專利名稱：：一種TiO₂光解凈化處理裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明設(shè)計(jì)惡臭氣體或工業(yè)煙氣的處理裝置及方法，更具體地說是一種應(yīng)用于惡臭氣體或工業(yè)煙氣的光催化凈化裝置及方法。
背景技術(shù)：
：惡臭氣體污染是指一切刺激嗅覺器官引起人們不愉快及損害生活環(huán)境的氣體物質(zhì)。惡臭物質(zhì)的臭氣強(qiáng)度隨嘗試的增高而加強(qiáng)，據(jù)眾多研究資料表明，惡臭給人的感覺量(即惡臭強(qiáng)度)是與惡臭物質(zhì)對(duì)人嗅覺的剌激量對(duì)比數(shù)成正比，兩者之間關(guān)系符合Weber-Fechner定律I=K+logC+a式中I:人對(duì)嗅覺的感覺量，臭氣強(qiáng)度K:常數(shù)，不同惡臭物質(zhì)取值不同C:惡臭物質(zhì)濃度a:常數(shù)，不同惡臭物質(zhì)取值不同從式中可知道即使惡臭氣體去除了90%，但人對(duì)嗅覺的感覺量(臭氣強(qiáng)度)卻只減少了一半，這就決定了惡臭氣體處理的技術(shù)難度大，據(jù)研究表明，與處理其它廢氣相比，處理惡臭氣體要難成百上千倍。惡臭氣體作為一種典型的環(huán)境公害已為世界各國所公認(rèn)，不少達(dá)國家將其作為一種單列公害進(jìn)行研究，并專項(xiàng)立法實(shí)施防治。國外對(duì)惡臭污染的治理工作也開展較早，在日本及歐美的多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域中采用如固定床式活性碳吸附脫臭等技術(shù)已有一定歷史。近年來，我國也開始重視對(duì)惡臭氣體的監(jiān)測與防治并取得一定成效，在我國對(duì)惡臭氣體治理技術(shù)中大多采用傳統(tǒng)的技術(shù)方法，這些技術(shù)都存在一定的缺點(diǎn)。我國制訂了部分惡臭化合物的排放標(biāo)準(zhǔn)(GB1455-93)和配套的分析方法，惡臭污染的防治目標(biāo)之一就是要達(dá)到GB14554-93規(guī)定的惡臭物質(zhì)(氨、三甲胺、硫化氫、甲硫氫、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳和苯乙烯等)排放標(biāo)準(zhǔn)，最終目的是要消除惡臭，創(chuàng)造一個(gè)無臭的環(huán)境。目前國內(nèi)國際治理惡臭氣體的技術(shù)方法有1、燃燒法；2、催化氧化法；3、臭氧除臭法；4、活性碳吸附法；5、藥液噴淋法；6、生物除臭法等。雖然它們在惡臭氣體處理上取得一定成果，但在不同程度上存在設(shè)備投資大；運(yùn)行管理成本高；處理氣量??；占用空間大；處理不徹底；造成二次污染；工作不穩(wěn)定；脫臭效果不高；能耗大等缺點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容基于此，本發(fā)明的目的是提供一種Ti02光解凈化處理裝置及方法，該裝置及方法能夠?qū)撼魵怏w物質(zhì)或工業(yè)煙氣轉(zhuǎn)化為無臭味的小分子化合物或者完全礦化，有效地除去惡臭氣體。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種Ti02光解凈化處理裝置及方法，該裝置及方法提供一種新的惡臭氣體或工業(yè)煙氣的處理方法，該裝置及方法利用紫外線來將惡臭氣體及工業(yè)煙氣分解成小分子化合物或完全礦化，使其轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害氣體或物資。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種Ti02光解凈化處理裝置及方法，該裝置及方法所使用設(shè)備簡單可靠，投資小，處理效率高，且不會(huì)造成二次污染。因此，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種Ti02光解凈化處理裝置，該裝置包括有紫外線發(fā)生器及Ti02催化裝置，Ti02催化裝置設(shè)置于紫外線發(fā)生器的外部，便于催化惡臭氣體或工業(yè)煙氣。啟動(dòng)該裝置后，紫外線發(fā)生器向外發(fā)出紫外線，在Ti02催化裝置的作用下，惡臭氣體及工業(yè)煙氣的大分子有機(jī)物發(fā)生鏈斷裂，使大分子有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物，或者充分進(jìn)行礦化，使惡臭氣體或煙氣轉(zhuǎn)化為無害氣體。其作用機(jī)理為利用紫外線光束，使空氣中產(chǎn)生大量的自由電子，這些電子大部分能被氧氣所獲得，形成負(fù)氧離子(or)，負(fù)氧離子不穩(wěn)定，很容易失去一個(gè)電子而變成活性氧(臭氧)，臭氧是高級(jí)氧化劑，既可以氧化分解有機(jī)物和無機(jī)物，也可以起殺菌的作用。主要的惡臭氣體，如臭氣氨、三甲胺、硫化氫、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳、苯乙烯等，都可以與臭氧發(fā)生反應(yīng)。在臭氧的作用下，這些惡臭氣體由大分子物質(zhì)被分解為小分子物質(zhì)，直至礦化。所述的Ti02催化裝置，為Ti02彈簧管，即采用Ti02制作為彈簧的形狀，或者在彈簧上噴上Ti02顏料制成。上述的Ti02彈簧管，其套系于紫外線發(fā)生器上，便于進(jìn)行催化反應(yīng)。所述Ti02彈簧管是由普通彈簧管噴上Ti02顏料。所述的Ti02光解凈化處理裝置，其還設(shè)置有噴霧器，噴霧器設(shè)置于對(duì)應(yīng)于紫外線發(fā)生器的方向，向惡臭氣體或工業(yè)煙氣中噴入水汽，Ti02和水的作用產(chǎn)生OH(烴基自由基)，溶于水的臭氧產(chǎn)生OH，通過OH與惡臭氣體或工業(yè)煙氣進(jìn)行氧化反應(yīng)，對(duì)惡臭氣體或工業(yè)煙氣進(jìn)行礦化。所述的Ti02光解凈化處理裝置，其至少具有一個(gè)紫外線發(fā)生器及Ti02催化裝置，且紫外線發(fā)生器及Ti02催化裝置是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。所述的Ti02光解凈化處理裝置，其進(jìn)一步包括有整流板、濕度傳感器、噴霧器、除霧器，該裝置設(shè)置于一殼體內(nèi)，具有一個(gè)以上的紫外線發(fā)生器及Ti02催化裝置，殼體上設(shè)置有噴霧器，噴霧器的噴嘴伸入到殼體內(nèi)，向殼體內(nèi)噴射水汽；控制反應(yīng)的濕度在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)；殼體內(nèi)部還設(shè)置有溫度傳感器，以控制反應(yīng)溫度；整流板設(shè)置于殼體的一側(cè)進(jìn)氣口處；除霧器，則安裝于殼體一側(cè)的出氣口處，用于除去多余的水汽。所述的紫外線發(fā)生器，其發(fā)生高能紫外線，以能夠使惡臭氣體或工業(yè)煙氣進(jìn)行催化分解或礦化。上述的紫外線發(fā)生器為紫外燈管。一種Ti02光解凈化處理方法，其特征在于該方法是在1102催化條件下，采用紫外線對(duì)惡臭氣體進(jìn)行氧化處理。具體地說，其處理步驟為(1)、收集惡臭氣體；(2)、紫外線對(duì)惡臭氣體進(jìn)行光解反應(yīng)，即在Ti02催化條件下進(jìn)行氧化處理，在紫外線的作用下大分子有機(jī)物發(fā)生鏈斷裂,使大分子有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物；(3)、將經(jīng)過氧化分解后的物質(zhì)排出大氣。該方法是利用紫外線與02、水作用產(chǎn)生03—和OH自由基，在催化劑的幫助下，將惡臭氣體或工業(yè)煙氣進(jìn)行分解反應(yīng)，最終達(dá)到除去惡臭氣體或工業(yè)煙氣的效果。所述的方法，紫外線的波長范圍為184.9253.7nm。所述的步驟(2)，其光解反應(yīng)在l秒內(nèi)完成。所述的方法，在步驟(2)中，可以向惡臭氣體中噴灑水汽，紫外線可以將水汽分解形成作用產(chǎn)生OH，用于惡臭氣體的分解和礦化。在本發(fā)明所述的Ti02光解凈化處理裝置及方法，能利用高能紫外線光束，使空氣中產(chǎn)生大量的自由電子，這些電子大部分能被氧氣所獲得，形成負(fù)氧離子(03—)，負(fù)氧離子不穩(wěn)定，很容易失去一個(gè)電子而變成活性氧(臭氧)，臭氧是高級(jí)氧化劑，既可以氧化分解有機(jī)物和無機(jī)物，對(duì)主要臭氣氨、三甲胺、硫化氫、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳、苯乙烯等，都可以與臭氧發(fā)生反應(yīng)，在臭氧的作用下，這些惡臭氣體由大分子物質(zhì)被分解為小分子物質(zhì)，直至礦化。同時(shí)，可以利用紫外線光束與Ti02和水的作用產(chǎn)生，oh，溶于水的臭氧產(chǎn)生oh。所述噴霧器的作用在于噴射水霧使高能紫外光在Ti02催化條件下與水作用產(chǎn)生oh自由基，具體分解情況如下Ti口2锘式及應(yīng)、uv+h20-^oh03+h20"w〉oh幾種氧化劑電位比較如下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>，oh是最具活性的氧化劑之一，氧化能力明顯高于普通氧化劑，與惡臭氣體反應(yīng)，礦化程度更高。再之，大分子有機(jī)物在高能紫外線作用下使其鏈結(jié)構(gòu)斷裂，使惡臭氣體物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無臭味的小分子化合物或者完全礦化，生成水和co2。同時(shí)具有消毒殺菌的功能，應(yīng)用本裝置可以完全做到免維護(hù)，免清洗，大大降低運(yùn)行管理成本。圖1為本發(fā)明所實(shí)施的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明對(duì)惡臭氣體處理的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為本發(fā)明一種具體應(yīng)用的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中圖1所述，為本發(fā)明Ti02光解凈化處理裝置的基本構(gòu)成結(jié)構(gòu)示意圖，在該裝置中，最基本的元件是紫外線管61和Ti02彈簧管62，其中Ti02彈簧管62為普通的彈簧管電鍍上Ti02顏料制成，Ti02彈簧62管套系于紫外線管61并一端與紫外線管61固定于一起，紫外線管61和Ti02彈簧管62，再加上外殼及固定紫外線管61的部件共同構(gòu)成光解凈化的反應(yīng)室6。圖2所述，為本發(fā)明出來惡臭氣體的示意圖。圖中，當(dāng)惡臭氣體通過本發(fā)明構(gòu)成的反應(yīng)室6時(shí)，紫外光照射惡臭氣體中氧氣及Ti02的催化作用下，使空氣中產(chǎn)生大量的自由電子，這些電子大部分能被氧氣所獲得，形成負(fù)氧離子(03—)，負(fù)氧離子不穩(wěn)定，很容易失去一個(gè)電子而變成活性氧(臭氧)，臭氧是高級(jí)氧化劑，可以有效地氧化分解有機(jī)物和無機(jī)物，能夠?qū)撼魵怏w進(jìn)行充分地氧化分解，在臭氧的作用下，惡臭氣體由大分子物質(zhì)被分解為小分子物質(zhì)，直至礦化。結(jié)合圖3所示，圖3是本發(fā)明的Ti02光解凈化處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。惡臭氣體在風(fēng)機(jī)8的動(dòng)力下通過集氣罩9在整流板1均勻氣流后進(jìn)入反應(yīng)室6(即Ti02光解凈化處理裝置)。在Ti02光解凈化處理裝置內(nèi)，高能紫外線光束在氣相中產(chǎn)生的臭氧和在液相中產(chǎn)生的，OH對(duì)惡臭氣體進(jìn)行協(xié)同分解氧化反應(yīng)，同時(shí)大分子有機(jī)物在紫外線作用下使其鏈結(jié)構(gòu)斷裂，使惡臭氣體物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無臭味的小分子化合物或者完全礦化，生成水和co2，達(dá)標(biāo)后經(jīng)排風(fēng)管排入大氣。整個(gè)分解氧化過程在1秒內(nèi)完成，為保證惡臭氣體的處理效率，惡臭氣體由集氣罩9收集后利用風(fēng)機(jī)8的動(dòng)力經(jīng)整流板1把氣流分布均勻后進(jìn)入反應(yīng)室6。在反應(yīng)室內(nèi)高能紫外燈管在Ti02的催化作用下大分子有機(jī)物鏈結(jié)構(gòu)斷裂在高能紫外光的作用下大分子有機(jī)物的鏈結(jié)構(gòu)斷裂，使大分子有機(jī)物被分解為小分子有機(jī)物；在高能紫外光照射惡臭氣體中氧氣及Ti02的催化作用下，使空氣中產(chǎn)生大量的自由電子，這些電子大部分能被氧氣所獲得，形成負(fù)氧離子(03—)，負(fù)氧離子不穩(wěn)定，很容易失去一個(gè)電子而變成活性氧(臭氧)，即uv+空氣,^^cr+其它氧負(fù)離子or&負(fù)氧離子03———臭氧03，臭氧是高級(jí)氧化劑，既可以氧化分解有機(jī)物和無機(jī)物，也可以起殺菌的作用；同時(shí)，反應(yīng)室6內(nèi)設(shè)置噴霧器，噴霧嘴3和噴霧管4構(gòu)成噴霧器，向反應(yīng)室內(nèi)噴射水汽，在用紫外線光束與Ti02和水的作用產(chǎn)生，OH，Ti口2溶于水的臭氧產(chǎn)生OH。即UV+H20,-^OH03+H20纖^〉*OH，，OH是最具活性的氧化劑之一，氧化能力明顯高于普通氧化劑，與惡臭氣體反應(yīng)，礦化程度更高。惡臭氣體降解為小分子物質(zhì)、C02和水，同時(shí)具有消毒殺菌的功能，可以完全做到免維護(hù)，免清洗，大大降低運(yùn)行管理成本。為了提高惡臭氣體的凈化效率，采用濕度傳感器2探入到反應(yīng)室內(nèi)進(jìn)行濕度監(jiān)控；同時(shí)還在反應(yīng)室6上安裝防氣倒流器5，以使惡臭氣體的流向穩(wěn)定；在反應(yīng)室6的出氣口上則安裝除霧器7，除去氣體中的水汽，然后將處理過的氣體通過排氣管IO排放到空氣中。采用濕度傳感器2控制反應(yīng)室的濕度；適用于高中低濃度惡臭氣體；利用整流使惡臭氣體分布均勻，更有利于系統(tǒng)效率的提高；對(duì)惡臭氣體無需預(yù)處理；設(shè)備占用面積小，自重輕，也便于制作。經(jīng)處理的惡臭氣體脫臭率可達(dá)99.9%，可達(dá)環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。并在除霧器的作用下，去除處理過程中的水汽，使氣體處于干燥，這樣就可以降低水汽對(duì)風(fēng)機(jī)的腐蝕，最后氣體經(jīng)排氣管排出大氣。本發(fā)明的Ti02光解凈化處理方法及設(shè)備，具有以下效果使用壽命長，運(yùn)行成本低，凈化效率高，工作安全可靠，可連續(xù)工作，安裝靈活快捷，不產(chǎn)生二次污染。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本裝置采用氣液兩相高效除惡臭礦化程度高，對(duì)于各種惡臭物質(zhì)，脫臭率可達(dá)99.9%，達(dá)現(xiàn)行環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)；且無需添加任何化學(xué)物質(zhì)。權(quán)利要求1、一種TiO2光解凈化處理裝置，該裝置包括有紫外線發(fā)生器及TiO2催化裝置，TiO2催化裝置設(shè)置于紫外線發(fā)生器的外部，便于催化惡臭氣體或工業(yè)煙氣。2、如權(quán)利要求1所述的Ti02光解凈化處理裝置，其特征在于Ti02催化裝置為Ti02彈簧管，即采用Ti02制作為彈簧的形狀，或者在彈簧上噴上Ti02涂料制成。3、如權(quán)利要求2所述的Ti02光解凈化處理裝置，其特征在于上述的Ti02彈簧管，其套系于紫外線發(fā)生器上，便于進(jìn)行催化反應(yīng)。4、如權(quán)利要求l所述的Ti02光解凈化處理裝置，其特征在于該裝置，設(shè)置有噴霧器，向惡臭氣體或工業(yè)煙氣中噴入水汽，噴霧器設(shè)置于對(duì)應(yīng)于紫外線發(fā)生器的方向。5、如權(quán)利要求1所述的Ti02光解凈化處理裝置，其特征在于所述的Ti02光解凈化處理裝置，其至少具有一個(gè)紫外線發(fā)生器及Ti02催化裝置，且紫外線發(fā)生器及Ti02催化裝置是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。6、如權(quán)利要求1所述的Ti02光解凈化處理裝置，其特征在于所述的Ti02光解凈化處理裝置，其進(jìn)一步包括有整流板、濕度傳感器、噴霧器、除霧器，該裝置設(shè)置于一殼體內(nèi)，具有一個(gè)以上的紫外線發(fā)生器及Ti02催化裝置，殼體上設(shè)置有噴霧器，噴霧器的噴嘴伸入到殼體內(nèi)，向殼體內(nèi)噴射水汽；控制反應(yīng)的濕度在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)；殼體內(nèi)部還設(shè)置有溫度傳感器，以控制反應(yīng)溫度；整流板設(shè)置于殼體的一側(cè)進(jìn)氣口處；除霧器，則安裝于殼體一側(cè)的出氣口處，用于除去多余的水汽。7、一種Ti02光解凈化處理方法，其特征在于該方法的處理步驟為(1)、收集惡臭氣體；(2)、紫外線對(duì)惡臭氣體進(jìn)行光解反應(yīng)，即在Ti02催化條件下進(jìn)行氧化處理，在紫外線的作用下大分子有機(jī)物發(fā)生鏈斷裂，使大分子有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物；(3)、將經(jīng)過氧化分解后的物質(zhì)排出大氣。8、如權(quán)利要求7所述的Ti02光解凈化處理方法，其特征在于紫外線的波長范圍為184.9253.7nm。9、如權(quán)利要求7所述的Ti02光解凈化處理方法，其特征在于步驟(2)的光解反應(yīng)在l秒內(nèi)完成。10、如權(quán)利要求7所述的Ti02光解凈化處理方法，其特征在于所述的方法，在步驟(2)中，向惡臭氣體中噴灑水汽，紫外線可以將水汽分解形成作用產(chǎn)生OH，用于惡臭氣體的分解和礦化。全文摘要本發(fā)明是一種TiO₂光解凈化處理裝置及方法，該裝置及方法通過紫外線對(duì)惡臭氣體及工業(yè)煙氣進(jìn)行氧化處理，同時(shí)在紫外線的作用下大分子有機(jī)物發(fā)生鏈斷裂，使大分子有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物，將經(jīng)過氧化分解后的物質(zhì)排出大氣。該裝置及方法使惡臭氣體在氣液兩相體系中被高效去除，礦化程度高，可無害排放，無二次污染。文檔編號(hào)B01D53/86GK101543728SQ20091010618公開日2009年9月30日申請(qǐng)日期2009年3月27日優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日發(fā)明者付陽平申請(qǐng)人:付陽平