，其中部分隔離板垂直于空氣流動(dòng)方向排列，使得僅有一部分空氣流被阻隔，臭氧發(fā)生UV燈為多個(gè)，多個(gè)臭氧發(fā)生UV燈分別安裝在部分隔離板之間。
可供選擇的是，氧化反應(yīng)室具有多個(gè)隔板，其中涂覆TiO2基光催化劑的蜂窩型點(diǎn)陣框架在隔板的表面上安裝成固定間距的多個(gè)層，并且臭氧發(fā)生UV燈為多個(gè)，多個(gè)臭氧發(fā)生UV燈分別安裝在各個(gè)點(diǎn)陣框架之間。
優(yōu)選地，涂覆TiO2基光催化劑的表面被浮雕處理，或制成不同形狀的突起。
優(yōu)選地，后處理室的臭氧清除裝置形成盤形，其中填充有臭氧反應(yīng)催化劑的至少一個(gè)板傾斜地排列。
可供選擇的是，后處理室的臭氧清除裝置呈蜂窩形，具有在后處理室內(nèi)交叉形成多個(gè)小室的隔板，并且填充有臭氧反應(yīng)催化劑。
同時(shí)，臭氧反應(yīng)催化劑含有MnO2，但不僅限于MnO2。
并且，后處理室的臭氧清除裝置包括多個(gè)導(dǎo)向板，導(dǎo)向板上涂覆TiO2基光催化劑，并且多個(gè)導(dǎo)向板在水平和垂直方向上傾斜排列成多個(gè)列；以及多個(gè)UV燈，其垂直穿過導(dǎo)向板安裝并且不產(chǎn)生臭氧。


參考附圖并結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方式的描述，本發(fā)明的上述目的、其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚，其中圖1是根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)處理污染空氣中的臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物的設(shè)備的正面剖視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式處理污染空氣中的臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物的設(shè)備的正面剖視圖；圖3是圖2所示設(shè)備中的光催化反應(yīng)室的立體圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式處理污染空氣中的臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物的設(shè)備的正面剖視圖；圖5是圖4所示設(shè)備中的后處理室的側(cè)剖視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式處理污染空氣中的臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物的設(shè)備的正面剖視圖；圖7是圖6所示設(shè)備的橫截面視圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方式處理污染空氣中的臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物的設(shè)備的正面剖視圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施方式處理污染空氣中的臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物的設(shè)備的正面剖視圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施方式處理污染空氣中的臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物的設(shè)備的正面剖視圖；圖11是圖10所示設(shè)備的橫截面視圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施方式處理污染空氣中的臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物的設(shè)備的正面剖視圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施方式處理污染空氣中的臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物的設(shè)備的正面剖視圖；圖14A是圖13所示設(shè)備的橫截面視圖；圖14B是圖13所示設(shè)備的側(cè)剖視圖；以及圖15是根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施方式處理污染空氣中的臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物的設(shè)備的正面剖視圖；具體實(shí)施方式
下面參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式處理污染空氣中的臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物的設(shè)備的簡化剖視圖。
參看圖2，預(yù)處理室55布置在污染空氣入口51的一端。預(yù)處理室55與污染空氣入口51的一端相通，并具有過濾器53a和53b。從污染空氣入口51進(jìn)入的污染空氣經(jīng)過預(yù)處理室55時(shí)，其中的灰塵顆粒被過濾掉。如圖2所示，過濾器53a和53b可以制成雙結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的是，第一過濾器53a具有能過濾常規(guī)尺寸灰塵顆粒的過濾顆粒，而第二過濾器53b所具有的過濾顆粒能過濾直徑小于常規(guī)尺寸灰塵顆粒的細(xì)小尺寸灰塵顆粒。這種過濾器結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了化學(xué)處理之前的物理凈化效率。
氧化反應(yīng)室59與預(yù)處理室55的出口相連。氧化反應(yīng)室59具有臭氧發(fā)生UV燈57以及涂覆在氧化反應(yīng)室內(nèi)表面上的TiO2基光催化劑(未圖示)。利用光氧化反應(yīng)以及臭氧氧化反應(yīng)，氧化反應(yīng)室59處理由預(yù)處理室55進(jìn)入的污染空氣中的臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物。此時(shí)，臭氧發(fā)生UV燈57產(chǎn)生的光氧化反應(yīng)效率被TiO2基光催化劑的作用增強(qiáng)10倍。
換言之，通過光氧化反應(yīng)和臭氧氧化反應(yīng)，揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)和臭氣產(chǎn)生物質(zhì)被氧化分解，從而轉(zhuǎn)化成無害的氧氣、二氧化碳或水。
臭氧發(fā)生UV燈57為多個(gè)，多個(gè)臭氧發(fā)生UV燈57優(yōu)選平行于空氣流動(dòng)方向安裝。這種結(jié)構(gòu)使得與反應(yīng)成分接觸的時(shí)間長，其中所述反應(yīng)成分是由臭氧發(fā)生UV燈57產(chǎn)生的，從而提高反應(yīng)效率。這樣，使用臭氧發(fā)生UV燈57的優(yōu)點(diǎn)在于，在短時(shí)間內(nèi)可以凈化更大量的污染空氣。特別是，為了提高反應(yīng)效率，氧化反應(yīng)室59優(yōu)選具有圖3所示的結(jié)構(gòu)。即，氧化反應(yīng)室59具有多個(gè)小室58，其沿著污染空氣流動(dòng)方向排列。臭氧發(fā)生UV燈57分別沿小室58的長度方向裝在各個(gè)小室58中。TiO2基光催化劑涂在各個(gè)小室58的內(nèi)表面上。這種結(jié)構(gòu)減小了設(shè)備占據(jù)的空間和面積，增強(qiáng)了處理效率，從而使本發(fā)明的設(shè)備應(yīng)用于不同領(lǐng)域，例如工業(yè)大量污染空氣的處理以及像飯店之類的少量污染空氣的處理。
而且，在氧化反應(yīng)室59中，涂覆TiO2基光催化劑的表面被浮雕處理，或者制成各種形狀的突起。
再次參看圖2，后處理室63與氧化反應(yīng)室59的出口相連。后處理室63具有臭氧清除裝置61，用于清除從氧化反應(yīng)室59進(jìn)入的空氣中殘余的臭氧。后處理室63的臭氧清除裝置61形成盤形，其中填充有含有MnO2的臭氧反應(yīng)催化劑(未圖示)的至少一個(gè)板61傾斜地排列。
換言之，經(jīng)過氧化反應(yīng)室59的空氣中殘留有未反應(yīng)的臭氧成分。這些殘余的臭氧與后處理室63中的臭氧反應(yīng)催化劑發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成氧氣。下面的化學(xué)式1表示臭氧反應(yīng)催化劑MnO2與臭氧之間反應(yīng)的一個(gè)例子[化學(xué)式1]
空氣排出口65與后處理室63的出口相連，將凈化的空氣排出到外部。
圖4表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式處理臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物的設(shè)備的結(jié)構(gòu)。如圖4所示，該設(shè)備具有臭氧清除裝置62。臭氧清除裝置62填充有臭氧反應(yīng)催化劑并具有蜂窩的形狀。
即，從圖5的側(cè)剖視圖看，臭氧清除裝置62具有多個(gè)隔板62a，在其內(nèi)部沿水平和垂直方向交叉。與第一實(shí)施方式的盤形板61相比，這種結(jié)構(gòu)存在不利之處，如增加了成本并降低了耐用性。但是，由于這種結(jié)構(gòu)在其工作期間具有高的系統(tǒng)穩(wěn)定性并能提高處理效率，從而在使用時(shí)具有優(yōu)勢(shì)。
圖6是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式處理污染空氣中的臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物的設(shè)備的正面剖視圖。如同第一實(shí)施方式的設(shè)備，預(yù)處理室55與污染空氣入口51的一端連接，過濾器53a和53b在預(yù)處理室55中垂直于空氣流動(dòng)方向排列。從污染空氣入口51進(jìn)入的污染空氣在經(jīng)過過濾器53a和53b時(shí)被過濾，清除了灰塵顆粒。
氧化反應(yīng)室59連接到預(yù)處理室55的出口。氧化反應(yīng)室59具有多個(gè)導(dǎo)向板56，在多個(gè)列中在垂直和水平方向相對(duì)于空氣流動(dòng)方向沿一定斜率傾斜，從而產(chǎn)生污染空氣的混合效應(yīng)，延長污染空氣的停留時(shí)間，增大光催化劑的接觸面積，從而提高處理效率。
多個(gè)臭氧發(fā)生UV燈57垂直地穿過導(dǎo)向板56安裝。圖7是圖6中氧化反應(yīng)室59的剖視圖。TiO2基光催化劑(未圖示)涂覆在各個(gè)導(dǎo)向板56上。
換言之，由于空氣的流動(dòng)路徑被導(dǎo)向板56延長，也延長了反應(yīng)時(shí)間，從而減小安裝面積，提高處理效率，并且使用很少數(shù)量的UV燈能進(jìn)行有效的處理。
這樣，通過上述結(jié)構(gòu)的氧化反應(yīng)室內(nèi)的光氧化反應(yīng)和臭氧氧化反應(yīng)，揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)和臭氣產(chǎn)生物質(zhì)被氧化分解，從而轉(zhuǎn)化成無害的氧氣、二氧化碳或水。
在本實(shí)施方式中，導(dǎo)向板56排列成三列，但如果需要，排列的列數(shù)可以少于三列或多于三列。并且，如果需要可以改變導(dǎo)向板列的長度和寬度。
并且，在本實(shí)施方式的氧化反應(yīng)室59中，涂覆TiO2基光催化劑的表面可以進(jìn)行浮雕處理，從而可以具有更大的接觸面積，或制成各種形狀的突起。
再次參看圖6，后處理室63與氧化反應(yīng)室59的出口相連。后處理室63具有臭氧清除裝置61，在本實(shí)施方式中，后處理室63的臭氧清除裝置61形成盤形，其中填充有含有MnO2的臭氧反應(yīng)催化劑(未圖示)的至少一個(gè)板61傾斜地排列，如同第一實(shí)施方式。
圖8是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方式處理污染空氣中的臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物的設(shè)備的正面剖視圖。如圖8所示，光氧化室55具有與第三實(shí)施方式的光氧化室相同的結(jié)構(gòu)，后處理室63的臭氧清除裝置62制成蜂窩結(jié)構(gòu)并填充有臭氧反應(yīng)催化劑，如同第二實(shí)施方式。
圖9是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施方式處理污染空氣中的臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物的設(shè)備的正面剖視圖。如圖9所示，光氧化室55具有與第三實(shí)施方式的光氧化室相同的結(jié)構(gòu)。后處理室63的臭氧清除裝置61包括在多個(gè)列中在垂直和水平方向相對(duì)于空氣流動(dòng)方向沿一定斜率傾斜的多個(gè)導(dǎo)向板66，以及不產(chǎn)生臭氧并且垂直地穿過導(dǎo)向板66安裝的多個(gè)UV燈67，類似于第三實(shí)施方式中所述的氧化反應(yīng)室59中的結(jié)構(gòu)。
這里需要注意的是，在本實(shí)施方式中所用的UV燈67不是臭氧發(fā)生燈，而是一般的UV燈。即，根據(jù)本實(shí)施方式，光氧化反應(yīng)和臭氧氧化反應(yīng)甚至在后處理室63中產(chǎn)生。但是，由于燈67中不產(chǎn)生臭氧，所以經(jīng)過氧化反應(yīng)室59后殘余的臭氧發(fā)生反應(yīng)。因此，單獨(dú)使用氧化反應(yīng)室59而不使用臭氧清除裝置，通過臭氧氧化反應(yīng)可以清除殘余臭氧，這與后處理室63具有不同的結(jié)構(gòu)。另外，由于甚至在后處理室63中產(chǎn)生光氧化反應(yīng)和使用TiO2基光催化劑的臭氧氧化反應(yīng)，因此可以得到雙重效果，臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物被再次處理。
在構(gòu)成類似上述的后處理室63中，如果需要，導(dǎo)向板66可以排列成少于或多于二列，如圖9所示。而且，如果需要，導(dǎo)向板列的長度和寬度可以改變。
圖10是根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施方式處理污染空氣中的臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物的設(shè)備的正面剖視圖。與第一實(shí)施方式的設(shè)備相似，預(yù)處理室55與污染空氣入口51的一端連接，過濾器53a和53b在預(yù)處理室55內(nèi)垂直于空氣流動(dòng)方向排列。從污染空氣入口51進(jìn)入的污染空氣在經(jīng)過過濾器53a和53b時(shí)被過濾清除灰塵顆粒。
氧化反應(yīng)室59連接到預(yù)處理室55的出口。氧化反應(yīng)室59具有多個(gè)部分隔離板60，垂直于空氣流動(dòng)方向安裝。各個(gè)部分隔離板60以交替傾斜的結(jié)構(gòu)安裝在氧化反應(yīng)室59的頂面和底面。臭氧發(fā)生UV燈57裝在部分隔離板60之間。
圖11是氧化反應(yīng)室59的橫截面視圖。TiO2基光催化劑(未圖示)涂覆在各個(gè)部分隔離板60上。
如圖11所示，每個(gè)部分隔離板60部分地阻隔空氣流動(dòng)并改變空氣流動(dòng)方向。后一個(gè)部分隔離板與前一個(gè)部分隔離板的一端相反的另一端是傾斜的，再次改變空氣流動(dòng)方向。這樣，多個(gè)部分隔離板60延長了流動(dòng)路徑，也延長了空氣在氧化反應(yīng)室59中停留的時(shí)間，從而延長了光氧化反應(yīng)時(shí)間和臭氧反應(yīng)時(shí)間。
如果需要，部分隔離板60的數(shù)量可以增加或減少以減小安裝面積并提高處理效率。
并且，部分隔離板60的涂覆TiO2基光催化劑的表面可以進(jìn)行浮雕處理，用以增加接觸面積，或者制成各種形狀的突起，或者部分沖孔以減小壓力損失。
這樣，通過光氧化反應(yīng)，揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)和臭氣產(chǎn)生物質(zhì)被氧化分解，從而轉(zhuǎn)化成無害的氧氣、二氧化碳或水。
再次參看圖10，后處理室63與氧化反應(yīng)室59的出口相連。后處理室63具有臭氧清除裝置61，在本實(shí)施方式中，臭氧清除裝置61形成盤形，其中填充有含有MnO2的臭氧反應(yīng)催化劑(未圖示)的至少一個(gè)板61傾斜地排列，如同第一實(shí)施方式。
圖12是根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施方式處理污染空氣中的臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物的設(shè)備的正面剖視圖。如圖12所示，光氧化室55具有與第六實(shí)施方式的光氧化室相同的結(jié)構(gòu)，后處理室63的臭氧清除裝置62制成蜂窩結(jié)構(gòu)并填充臭氧反應(yīng)催化劑，如同第二實(shí)施方式。
圖13是根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施方式處理污染空氣中的臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物的設(shè)備的正面剖視圖。與第一實(shí)施方式的設(shè)備相似，預(yù)處理室55與污染空氣入口51的一端連接，過濾器53a和53b在預(yù)處理室55內(nèi)垂直于空氣流動(dòng)方向排列。從污染空氣入口51進(jìn)入的污染空氣在經(jīng)過過濾器53a和53b時(shí)被過濾清除灰塵顆粒。氧化反應(yīng)室59與預(yù)處理室55的出口相連。氧化反應(yīng)室59具有蜂窩型點(diǎn)陣框架64，垂直于空氣流動(dòng)方向安裝。蜂窩型點(diǎn)陣框架64為多個(gè)，按固定的間隔安裝成多層結(jié)構(gòu)。臭氧發(fā)生UV燈57裝在點(diǎn)陣框架64之間。
圖14A是圖13所示設(shè)備的橫截面視圖，圖14B是圖13所示設(shè)備的側(cè)剖視圖。TiO2基光催化劑(未圖示)涂覆在各個(gè)蜂窩型點(diǎn)陣框架64的小室的內(nèi)表面。
如圖13、14A和14B所示，氧化反應(yīng)室59中有序地排列著涂覆TiO2基光催化劑的多層蜂窩點(diǎn)陣框架64，這種結(jié)構(gòu)使TiO2基光催化劑涂覆區(qū)和接觸區(qū)在UV燈57產(chǎn)生的光氧化反應(yīng)期間被擴(kuò)大，從而可以更有效地實(shí)現(xiàn)催化作用。
如果需要，蜂窩型點(diǎn)陣框架64之間的間距可以改變，用以控制TiO2基光催化劑的作用面積。并且，如果需要可以改變有序排列的點(diǎn)陣框架64的數(shù)量。因此，無論安裝面積如何都可以提高處理效率。并且，涂覆TiO2基光催化劑的點(diǎn)陣框架64的表面可以進(jìn)行浮雕處理，用以增加接觸面積，或者制成各種形狀的突起。
這樣，通過光氧化反應(yīng)，揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)和臭氣產(chǎn)生物質(zhì)被氧化分解，從而轉(zhuǎn)化成無害的氧氣、二氧化碳或水。
再次參看圖13，后處理室63與氧化反應(yīng)室59的出口相連。后處理室63具有臭氧清除裝置61，在本實(shí)施方式中，后處理室63的臭氧清除裝置61形成盤形，其中填充有含有MnO2的臭氧反應(yīng)催化劑(未圖示)的至少一個(gè)板61傾斜地排列，如同第一實(shí)施方式。
圖15是根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施方式處理污染空氣中的臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物的設(shè)備的正面剖視圖。如圖15所示，光氧化室55具有與第八實(shí)施方式的光氧化室相同的結(jié)構(gòu)，后處理室63的臭氧清除裝置62制成蜂窩結(jié)構(gòu)并填充臭氧反應(yīng)催化劑，如同第二實(shí)施方式。
這樣，根據(jù)具有上述修改的本發(fā)明，從污染空氣入口51進(jìn)入的污染空氣經(jīng)過預(yù)處理室55的過濾器53a和53b，將其中的灰塵顆粒和細(xì)小灰塵顆粒物理過濾掉。此后，經(jīng)過氧化反應(yīng)室59時(shí)，通過UV與氧基活性基團(tuán)以及UV與氧基離子之間的光氧化反應(yīng)和臭氧氧化反應(yīng)，將污染空氣中的臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物分解。此時(shí)，通過氧化反應(yīng)室59內(nèi)的反應(yīng)以及氧化反應(yīng)室59內(nèi)的裝置，例如小室、導(dǎo)向板、部分隔離板和蜂窩型點(diǎn)陣框架表面上涂覆的TiO2基光催化劑，提高了光氧化反應(yīng)的效率，從而將揮發(fā)性有機(jī)化合物轉(zhuǎn)化成無害的二氧化碳和水。
因此，與傳統(tǒng)技術(shù)的氧化反應(yīng)室相比，氧化反應(yīng)室59中使用TiO2基光催化劑將有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成無機(jī)物質(zhì)的分解效率確實(shí)明顯提高。根據(jù)性能測(cè)量結(jié)果(汽車噴漆和涂膜上光處理期間產(chǎn)生的排放空氣流)，在傳統(tǒng)設(shè)備中所引入的揮發(fā)性有機(jī)化合物的總重量中僅有7-8％被處理，而在本發(fā)明設(shè)備中80％或更多的揮發(fā)性化合物以及90％的臭氣被處理。
這樣，由于本發(fā)明設(shè)備的氧化反應(yīng)室59將臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物分解成幾乎無害的物質(zhì)，因此本發(fā)明的設(shè)備不需要傳統(tǒng)設(shè)備中必需的吸附室。從而保養(yǎng)和維修方便，生產(chǎn)成本也低。
另外，由于具有臭氧清除裝置的后處理室63與氧化反應(yīng)室的出口相連，因此將通過氧化反應(yīng)室59的空氣中所含的殘余臭氧清除，然后從后處理室63中排出。
工業(yè)實(shí)用性如上所述，由于本發(fā)明的方法和設(shè)備在使用UV燈的光氧化反應(yīng)和臭氧氧化反應(yīng)過程中使用TiO2基光催化劑，使有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無機(jī)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化效率提高，因此不需要碳吸附處理污染空氣。此過程使臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物的處理效率提高，使設(shè)備容易保養(yǎng)和維修，節(jié)約了成本。
另外，本發(fā)明的設(shè)備減小了氧化反應(yīng)室占據(jù)的空間和面積，提高了處理效率，因此優(yōu)點(diǎn)在于，本發(fā)明的設(shè)備可以應(yīng)用于不同領(lǐng)域，如工業(yè)中大批量污染空氣的處理以及飯店中小批量污染空氣的處理。
雖然詳細(xì)描述了本發(fā)明，但應(yīng)該理解的是，在不偏離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明精神和范圍的情況下，可以做出不同的變化、替代和改變。
權(quán)利要求
1.一種處理污染空氣中的臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物的方法，該方法包括預(yù)處理步驟，從污染空氣中清除灰塵顆粒；臭氧處理步驟，使用臭氧發(fā)生UV燈和TiO2基光催化劑，通過光氧化反應(yīng)和臭氧氧化反應(yīng)處理污染空氣中的臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物；后處理步驟，清除光氧化反應(yīng)和臭氧氧化反應(yīng)結(jié)束后殘留的臭氧。
2.一種處理污染空氣中的臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物的設(shè)備，該設(shè)備包括污染空氣入口；預(yù)處理室，與污染空氣入口的一端相通并具有過濾器，用于過濾從污染空氣入口進(jìn)入的污染空氣中的灰塵顆粒；氧化反應(yīng)室，與預(yù)處理室的出口相通，具有臭氧發(fā)生UV燈，并在氧化反應(yīng)室的表面上涂覆TiO2基光催化劑，通過光氧化反應(yīng)和臭氧氧化反應(yīng)處理從預(yù)處理室進(jìn)入的污染空氣中的臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物；后處理室，與氧化反應(yīng)室的出口相通，并具有臭氧清除裝置，用于清除從氧化反應(yīng)室進(jìn)入的空氣中的殘余臭氧；以及與后處理室出口相連的空氣排出口。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中臭氧發(fā)生UV燈為多個(gè)，且多個(gè)臭氧發(fā)生UV燈平行于空氣流動(dòng)方向安裝。
4.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中氧化反應(yīng)室具有沿污染空氣流動(dòng)方向分割的多個(gè)小室；臭氧發(fā)生UV燈沿小室的長度方向安裝在各個(gè)小室中；TiO2基光催化劑涂覆在各個(gè)小室的內(nèi)表面。
5.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中氧化反應(yīng)室具有涂覆有TiO2基光催化劑的多個(gè)導(dǎo)向板；導(dǎo)向板相對(duì)于空氣流動(dòng)方向以一定的斜率沿垂直和水平方向排列成多個(gè)列；臭氧發(fā)生UV燈為多個(gè)，多個(gè)臭氧發(fā)生UV燈垂直地穿過導(dǎo)向板安裝。
6.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中氧化反應(yīng)室具有多個(gè)部分隔離板；部分隔離板垂直于空氣流動(dòng)方向排列，使得僅有一部分空氣流被阻隔；臭氧發(fā)生UV燈為多個(gè)，多個(gè)臭氧發(fā)生UV燈分別安裝在部分隔離板之間。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中多個(gè)部分隔離板被沖孔以減小接觸壓力的損失。
8.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中氧化反應(yīng)室具有多個(gè)隔板；涂覆TiO2基光催化劑的蜂窩型點(diǎn)陣框架在隔板的表面上安裝成固定間距的多個(gè)層；臭氧發(fā)生UV燈為多個(gè)，多個(gè)臭氧發(fā)生UV燈分別安裝在各個(gè)點(diǎn)陣框架之間。
9.如權(quán)利要求2-8中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中涂覆TiO2基光催化劑的表面被浮雕處理。
10.如權(quán)利要求2-8中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中后處理室的臭氧清除裝置形成盤形，其中充滿臭氧反應(yīng)催化劑的至少一個(gè)板傾斜地排列。
11.如權(quán)利要求2-8中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中后處理室的臭氧清除裝置呈蜂窩形，具有在后處理室內(nèi)交叉形成多個(gè)小室的隔板，并且填充有臭氧反應(yīng)催化劑。
12.如權(quán)利要求10或11所述的設(shè)備，其中臭氧反應(yīng)催化劑含有MnO2。
13.如權(quán)利要求2-8中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中后處理室的臭氧清除裝置包括涂覆有TiO2基光催化劑的多個(gè)導(dǎo)向板，多個(gè)導(dǎo)向板在水平和垂直方向上傾斜排列成多個(gè)列；以及多個(gè)UV燈，其垂直穿過導(dǎo)向板安裝并且不產(chǎn)生臭氧。
14.如權(quán)利要求2-8中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中預(yù)處理室的過濾器包括從污染空氣中過濾灰塵的第一過濾器以及具有細(xì)小顆粒并過濾細(xì)小灰塵的第二過濾器。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于處理污染空氣中的臭氣和揮發(fā)性有機(jī)化合物的方法和設(shè)備。污染空氣中的灰塵顆粒被清除掉。使用臭氧發(fā)生UV燈和TiO
文檔編號(hào)B01D53/86GK1592650SQ01818437
公開日2005年3月9日 申請(qǐng)日期2001年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月6日
發(fā)明者洪成昌, 權(quán)容圭 申請(qǐng)人:漢城過濾技術(shù)工程株式會(huì)社