[发明专利]一种红外加热催化降解VOCs气体的设备

说明书

本发明公开了一种红外加热催化降解VOCs气体的设备。本发明设备包括反应腔体和红外加热催化模块；红外加热催化模块设置在反应腔体中；所述红外加热催化模块包括红外灯管、以及垂直于腔壁安装的两块红外灯固定板和若干块催化剂板；所述催化剂板是以泡沫陶瓷作为载体，通过在载体上负载催化剂Pt‑RGO‑La/TiO₂获得；催化剂板设置在两红外灯固定板之间，红外灯固定板上安装有红外灯管。本发明利用红外作为加热源，加热质量高，加热速度快，介质损耗小，节能环保；本发明选取新型催化剂Pt‑RGO‑La/TiO₂，通过光和热的协同作用对VOCs实行催化，大大的提高了VOCs的降解效率，节省了能源的消耗。

技术领域

本发明涉及挥发性有机废气治理技术领域，特别涉及一种红外加热催化降解VOCs气体的设备。

背景技术

随着工业的不断发展，挥发性有机污染物的高效处理成为迫切需要解决的难题。挥发性有机污染物主要来自于工业生产方面，例如石油化工、炼油、油脂工业、造纸、合成材料等。挥发性有机物具有强烈的毒性及致癌性，并且容易与空气中的氮氧化物等发生化学反应，最终破坏大气环境，影响人类的生存家园及生活质量。目前常用的VOCs处理技术有催化燃烧法、冷凝法、吸收法、吸附法和生物处理法等等。

光催化降解技术以其高效、深度降解和无二次污染等特点受到各国关注。目前大多数光催化技术仅在紫外光下进行，紫外光仅占所接收太阳能的4％左右，占太阳能44％的红外光如何高效的利用，成为近年来的热门研究。研究发现，利用镧系离子掺杂上转换纳米材料/半导体复合制成的近红外光催化剂，可以在红外光的条件下催化有机物。可是，近红外光能转移上转换过程的效率，很大程度上受到980nm处非常窄的光吸收带和激发能的快速损耗的限制，导致催化效率不高。另外，红外辐射能在辐射源与被加热物体之间以光速行进传播，介质损耗小，具有较高的加热速度与较高的加热质量。石墨烯基复合材料可作为红外光子吸收材料，具有光热效应潜力，因此利用红外光的光热响应进行热催化降解VOCs成为可能。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种新型红外加热降解VOCs的设备。采用本发明设备，可实现对VOCs气体的高效、快速降解。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明提供一种红外加热催化降解VOCs气体的设备，其包括进气口、反应腔体、均流板、红外加热催化模块和出气口；其中：进气口、出气口分别设于位于反应腔体的两端，均流板设置在反应腔体内的靠近进气口处，均流板后为红外加热催化模块；所述红外加热催化模块中包括红外灯管、以及垂直于腔壁安装的两块红外灯固定板和若干块催化剂板；所述催化剂板是以泡沫陶瓷作为载体，通过在载体上负载催化剂Pt-RGO-La/TiO₂获得；催化剂板设置在两红外灯固定板之间，红外灯固定板上安装有红外灯管，有机废气通过进气口，经过均流板进入反应腔体后经过红外加热催化模块，最后由出气口排出。

本发明中，反应腔体呈卧式。

本发明中，反应腔体安装在底座上。

本发明中，红外灯管产生的红外线波长为800nm。

本发明中，催化剂板的制备方法包括如下步骤：

(1)镧系离子掺杂TiO₂的制备：将TiCl₄溶于乙醇中，按照Ti和La的摩尔比为1:0.01～1:0.03，在不断搅拌下加入LaCl₃,得到透明的溶胶，之后继续搅拌20～30小时，老化若干天得到凝胶，再将所得凝胶焙烧，得镧系离子掺杂TiO₂；