[发明专利]一种废气处理装置

说明书

技术领域

本发明属于废气处理技术领域，尤其涉及一种光化学/光催化/吸附分解废气处理装置。

背景技术

随着社会发展和人们生活水平的提高，环境污染也伴随着同时发生，室内外空气污染等 日益严重，影响到人们的日常生活与健康。1943年的洛杉矶光化学烟雾、1948年的美国多诺 拉事件、1952年的伦敦烟雾事件等重大工业污染的发生，以及最近几年的雾霾现象和PM2.5 指数超标等问题，人们开始意识到气体污染问题的严重性，并开始致力于解决气体污染问题。 大部分气体污染物对人体都有一定的毒害作用，因此关于对废气的有效治理是当期亟待解决 的问题。

常规处理废气方法包括物理、化学、生物等方法。物理法包括吸收法、掩蔽法、吸附法 等；化学法包括化学洗涤法、焚烧法、氧化法等；生物法是利用微生物的代谢降解分解污染 物。这些常规方法虽然能够进行污染物的处置和有害物质的转化分解，但废气的种类繁多， 其中某些有机污染物不能有效去除彻底，有的甚至还会产生二次污染，难以达到排放标准要 求。

光化学反应技术以其节能、环保、高效的技术优势，得到了广泛应用，它也推动了紫外 光源、光敏材料、UV固化装置的快速发展。用于光化学反应范畴的紫外光源是于上世纪80 年代初开始在我国研制和开发的，当时国外对紫外光源的开发和应用已有十几年的时间了。 近年来，以短波紫外灯为紫外光源，作为光化学反应光源得到了广泛应用。短波紫外光子具 有较高的能量(如波长为172nm的真空紫外线的光子能量为7.21eV，185nm能量为6.7eV)， 可以通过激发或打断化学键激发化学反应，因此真空紫外光(VUV)能通过以下多种方式去 除气相污染物：短波紫外光直接光解有机污染物；短波紫外光照射空气中水分子产生羟基自 由基(·OH)，照射空气中氧气产生臭氧、活性氧类等具有氧化特性的物质氧化降解有机污 染物。

光催化法是近些年来备受关注的一种处理废气的技术。光催化法的工作原理是利用半导 体光催化剂(如TiO₂)在一定波长的光线(紫外光)照射下受激产生高能电荷-电子-空穴，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——还原作用，将吸附在催化剂表面的污染物氧化或还原成无害物(如CO₂、 H₂O、H₂，N₂)，从而达到净化废气的目的。纳米光催化剂具有独特的不同于体相光催化剂 的物理和化学性质，纳米半导体光催化剂产生量子效应造成其表现出独特的性质，例如具有 较大的比表面积、特殊的光学性质、较强的光催化活性等等，其净化效果很强。

二氧化钛是一种性能优越、稳定无毒的半导体纳米光催化剂，在紫外光的照射下，TiO₂ 的表面激发产生电子-空穴对，电子-空穴对以及在电子-空穴对作用下形成的具有高氧化活性 的·O₂和·OH可以高效氧化表面吸附物质，从而将有机物分子降解为CO₂、H₂O等无机小分子 物质。纳米科学和纳米技术的快速发展极大地支持工业化的TiO₂在过去十年中的环境污染控 制。如今，废气处理成为纳米二氧化钛最有前途的应用方向之一。

吸附净化技术是一种成熟的工业分离技术，吸附法净化过程是将废气由排气风机送入吸 附床，废气在吸附床被吸附剂吸附而使气体得到净化，净化后的气体排向大气即完成净化过 程。吸附剂常用活性炭，硅胶、分子筛等，吸附净化技术应用广泛，效果好，可吸附的气体 污染物种类很多，吸附容量大。近几年来，由于环保要求的更加严格，吸附技术也得到了迅 速的发展，出现了新的吸附工艺和设备，吸附剂的改进，如活性炭纤维和分子筛的使用，也 扩大了吸附技术的应用范围，使吸附成为有机废气处理技术的首选方法。

目前国内处理废气的技术和工艺较多，但同时存在许多问题，如污染物降解效率偏低， 处理不彻底，形式比较单一等。因此，如何将多种废气处理技术联用一体化，并以设备化的 形式投入到工业生产和工程应用，是现有废气处理技术和工艺有待改进和发展的一大问题。

发明内容