CN210964631U - 一种去除VOCs的高效可再生吸附光催化反应模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种去除VOCs的高效可再生吸附光催化反应模块，包括多组废气净化管路单元，多组废气净化管路单元结构相同且并行设置；单组废气净化单元包括沿废气走向依次通过管道相连接的进气端负压装置、进气阀、废气净化单元、出气阀以及出气端负压装置；所述废气净化单元和出气阀之间的管道上通过支管连接有添加剂投放装置，所述添加剂投放装置用于向废气净化单元内投放添加剂，以提高光催化再生吸附剂的再生效率；所述支管上串接有调节阀；每组废气净化管路单元上的所述第一进气端负压装置的进气端设有进气支管，多个进气支管通过进气总管与废气管连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及空气净化技术领域，具体为一种去除VOCs的高效可再生吸附光催化反应模块。
背景技术
随着我国社会和经济的不断发展，大气污染愈发严重。目前，挥发性有机化合物（VOCs）治理已成为我国三大区域大气污染治理的核心内容。VOCs是指在常压下，任何沸点低于250℃的有机化合物，或在室温（25℃）下饱和蒸气压超过133.32Pa，以气态分子的形态排放到空气中的所有有机化合物的总称。对环境及人类健康造成了极大的危害，其具有多重环境效应，能与大气中的二氧化硫、氮氧化物、颗粒物及其他氧化剂发生反应，生成臭氧、光化学烟雾等二次污染物；且大多数VOC具有生物毒性，其中的一部分还具有三致效应。开发出高效稳定的VOCs净化设备具有重要的实际意义。目前，关于VOCs的主要处理方法有吸附法、溶剂吸收法、光催化法、低温等离子体法、催化氧化法、焚烧法和生物处理法等。这些方法单一使用存在净化对象单一、降解效率低、易吸附饱和及产生二次污染等问题，且部分设备占地较大，投资较高。将吸附技术和光催化技术相结合，利用吸附剂和光催化剂的协同作用，能够发挥各自的优势，协同快速净化空气，能够较好的解决以上问题。
吸附-光催化法是将光催化剂以一定形式负载至吸附剂基材上，制得的固定化复合体在一定波长光线照射下降解气相有机物，该方法通过吸附剂对目标污染物的富集、浓缩作用提高了光催化剂与有机污染物的碰撞几率，解决了光催化技术在处理低浓度有机污染物时催化效率低的问题；同时，光催化剂能将吸附剂基材吸附的污染物不断分解并最终矿化为CO2和H2O，实现了吸附剂基材的原位再生，解决了吸附材料易达到饱和吸附而失活及脱附再生时可能造成二次污染的问题，另外，将光催化材料固定在吸附剂基材上，操作简单，能够连续使用，便于回收再利用。
CN208431874U公开了一种低浓度甲醛空气净化器，这种净化器采用活性炭吸附、光催化降解、低温等离子多技术联用。空气通过活性炭过滤网的吸附和光催化降解作用，使粉尘、甲醛等污染物和细菌得到有效去除。永磁体的加入增加了电子的能量，能够产生更多的等离子体，从而提高了去除有害气体的效率，特别是对去除低浓度甲醛等污染物具有显著的效果。
CN205095654U公开了一种复合吸附光催化装置，包括外壳、进气口、吸附单元、紫外线灯、防爆灯罩和金属网罩，所述外壳顶部设有出气口，底部设有进气口，内部设有吸附单元和紫外线灯，所述金属网罩罩在防爆灯罩外，所述金属网罩表面均匀涂布有二氧化钛。
CN203829903U公开了一种用于处理有机废气的可开启幕帘式吸附-光催化反应器，在反应器箱体内沿气流方向垂直安装有多级可开启式吸附光催化幕帘，并通过幕帘固定装置安装在箱体内壁上，同时在所述箱体的内壁通过灯管卡固定有多根紫外灯管，所述箱体的外部设有电路板可控制紫外灯的开启与关闭；可开启式吸附光催化幕帘与幕帘轴相连并固定在一起，由步进电动机控制，可实现幕帘的开启与闭合。有机废气进入反应器后利用活性炭纤维的高吸附性对有机废气进行吸附富集，当废气经过第一级幕帘一段时间后，步进电动机开启使第一级幕帘做90°运动，开启内壁紫外灯，通过紫外光的照射使富集在活性炭纤维上的有机物发生光催化反应，对其氧化降解，同时使活性炭纤维再生。
上述现有技术未将光催化剂负载至吸附剂，由于将吸附区与光催化区隔离开，使得光催化效率低，吸附剂易失活；吸附-光催化联用的技术吸附剂再生时间长，再生效率低，设备占地较大，能耗较高。
实用新型内容
针对上述技术问题，本实用新型提出一种去除VOCs的高效可再生吸附光催化反应模块，能实现负载光催化剂的吸附剂的高效原位再生。一方面，通过将光催化剂负载到吸附剂上，提高其降解VOCs的能力以及回收再利用的可能性，另一方面，将一部分处理后的洁净空气内循环，通过臭氧发生装置或双氧水雾化装置或气体干燥装置，强化对吸附剂的光催化再生，减少水分对于再生效果的干扰，实现负载有光催化剂的吸附剂高效原位再生。
为了实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种去除VOCs的高效可再生吸附光催化反应模块，包括：多组废气净化管路单元，多组废气净化管路单元结构相同且并行设置；
单组废气净化单元包括沿废气走向依次通过管道相连接的进气端负压装置、进气阀、废气净化单元、出气阀以及出气端负压装置；
所述废气净化单元包括反应器本体、填充在所述反应器本体内部负载有光催化剂的吸附剂、以及安装在反应器本体外部的紫外光发生器；
所述废气净化单元和出气阀之间的管道上通过支管连接有添加剂投放装置，所述添加剂投放装置用于向废气净化单元内投放添加剂，以提高光催化再生吸附剂的再生效率；所述支管上串接有用于对所述添加剂的添加量进行调控的调节阀；
每组废气净化管路单元上的所述第一进气端负压装置的进气端设有进气支管，多个进气支管通过进气总管与废气管连接。
所述光催化剂为纳米二氧化钛。
所述吸附剂为煤基活性炭、活性碳纤维、沸石分子筛中的一种。
所述进气端负压装置和出气端负压装置上分别设有对负压力进行调节的负压力控制单元。
所述进气端负压装置和出气端负压装置均为风机。
所述调节阀为电动调节阀。
有益效果：
本实用新型利用固化有光催化剂的吸附材料对VOCs进行吸附和降解，最大限度的利用了吸附剂的吸附能力和光催化剂的光催化能力，吸附VOCs的同时光催化降解部分VOCs，以吸附剂的吸附特性增加了光催化剂与VOCs的接触几率，增强了光催化降解VOCs的效率；光催化剂不断将VOCs降解为CO2和H2O，一定程度延长了吸附剂的失活时间。
另外，将洁净的处理后的空气与O3或H2O2或干燥剂混合后内循环用于失活催化剂与吸附剂的再生，少量氧化剂的加入可以增强光催化处理脱附后的VOCs的能力，少量干燥剂的加入一定程度上可以减少水蒸汽与目标污染物之间的竞争吸附，增加了催化剂的光催化活性，保证了再生的效率，缩短了吸附剂与光催化再生的时间。
此外，本实用新型尺寸可控，具体处理能力可控，适用于VOCs治理领域，也可作为预处理模块或最终净化模块与其他技术联用。
附图说明
图1为本实用新型去除VOCs的高效可再生吸附光催化反应模块的结构示意图；
其中，1-第一废气净化单元，2-第二废气净化单元，111-第一进气端负压装置，3-第一进气端负压装置控制单元，4-第一进气阀，5-紫外灯管，6-第一调节阀，7-第一添加剂投放装置，8-第一出气阀，9-第一出气端负压装置控制单元，10-废气室，11-废气进气穿孔板，112-第一出气端负压装置，211-第二进气端负压装置，23-第二进气端负压装置控制单元，24-第二进气阀，26-第二调节阀，27-第二添加剂投放装置，28-第二出气阀，29-第二出气端负压装置控制单元，212-第二出气端负压装置，21-洁净空气出气穿孔板，20-洁净空气室。
具体实施方式
为了更好的理解本实用新型，下面结合实施例进一步阐明本实用新型的内容，但本实用新型内容不仅仅局限于下面的实施例。
一种去除VOCs的高效可再生吸附光催化反应模块，包括：多组废气净化管路单元，多组废气净化管路单元结构相同且并行设置；
单组废气净化单元包括沿废气走向依次通过管道相连接的进气端负压装置、进气阀、废气净化单元、出气阀以及出气端负压装置；
所述废气净化单元包括反应器本体、填充在所述反应器本体内部负载有光催化剂的吸附剂、以及安装在反应器本体外部的紫外光发生器；
所述废气净化单元和出气阀之间的管道上通过支管连接有添加剂投放装置，所述添加剂投放装置用于向废气净化单元内投放添加剂，以提高光催化再生吸附剂的再生效率；所述支管上串接有用于对所述添加剂的添加量进行调控的调节阀；
每组废气净化管路单元上的所述第一进气端负压装置的进气端设有进气支管，多个进气支管通过进气总管与废气管连接。
本实用新型所述的去除VOCs的高效可再生吸附光催化反应模块的工作方法，多组废气净化管路单元中有一组净化废气时，至少有另外一组废气净化管路单元进行吸附剂的再生。
所述模块包括两组废气净化管路单元，分别是第一废气净化管路单元和第二废气净化管路单元，其中，所述第一废气净化管路单元包括：第一进气端负压装置111、第一进气阀4、第一废气净化单元1、第一出气阀8、第一出气端负压装置112、第一调节阀6以及第一添加剂投放装置7。
所述第二废气净化管路单元包括：第二进气端负压装置211、第二进气阀24、第二废气净化单元2、第二出气阀28、第二出气端负压装置212、第二调节阀26以及第二添加剂投放装置27。
本实用新型一种去除VOCs的高效可再生吸附光催化反应模块的工作方法是：
第一进气端负压装置开启，第一进气端负压装置中气流的方向与废气进入的方向一致，废气经过第一进气阀进入第一废气净化单元，经过紫外光发生器的照射，废气被吸附与光催化协同降解，处理后的洁净空气，经过第一出气阀排出，此时，第一调节阀关闭，第一出气阀开启，第一出气端负压装置关闭，第一废气净化单元执行净化废气的功能；
与此同时，第二出气端负压装置开启，第二出气端负压装置中气流的方向与废气进入的方向相反，且其负压力小于进气端负压装置，第二调节阀开启，添加剂投放装置通过第二调节阀与通过第二出气阀的洁净空气混合进入第二废气净化单元，在紫外光发生器的照射下，进行吸附剂与光催化剂的再生，此时，第二进气阀开启，第二进气端负压装置关闭，第二废气净化单元执行吸附剂的光催化再生功能，再生后产生的废气与原有废气混合后再次进入第一废气净化单元处理；
一定时间后，两个废气净化单元的功能互换，其操作步骤与上述相同。
实施例1
如图1所示，一种去除VOCs的高效可再生吸附光催化反应模块，
1、两组净化单元分别由两根石英玻璃制得的方形反应器组成，反应器内填充负载有纳米TiO2的煤基活性炭，在各方形反应器之间总计安装4根254nm的紫外灯灯管；
2、将甲醛含量为1.0ppm的空气以5mL/min的流速通入反应模块；第一进气端负压装置控制单元3控制第一进气端负压装置111开启，第二进气端负压装置控制单元23控制第二进气端负压装置211关闭，废气进入第一净化单元，在吸附与光催化的协同作用下，甲醛去除率在90%以上，第一调节阀6关闭，第一出气端负压装置控制单元9控制第一出气端负压装置112关闭，第二出气端负压装置控制单元29控制第二出气端负压装置212关闭，第二出气阀28关闭，第二调节阀26关闭，第二进气端负压装置控制单元23控制第二进气端负压装置关闭；
3、运行一段时间后，第二净化单元按照上述方式开启，执行气体净化功能；此时第一进气端负压装置控制单元3控制第一风机111关闭，第一出气端负压装置控制单元9控制第一出气端负压装置112开启，抽取一定量的洁净空气，第一调节阀6开启，臭氧发生器7产生臭氧与洁净空气混合进入第一净化单元，进行吸附剂与光催化剂的再生。
4、继续运行一段时间，重复上诉运行流程，第一净化单元执行净化功能，第二净化单元执行吸附剂与催化剂再生功能。处理过程中，对甲醛的处理效果较好，催化剂和吸附剂的再生效果好，能持续运行较长时间。
实施例2
一种去除VOCs的高效可再生吸附光催化反应模块
1、将例1中两组净化单元分别增加至四根普通玻璃制得的方形反应器，反应器内填充负载有纳米TiO2的煤基活性炭，在各方形反应器间总计安装10根365nm的紫外灯灯管，
2、将甲醛含量为1.0ppm的空气以5mL/min的流速通入反应模块，按例1的运行方式运行整个高效可再生吸附光催化反应模块，甲醛去除率在95%以上，催化剂和吸附剂再生效果好，能持续运行较长时间。
实施例3
一种去除VOCs的高效可再生吸附光催化反应模块
1、反应模块中净化单元方形反应器和紫外灯管的布置与例2相同，方形反应器内填充负载有纳米TiO2的沸石分子筛。
2、将苯、甲苯、二甲苯含量为100ppm的混合气体以5mL/min的流速通入反应模块。第一净化单元执行净化功能时，模块运行方式与例1相同，对苯、甲苯、二甲苯的去除率在95%以上；
3、运行一段时间后，第二净化单元执行气体净化功能，运行方式与例1相同；此时，第一净化单元进行吸附剂与光催化的再生，第一进气端负压装置控制单元3控制第一风机111关闭，第一出气端负压装置控制单元9控制第一出气端负压装置112开启，抽取一定量的洁净空气，第一调节阀6开启，双氧水雾化器7产生一定浓度的双氧水与洁净空气混合进入第一净化单元，进行吸附剂与光催化剂的再生。
4、继续运行一段时间，重复上诉运行流程，第一净化单元执行净化功能，第二净化单元执行吸附剂与催化剂再生功能。处理过程中，对苯、甲苯、二甲苯的处理效果好，去除率在95%以上，催化剂和吸附剂的再生效果好，能持续运行较长时间。
Claims (7)
1.一种去除VOCs的高效可再生吸附光催化反应模块，其特征在于，包括：多组废气净化管路单元，多组废气净化管路单元结构相同且并行设置；
单组废气净化单元包括沿废气走向依次通过管道相连接的进气端负压装置、进气阀、废气净化单元、出气阀以及出气端负压装置；
所述废气净化单元包括反应器本体、填充在所述反应器本体内部负载有光催化剂的吸附剂、以及安装在反应器本体外部的紫外光发生器；
所述废气净化单元和出气阀之间的管道上通过支管连接有添加剂投放装置，所述添加剂投放装置用于向废气净化单元内投放添加剂，以提高光催化再生吸附剂的再生效率；所述支管上串接有用于对所述添加剂的添加量进行调控的调节阀；
每组废气净化管路单元上的第一进气端负压装置的进气端设有进气支管，多个进气支管通过进气总管与废气管连接。
2.根据权利要求1所述的去除VOCs的高效可再生吸附光催化反应模块，其特征在于，所述光催化剂为纳米二氧化钛。
3.根据权利要求1所述的去除VOCs的高效可再生吸附光催化反应模块，其特征在于，所述吸附剂为煤基活性炭、活性碳纤维、沸石分子筛中的一种。
4.根据权利要求1所述的去除VOCs的高效可再生吸附光催化反应模块，其特征在于，所述添加剂为O3或H2O2或干燥剂。
5.根据权利要求1所述的去除VOCs的高效可再生吸附光催化反应模块，其特征在于，所述进气端负压装置和出气端负压装置上分别设有对负压力进行调节的负压力控制单元。
6.根据权利要求1所述的去除VOCs的高效可再生吸附光催化反应模块，其特征在于，所述进气端负压装置和出气端负压装置均为风机。
7.根据权利要求1所述的去除VOCs的高效可再生吸附光催化反应模块，其特征在于，所述调节阀为电动调节阀。
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| CN201921179791.3U CN210964631U (zh) | 2019-07-25 | 2019-07-25 | 一种去除VOCs的高效可再生吸附光催化反应模块 |
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|---|---|---|---|---|
| CN110302667A (zh) * | 2019-07-25 | 2019-10-08 | 江苏中科睿赛环境工程有限公司 | 一种去除VOCs的高效可再生吸附光催化反应模块及其工作方法 |
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2019
- 2019-07-25 CN CN201921179791.3U patent/CN210964631U/zh active Active
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