[发明专利]基于光电转化的分布式光催化废气处理装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种基于光电转化的分布式光催化废气处理装置及其使用方法，将气路控制装置、分布式光催化反应器、工艺参数监控等辅助装置进行集成。在通过PLC对输入有机废气进行精确控制；利用太阳能光电转化为光催化核心装置之一的紫外光源供电，降低反应器运行过程能耗；布置温控、泄漏检测等辅助装置提高有机废气处理过程安全性。解决了传统光催化反应器需额外提供能量、光能有效利用率低、控制精度有限、运行成本高，企业主难以接受等问题。本发明设计的光催化降解有机废气装置，将传统的供电方式转变为太阳能供电，均匀分布的反应管显著提高了紫外光能量利用效率，有机污染物降解效率大大提高。

技术领域

本发明涉及环境污染治理设备领域，具体为一种基于光电转化的分布式光催化废气处理装置及其使用方法。

技术背景

随着工业化、城市化进程的快速推进，空气污染日趋严重，给人体健康带来严重危害。其中工业生产释放的含挥发性有机(volatile organic compounds,VOCs)废气造成的环境污染问题日益严重。VOCs可导致光化学烟雾，同时也是生成PM_2.5主要前驱物。它是石化、涂装、印刷、电子制造、制鞋、交通运输以及各类化工生产过程中废气排放的主要污染因子。对于上述行业中产生的高浓度(>2000mg·m^-3)含VOCs废气，宜采用吸附、冷凝等回收技术加以循环利用。对于中、低浓度(<1000mg·m^-3)含VOCs气体将其降解是较好的治理办法。常用的VOCs降解技术有燃烧、光催化、生物法、等离子体技术等。焚烧技术包括催化燃烧和高温焚烧装置。国外多采用吸附浓缩+蓄热催化燃烧(RCO)技术，净化效率高，运行稳定，但设备费用较高。等离子体技术降解有机废气，设备简单，管理方便，但易产生二次污染，对目标污染物降解不彻底的弊端。

光催化降解技术是作为光催化剂的半导体材料被激发出光生电子，利用催化剂的光催化活性，氧化吸附在催化剂表面的目标污染物，以实现VOCs的降解。常见的光催化剂主要有金属氧化物和金属硫化物，如TiO₂、Fe₂O₃和PbS等。由于TiO₂具有较高的催化活性，且价廉无毒，所以TiO₂是目前最常用的光催化剂之一。光催化技术尤其适于处理低浓度、大风量气体，可在保证净化效率的前提下，解决现有有机废气治理技术存在的二次污染、降解产物不彻底等问题，因此该工艺被认为是有机废气污染控制领域中极具发展前途的高新技术之一。

另外，光催化技术的核心之一是反应器，其将直接影响有机废气处理效率和甲方企业对该技术的接受程度。目前的光催化有机废气处理装置均存在：①运行成本昂贵，②光能利用效率低，③安全性能待提高，④反应控制精度有限等缺点，无法满足当前实验室和实际工程中有机废气处理需求。因此，开发和设计一种在高效降解有机废气的前提下反应控制精度高、运行成本低、光能利用效率高的光催化反应装置具有重要现实意义。

发明内容

为克服背景技术中现有光催化反应装置及技术中的不足，本发明提供了一种基于高效利用太阳能实现光电转化，自动精确控制进气流量的可高效降解挥发性有机污染物的分布式光催化废气处理装置及其使用方法，从而实现降低光催化技术运行成本的目的。

本发明提供如下技术方案：

一种基于光电转化的分布式光催化废气处理装置，包括气路控制装置、与气路控制装置连接的分布式光催化反应器、与分布式光催化反应器连接的用于工艺参数监控的辅助装置；所述的分布式光催化反应器包括底部装有固定支架、内部装有夹套的反应器壳体，反应器壳体外包裹的太阳能光伏板，反应器壳体内部六根圆周分布的石英反应管，设置在分布式光催化反应器中心与太阳能光伏板相连的紫外光源，与太阳能光伏板相连的蓄电池，与紫外光源相连的应急交流电源接口；