[发明专利]一种电-光-热协同光催化材料净化含尘废气的装置和应用方法

说明书

本发明涉及一种电‑光‑热协同光催化材料净化含尘废气的装置和应用方法，属于环境保护技术领域。本发明通过高压直流电源放电产生电晕放电区域，废气中的粉尘和污染废气（SO₂、H₂S、COS、挥发性有机物VOCs、CS₂、NOx、CH₃SH、PH₃、HCN、C₄H₄S等气态污染物）通过电晕放电区域时在高压电场下被电离后产生的负离子相结合而带上负电，在电场作用下向接地极移动，废气中的粉尘从而在接地极上被捕集，然后因为重力落到粉尘收集区内，最后从出灰口排出；而污染废气在电晕放电区域和接地极附近将被高能粒子、活性物质和高温热降解分解转化，然后到达催化反应区域进一步被净化，净化后的气体从出气口排出。本发明具有高效节能、适用范围广、结构简单等特点。

技术领域

本发明涉及一种电-光-热协同光催化材料净化含尘废气的装置和应用方法，属于环境保护技术领域。

背景技术

近年以来，空气污染的现象越来越严重，人们对于空气污染问题的关心程度也与日俱增，工业尾气更是空气污染物的一项主要来源。工业尾气，如焦炉煤气，黄磷尾气、水煤气等含有SO₂、H₂S、COS、挥发性有机物VOCs、CS₂、NOx、CH₃SH、PH₃、HCN、C₄H₄S、Hg等有毒有害气体。

SO₂是一种最常见的大气污染物，也是酸雨的主要成因之一。大气中二氧化硫浓度在400-500ppm时人会出现溃疡和肺水肿直至窒息死亡。噻吩（C₄H₄S）主要存在于原油以及其分馏得到的有机化合物中，由于噻吩的沸点为84℃，因此一般情况下噻吩为液态，但在工业生产中，很多工段的操作温度大于84℃，所以噻吩也经常以气态污染物的形式存在。噻吩气体的阈值很低，只有0.00056 ppm，会刺激呼吸粘膜，引起身体兴奋痉挛，对造血系统也有毒性作用。噻吩不仅会腐蚀设备而且燃烧产物会对环境造成严重污染。羰基硫（COS）通常状态下为有臭鸡蛋气味的无色气体，对环境污染和工业生产也会产生很大的危害。

粉尘颗粒物对大气的污染亦是我国空气污染存在的一大问题。粉尘的存在不仅会磨损工业生产设备，减少设备使用寿命，影响产品质量，而且未经处理的含尘气体排入空气还会造成环境污染，会引起雾霾等环境污染行为，对人体健康造成威胁。此外，并且大气中的粉尘与有害气体有协同作用。比如当大气中二氧化硫浓度大于0.21ppm，烟尘浓度大于0.3mg/L，可使呼吸道疾病发病率增高，慢性病患者的病情迅速恶化。

直流电晕放电技术是一种新型的产生电晕放电等离子体的方法，其原理是通过直流电晕放电产生大量高能电子和活性物质，通过高能电子的撞击和活性物质的作用将气态污染物分解转化，从而实现对工业废气中的气态污染物的净化。相较于介质阻挡放电等离子体法其电场方向稳定，对气体中的粉尘具有很好的捕集效果。

自70年代光催化反应被发现以来，利用光催化反应对大气中有毒有害气体进行净化的研究就一直延续到今。光催化作用原理是如TiO₂等光催化剂在受到一定波长的光线照射后，价带中的电子会被激发到导带，从而价带上产生电子空穴，电子空穴具有很强的氧化能力，可以对气体污染物进行氧化从而使其降解。