[发明专利]一种用于VOCs非均相反应的间歇式光反应器及其应用

说明书

本发明公开了一种用于VOCs非均相反应的间歇式光反应器，在光照老化试验箱内包括石英反应器，所述石英反应器内设置多孔石英支架，负载环境介质的滤膜放置在所述的石英支架上；所述石英反应器设置液体进样口，其正下方设置盛放VOCs的凹槽；所述的间歇式光反应器还包括气源、包含蒸馏水的洗气室和气体混合器，气源、气体混合器分别连接至所述的石英反应器。还公开了一种基于所述装置进行环境介质介导的VOCs非均相反应的实验方法。本发明所述装置和方法，采用间歇式反应体系，能进行模拟大气颗粒物所介导的VOCs非均相光反应研究，实现环境因子的单一或复合性研究，且实验重复性好，质量平衡高。

技术领域

本发明属于大气非均相光催化和气相VOCs处理技术领域，涉及一种用于VOCs非均相反应研究的实验装置，具体涉及一种间歇式光反应器，以及该反应器在模拟挥发性有机污染物在大气中的降解、转化中的应用。

背景技术

挥发性有机化合物(Volatile organic compounds，简称VOCs)是大气臭氧(O₃)和二次有机气溶胶(SOA)的重要前体物，主要来源于人为源排放的石油炼制与石油化工、煤炭加工与转化等含VOCs原料的生产行业。主要包括以下几类：碳氢化合物，含氧有机化合物，有机卤化物，另外还有含氮、含硫有机化合物等。VOCs的大量排放是导致我国O₃浓度较快速增长的关键因素，是一大类可参与大气光化学反应的碳化合物。VOCs因其较强的光反应活性不仅直接参与到大气中众多复杂的非均相反应过程，如诱发O₃和雾霾的形成，加剧大气环境的恶化，进一步对大气空气质量产生严重影响。此外，因其具有一定的毒性效应还严重威胁着人类健康，产生各类急性、慢性疾病。

基于上述原因，世界各国均制订了各行业人为源VOCs的排放标准，且逐年更新。我国环保部门对各地方、各行业的VOCs的排放标准都制定了严格的放标准，并开始逐步推行一整套专属于我国的VOCs废气排放标准清单。

目前关于VOCs的处理方法已经从传统的处理技术，如吸附法、吸收法、燃烧法等逐步过渡到使用新型技术处理的层面，如膜分离、低温等离子体法、生物处理技术等。然而在实际处理过程，现有的处理技术并非能实现VOCs的完全清洁化处理，且由于VOCs的分子特性、化学反应活性易受环境条件(如温度，光照，湿度等)影响，在处理过程中还需要考虑到VOCs在“模拟大气”条件下可能会发生的转化和降解，因此对VOCs在气相环境中进行转化及降解的研究不仅能更加深入地认识VOCs在大气条件下所发生的降解及转化机制，而且能对实际VOCs的污染控制作出有效预期及判断，针对“逃逸”到气相中VOCs因处理不当在大气中可能引发的二次污染问题提供可行性控制方法。

然而现有对VOCs非均相反应的研究常受限于实验装置，且反应体系通常采用连续式非均相反应装置及对应的在线检测系统，在实验室中不可避免地由于VOCs的挥发特性，大大增加气相定量计算的实验误差，因此也无法保证体系达到较好的质量平衡。另外，连续式非均相反应体系无法实现较好的实验重现性，尤其是需要引入多变量(如温度，湿度，光照)研究时。此外，流动式的非均相反应装置在兼顾反应体系的温度、湿度及光照条件控制等方面无法做到准确控制，且投入成本较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于VOCs非均相反应的间歇式光反应器，用于解决VOCs非均相反应研究中采用连续式非均相反应装置存在的反应物易挥发，重复性差，复合环境因子研究难等问题。所述的实验装置能进行全面的VOCs非均相反应相关的研究。

本发明的另一个目的还在于提供所述的间歇式非均相光反应器的应用，即一种环境介质介导的VOCs非均相反应的实验方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：