CN107158945B - 一种去除工业废气中voc的净化系统及其净化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种去除工业废气中VOC的净化系统及其净化方法，解决了现有技术中我国普遍采用的工业废气VOC处理装置和方法，普遍存在建设成本高、占地面积大、处理效果不理想等缺点。本发明包括具有气体入口和气体出口的吸附剂放置腔、设置在吸附剂放置腔内的吸附剂；所述吸附剂放置腔的气体入口位于吸附剂放置腔的底部，气体出口位于吸附剂放置腔的顶端；所述吸附剂放置腔的外壁上涂覆有光催化剂，吸附剂放置腔上还设置有罩在吸附剂放置腔上的罩体；所述吸附剂放置腔的外壁与罩体之间形成密封腔体，所述罩体底端设置有排气口。本发明具有成本低、减少占地面积、处理效果佳等优点。

Description

一种去除工业废气中VOC的净化系统及其净化方法

技术领域

本发明涉及气体净化领域，具体涉及一种去除工业废气中VOC的净化系统。

背景技术

VOC是挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds)的英文缩写，是除CO、CO₂、H₂CO₃、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵外，任何参加大气光化学反应的碳化合物，包括甲醛、氨、乙二醇、酯类等物质。当VOC达到一定浓度时，会引起头痛、恶心、呕吐、乏力等症状，严重时甚至引发抽搐和昏迷，还会伤害肝脏、肾脏、大脑和神经系统，造成记忆力减退等严重后果。因此，如何治理VOC是近几年来国内外不断研发与探索的课题。

目前，国内外对于VOC的治理手段与研究内容呈现出不同的现状，主要包括吸附法、溶剂吸收法、热破坏法以、生物处理法、光催化法、等离子体技术、膜分离法等手段。

(1)吸附法：有机废气中的吸附法主要适用于低浓度、高通量有机废气。现阶段，这种有机废气的处理方法已经相当成熟，具有能量消耗小、处理效率高等优点，但是这种方法也存在设备体积比较庞大，而且工艺流程比较复杂，而且，使用此方法处理废气的关键在于吸附剂。

(2)溶剂吸收法：以液体溶剂作为吸收剂，使废气中的有害成分被液体吸收，从而达到净化的目的。

(3)热破坏法：热破坏法分为直接燃烧法、催化燃烧法和浓缩燃烧法。其破坏机理是氧化、热裂解和热分解，从而达到治理VOC的目的。

(4)生物处理法：利用微生物对废气中的污染物进行消化代谢，将污染物转化为无害的水、二氧化碳及其他无机盐类。

(5)光催化法：光催化剂纳米粒子在一定波长的光线照射下受激生产电子空穴对，空穴分解催化剂表面吸附的水产生氢氧自由基，电子使其周围的氧还原成活性离子氧，从而具备极强的氧化还原能力，将光催化剂表面的各种污染物摧毁。

(6)等离子体技术：等离子体场富集大量活性物种，如离子、电子、激发态的原子、分子及自由基等，活性物种将污染物分子离解小分子物质。

(7)膜分离法：利用人工合成的膜进行VOC的分离。

目前，我国普遍采用的工业废气VOC处理方法，普遍存在建设成本高、占地面积大、处理效果不理想等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有技术中我国普遍采用的工业废气VOC处理装置和方法，普遍存在建设成本高、占地面积大、处理效果不理想等缺点，目的在于提供解决上述问题的一种去除工业废气中VOC的净化系统，并提供了利用该系统进行VOC净化的方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种去除工业废气中VOC的净化系统，包括具有气体入口和气体出口的吸附剂放置腔、设置在吸附剂放置腔内的吸附剂；所述吸附剂放置腔的气体入口位于吸附剂放置腔的底部，气体出口位于吸附剂放置腔的顶部；

所述吸附剂放置腔的外壁上涂覆有光催化剂，吸附剂放置腔上还设置有罩在吸附剂放置腔上的罩体；所述吸附剂放置腔的外壁与罩体之间形成密封腔体，所述罩体底端设置有排气口；

所述吸附剂放置腔的顶端还设置有喷淋头，该喷淋头通过穿过密封腔体的输液管道与供液装置连通，所述输液管道上还设置有臭氧发生器，所述吸附剂放置腔底端设置有出水口。

本发明通过吸附和光催化的方式相结合，能极大地提高净化效率，且通过在吸附剂放置腔的外壁上设置光催化剂的结构的优化，能极大地减少占地面积。并且，本发明采用吸附剂和光催化剂的方式，直接采用光即可催化，能从整体上节约能源，并且结构简单，建设成本相对低廉，效果十分显著。

进一步，所述吸附剂包括上层吸附剂和下层吸附剂，所述喷淋头位于上层吸附剂和下层吸附剂之间。所述下层吸附剂包括活性炭纤维、TenaxTA、活性炭颗粒。所述上层吸附剂包括由下至上顺次排列的氧化钙吸附层、沸石分子筛、膨润土吸附层。

通过上述吸附剂的优化设置，不仅仅能达到重复再生的目的，降低成本，而且通过不同种类吸附剂的优化配合，能极大地提高吸附效果，提高废气处理效果。

为了能更好地提高吸附效果，所述密封腔体内设置有围绕吸附剂放置腔形成螺旋形流动通道的挡板，所述挡板一侧固定在吸附剂放置腔的外壁上，另一侧挡板上设置有密封垫。所述螺旋形流动通道至少围绕吸附剂放置腔两圈。所述吸附剂放置腔内的气体入口位置处设置有圆锥形预留腔。

为了便于罩体内光催化剂和吸附剂的更换，所述罩体由两块分罩体通过连接螺栓组成。

优选地，所述供液装置中的液体为水，水中还包括有FeCl₃，该FeCl₃的浓度为3～5％。通过该设置，能在解脱下层吸附剂中吸附的VOC后，更好地实现二次吸附的功能，效果十分显著。

本发明还提供了一种去除工业废气中VOC的净化系统的净化方法，包括：

(1)废气通过气体入口进入到吸附剂放置腔中，通过吸附剂吸附后进入密封腔体；

(2)进入密封腔体的气体通过光催化剂进行催化作用后通过排气口排出。

通过上述步骤的作用，即可有效去除工业废气中的VOC成份，效果显著。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明通过吸附和光催化的方式相结合，能极大地提高净化效率，且通过在吸附剂放置腔的外壁上设置光催化剂的结构的优化，能极大地减少占地面积；

2、本发明采用吸附剂和光催化剂的方式，直接采用光即可催化，能从整体上节约能源，并且结构简单，建设成本相对低廉，效果十分显著；

3、本发明中结构简单、操作方便、成本低、效果好，非常适合推广应用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的外部结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1—吸附剂放置腔，2—出水口，3—光催化剂，4—罩体，5—排气口，6—喷淋头，7—挡板，8—密封垫，9—圆锥形预留腔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

一种去除工业废气中VOC的净化系统，包括具有气体入口和气体出口的吸附剂放置腔1、设置在吸附剂放置腔1内的吸附剂，本实施例中该吸附剂放置腔1内的吸附剂全部采用活性炭纤维组成，活性炭纤维的直径为15～20μm，比表面积平均在1000～1500m²/g。如图2所示，所述吸附剂放置腔1的气体入口位于吸附剂放置腔1底端，气体出口位于吸附剂放置腔1顶端。

所述吸附剂放置腔1的外壁上涂覆有光催化剂3，吸附剂放置腔1上还设置有罩在吸附剂放置腔1上的罩体4；所述吸附剂放置腔1的外壁与罩体4之间形成密封腔体，所述罩体4底端设置有排气口5；本实施例中的罩体4为透光性较好的材质构成，如玻璃、PVC等。

所述吸附剂放置腔1的顶端还设置有喷淋头6，该喷淋头6通过穿过密封腔体的输液管道与供液装置连通，所述输液管道上还设置有臭氧发生器，所述吸附剂放置腔1底端设置有出水口2。

使用时，废气从吸附剂放置腔的底端气体入口进入到吸附剂放置腔1，废气经过吸附剂放置腔1的吸附过滤后，从吸附剂放置腔1顶端的气体出口排出进入到密封腔体中，废气经过通过密封腔体中的光催化剂3催化后，从密封腔体底端的排气口5排出即可。

当吸附剂放置腔1中的吸附剂饱和后，采用输液管道将供液装置中的解吸液体喷洒到吸附剂中，采用解吸液体实现吸附剂的解吸操作，该解吸液体可以是水或其他类型的试剂；本实施例中该解吸液体为水。

为了达到最佳的解吸效果，本发明中该输液管道上还连接有臭氧发生器，有效提高解吸操作，并有效提高解吸后吸附剂的吸附效果。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中优化了吸附剂放置腔1的内部结构，以及密封腔体的流道设置方式，具体设置如下：

所述吸附剂包括上层吸附剂和下层吸附剂，所述喷淋头6位于上层吸附剂和下层吸附剂之间。所述下层吸附剂包括活性炭纤维、TenaxTA、活性炭颗粒；本实施例中该下层吸附剂的具体组成为：活性炭纤维、TenaxTA和活性炭颗粒按照质量比为8：3：1的比例混合均匀后设置在吸附剂放置腔1内。所述上层吸附剂包括由下至上顺次排列的氧化钙吸附层、沸石分子筛、膨润土吸附层。所述吸附剂放置腔1内的气体入口位置处设置有圆锥形预留腔9，如图1所示。

本实施例中活性炭颗粒的直径为12～15mm，比表面积为830m²/g。活性炭纤维的直径为15～20μm，比表面积平均为1000～1500m²/g。

所述密封腔体内设置有围绕吸附剂放置腔1形成螺旋形流动通道的挡板7，所述挡板7一侧固定在吸附剂放置腔1的外壁上，另一侧挡板7上设置有密封垫8。所述螺旋形流动通道至少围绕吸附剂放置腔1两圈，本实施例中该螺旋形流动通道的旋转圈数设置为三圈，如图2所示。

实施例3

本实施例与实施例2的区别在于，本实施例中的罩体4由两块分罩体通过连接螺栓组成。两块分罩体的连接线与罩体4上纵向剖面线重合，如图2所示。

实施例4

本实施例为本发明的对照实施例，具体设置如下：

对照例1：本对照例与实施例2的区别在于，本对照例中的罩体4采用不透光的材质构成。

对照例2：本对照例与实施例2的区别在于，本对照例中罩体4内未设置有挡板7。

对照例3：本对照例与实施例1的区别在于，本对照例中罩体4内还设置有挡板7。

通过采用相同的废气进行检测，分别检测出排气口5位置出的气体组成情况，检测结果如表1所示。

表1

通过上述检测得知，采用本发明优化的方案，尤其是实施例2中的方案，可以有效去除废气中的VOC，去除效果最佳。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种去除工业废气中VOC的净化系统，包括具有气体入口和气体出口的吸附剂放置腔(1)、设置在吸附剂放置腔(1)内的吸附剂；其特征在于，所述吸附剂放置腔(1)的气体入口位于吸附剂放置腔(1)的底部，气体出口位于吸附剂放置腔(1)的顶部；

所述吸附剂放置腔(1)的外壁上涂覆有光催化剂(3)，吸附剂放置腔(1)上还设置有罩在吸附剂放置腔(1)上的罩体(4)；所述吸附剂放置腔(1)的外壁与罩体(4)之间形成密封腔体，所述罩体(4)底端设置有排气口(5)；

所述吸附剂放置腔(1)的内部顶端还设置有喷淋头(6)，该喷淋头(6)通过穿过密封腔体的输液管道与供液装置连通，所述输液管道上还设置有臭氧发生器，所述吸附剂放置腔(1)底端设置有出水口(2)。

2.根据权利要求1所述的一种去除工业废气中VOC的净化系统，其特征在于，所述吸附剂包括上层吸附剂和下层吸附剂，所述喷淋头(6)位于上层吸附剂和下层吸附剂之间。

3.根据权利要求2所述的一种去除工业废气中VOC的净化系统，其特征在于，所述下层吸附剂包括活性炭纤维、TenaxTA、活性炭颗粒。

4.根据权利要求2所述的一种去除工业废气中VOC的净化系统，其特征在于，所述上层吸附剂包括由下至上顺次排列的氧化钙吸附层、沸石分子筛、膨润土吸附层。

5.根据权利要求1所述的一种去除工业废气中VOC的净化系统，其特征在于，所述密封腔体内设置有围绕吸附剂放置腔(1)形成螺旋形流动通道的挡板(7)，所述挡板(7)一侧固定在吸附剂放置腔(1)的外壁上，另一侧挡板(7)上设置有密封垫(8)。

6.根据权利要求5所述的一种去除工业废气中VOC的净化系统，其特征在于，所述螺旋形流动通道至少围绕吸附剂放置腔(1)两圈。

7.根据权利要求1所述的一种去除工业废气中VOC的净化系统，其特征在于，所述吸附剂放置腔(1)内的气体入口位置处设置有圆锥形预留腔(9)。

8.根据权利要求1所述的一种去除工业废气中VOC的净化系统，其特征在于，所述罩体(4)由两块分罩体通过连接螺栓组成。

9.根据权利要求1所述的一种去除工业废气中VOC的净化系统，其特征在于，所述供液装置中的液体为水。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种去除工业废气中VOC的净化系统的净化方法，其特征在于，包括：

(1)废气通过气体入口进入到吸附剂放置腔中，通过吸附剂吸附后进入密封腔体；

(2)进入密封腔体的气体通过光催化剂进行催化作用后通过排气口排出。

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