真空紫外光催化協(xié)同臭氧催化氧化的廢氣處理方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于有機廢氣、惡臭，SOjP NOx處理技術領域，具體是指真空紫外光催化協(xié)同臭氧催化氧化的廢氣處理方法和裝置。
【背景技術】
[0002]隨著工業(yè)快速發(fā)展，資源能源不斷消耗，大氣環(huán)境問題日益突出。過往人們熟知的是二氧化硫、氮氧化物，揮發(fā)性有機物(VOC)是一種過去被忽視的重要污染物。揮發(fā)性有機物雖然不直接形成PM2.5，但是通過光化學反應會形成PM2.5，是霧霾形成的重要前驅體之一，種類復雜，涉及行業(yè)眾多，也廣泛存在于室內人居環(huán)境和人類活動過程。
[0003]目前，VOCs治理已經引起重視并被提上日程，受到政府和人們的廣泛關注，研宄開發(fā)適應范圍廣、高效穩(wěn)定的治理技術迫在眉睫。雖然國家重視對工業(yè)S0#P NOx治理，但對部分場所一直被忽視從而影響人類健康。地下停車場、公路地下隧道等也持續(xù)地向周圍環(huán)境釋放含S02、NOx的燃燒廢氣，危害周圍的環(huán)境以及人類的健康。大氣環(huán)境的污染也波及人們日常生存的室內環(huán)境。室內環(huán)境與人類生活起居息息相關，人們對室內空氣品質的要求也越來越高，因此，空氣中S02、N0x的污染治理受到越來越多的關注。
[0004]此外，近年來，隨著生產的發(fā)展，我國城市臭氣污染越來越嚴重，已在全球范圍內受到各國廣泛的重視，被許多國家認為是僅次于噪聲的六大公害之一。由于人們對生活環(huán)境質量的要求越來越高，但惡臭物質一般閾值較低。因此，惡臭的防治便提到日程上來了。
[0005]當前全國各地正在不斷加緊制定廢氣排放行業(yè)標準，為適應更加嚴格節(jié)能環(huán)保要求，近年來國內研宄開發(fā)出一些新型環(huán)保治理技術，但仍然存在許多缺陷。
[0006]中國實用新型專利CN202983486U公開了一種處理復雜工業(yè)有機廢氣的一體化凈化設備，其中反應箱體內依次設置有靜電除塵器、光催化反應裝置、臭氧發(fā)生器和吸附床層，這種處理復雜工業(yè)有機廢氣的一體化凈化設備，需要安裝臭氧發(fā)生器，吸附層僅具有吸附富集臭氧作用，吸附飽和后存在殘余臭氧二次污染，潛在風險高，并且臭氧氧化作用單一有限并未高效利用，同時吸附層還需要定期更換。
[0007]中國發(fā)明專利CN103585865A公開了一種光氧凈化廢氣處理裝置，包括用于過濾顆粒物質的過濾裝置微波發(fā)生器、活性氧紫外線燈殺菌紫外線燈和具有光觸媒覆層的多個基質，其中活性氧紫外線燈是發(fā)射185納米波長紫外光的紫外線燈，存在殘余臭氧和中間副廣物等一次污染和臭氧資源未被尚效利用的缺陷。
[0008]中國發(fā)明專利CN1951544A公開了一種利用光化學降解有機物氣體的方法和裝置，單獨利用臭氧、紫外線或臭氧加紫外線氧化有機物氣體的方法，同樣存在氧化不徹底形成中間產物二次污染物等缺陷，同時臭氧濃度控制不當存在殘余臭氧的風險。
[0009]中國發(fā)明專利CN102247750公開了一種液相臭氧催化氧化法對煙氣同時脫硫脫硝的裝置和方法，該裝置中配置有臭氧發(fā)生器，能耗高、結構復雜。

【發(fā)明內容】

[0010]本發(fā)明的目的之一是提供一種真空紫外光催化協(xié)同臭氧催化氧化的廢氣處理方法，通過紫外光催化氧化和臭氧催化氧化的協(xié)同作用來凈化廢氣。
[0011]本發(fā)明的這一目的通過如下技術方案來實現(xiàn)的:真空紫外光催化協(xié)同臭氧催化氧化的廢氣處理方法，其特征在于，該方法包括如下步驟:
[0012](I)廢氣經過高效過濾器去除顆粒物雜質后進入真空紫外光催化室中；
[0013](2)在真空紫外光催化室中廢氣發(fā)生氣相反應，氣相反應中紫外燈發(fā)出的高能紫外光直接裂解污染物，同時產生強氧化性自由基和臭氧物質進一步氧化污染物；
[0014](3)經過步驟(2)處理后得到的殘余污染物和臭氧進入光催化劑層和臭氧催化劑層復合形成的復合催化劑結構，通過紫外光催化氧化和臭氧催化氧化的協(xié)同作用進一步凈化殘余污染物，同時完全利用和消除臭氧。
[0015]本發(fā)明的廢氣處理方法利用紫外光催化氧化和臭氧催化氧化交替協(xié)同作用來高效凈化廢氣，解決了傳統(tǒng)廢氣治理成本、能耗高，降解不徹底，存在二次污染等問題，充分利用臭氧催化氧化的高效礦化作用，避免臭氧資源的浪費，具有結構簡單、高效穩(wěn)定、能耗低、無二次污染、凈化能力具有可調節(jié)性等優(yōu)點，可廣泛應用于工業(yè)有機廢氣和惡臭的凈化，同時也可以也可用于室內空氣凈化領域。
[0016]本發(fā)明的目的之二是提供一種真空紫外光催化協(xié)同臭氧催化氧化的廢氣處理裝置，通過紫外光催化氧化和臭氧催化氧化的協(xié)同作用來凈化廢氣。
[0017]本發(fā)明的這一目的通過如下技術方案來實現(xiàn)的:真空紫外光催化協(xié)同臭氧催化氧化的廢氣處理裝置，其特征在于:該裝置包括反應器，該反應器具有進氣口、出氣口和筒體，所述筒體內沿氣體流動方向內置有高效過濾器和復合催化劑結構，所述高效過濾器和復合催化劑結構均沿筒體徑向設置，所述的復合催化劑結構由光催化劑層和臭氧催化劑層復合形成，筒體在位于高效過濾器和復合催化劑結構之間的內腔區(qū)域形成光催化室，光催化室內沿筒體徑向設置有紫外燈，所述的出氣口與引風機相連通，該裝置利用紫外光催化氧化和臭氧催化氧化的協(xié)同作用來凈化廢氣。
[0018]本發(fā)明的廢氣處理裝置設置有由光催化劑層和臭氧催化劑層復合形成的復合催化劑結構以及紫外燈，利用外光催化氧化和臭氧催化氧化的交替協(xié)同作用來高效凈化廢氣，在光催化室中，紫外燈發(fā)出的高能紫外光直接裂解污染物，同時產生強氧化性自由基和臭氧物質進一步氧化污染物；殘余污染物和臭氧進入中，通過紫外光催化氧化和臭氧催化氧化協(xié)同作用進一步凈化污染物，同時完全利用和消除殘余臭氧。
[0019]本發(fā)明的廢氣處理裝置聯(lián)合利用紫外光催化降解污染物和臭氧的催化氧化活性的多重效應，高效利用真空紫外燈的光降解、光催化，自由基氧化、臭氧氧化、臭氧催化氧化的協(xié)同作用，尤其是臭氧催化氧化的高效礦化作用，充分利用臭氧，避免資源浪費。本發(fā)明中，所述的復合催化劑結構包括一個末端復合催化劑單元，所述的末端復合催化劑單元為一層光催化劑層和一層臭氧催化劑層復合形成的雙層催化劑層，該末端復合催化劑單元位于筒體靠近出氣口的尾端，所述的高效過濾器位于筒體靠近進氣口的首端，筒體在位于所述高效過濾器與末端復合催化劑單元之間的內腔區(qū)域所形成的光催化室為一個。
[0020]本發(fā)明中，所述末端復合催化劑單元中的臭氧催化劑層為厚層臭氧催化劑層。
[0021]本發(fā)明可以做如下改進:所述的復合催化劑結構還包括至少一個中段復合催化劑單元，中段復合催化劑單元位于所述高效過濾器與末端復合催化劑單元之間，將筒體在位于高效過濾器與末端復合催化劑單元之間的內腔區(qū)域分隔成至少兩個光催化室，每個光催化室內沿筒體徑向均設置有紫外燈，所述的中段復合催化劑單元沿筒體徑向設置，所述的中段復合催化劑單元為兩層光催化劑層和一層臭氧催化劑層復合而成，其中一層臭氧催化劑層位于中間，兩層光催化劑層位于兩側，由此復合形成的中段復合催化劑單元為夾心式三層催化劑層。
[0022]本發(fā)明中的中段復合催化劑單元為夾心式三層催化劑層，兩側的光催化劑層能夠充分利用紫外光實現(xiàn)光催化氧化，中間的臭氧催化劑層能夠消除并利用臭氧，通過臭氧催化氧化作用進一步分解廢氣。
[0023]本發(fā)明中，所述的中段復合催化劑單元為兩個，將筒體在位于高效過濾器與末端復合催化劑單元之間的內腔區(qū)域分隔成三個光催化室。
[0024]本發(fā)明中，所述的中段復合催化劑單元中的臭氧催化劑層為薄層臭氧催化劑層。
[0025]本發(fā)明中，所述的紫外燈為真空紫外燈或者微波無極紫外燈，波長為185nm，安裝方向與廢氣流向垂直，根據廢氣種類、濃度和流量可適當增減紫外燈組數量。
[0026]本發(fā)明中，所述光催化劑層中的光催化劑為T12，形狀為蜂窩狀或由顆粒狀催化劑填充或負載于不銹鋼、鋁網中制成；所述臭氧催化劑層為在分子篩、3102或活性氧化鋁載體上負載有Mn、N1、Co、Cu單一或復合過渡金屬氧化物的催化劑層，形狀為蜂窩狀或由顆粒狀催化劑填充于不銹鋼網中制成。
[0027]本發(fā)明中，所述廢氣包含有機廢氣、惡臭氣體、SO2、氮氧化物或者有機廢氣、惡臭、SO2、氮氧化物的混合氣體。
[0028]本發(fā)明中，當污染物濃度較低時，可以關閉部分真空紫外燈，或采用臭氧催化劑單層結構；當污染物濃度較高時，可以添加真空紫外光催化模塊和夾心式復合催化劑層數量，還可以添