TWM564480U - Processing system containing VOC gas - Google Patents

Abstract

本創作為一種含有VOC氣體的處理系統，尤其是涉及一種無需添加任何氧化劑、處理成本低的含有VOC氣體的處理系統。本系統利用納米級水泡***時產生的局部高溫高壓環境，打斷有機化合物的分子鍵，實現降解含有氣體中VOC的目的，該系統在降解VOC過程中不需要使用任何的氧化劑，全部的分解過程只需要水參與；且回收後的水可以在迴圈水裝置中，經過過濾等步驟重新參與含有VOC氣體的處理過程，無任何損耗；由於沒有其他氧化劑的參與，除了對環境和人體沒有影響外，也極大的減輕了排放者的處理負擔。

Description

含有VOC氣體的處理系統

本創作係有關一種含有VOC氣體的處理系統，尤其是涉及一種無需添加任何氧化劑、處理成本低的含有VOC氣體的處理系統。

VOC物質是指在常溫下容易揮發的有機物質的總稱，常見的有甲醛、甲苯和二甲苯等等。傳統的噴塗行業在製品噴塗過程中使用大量的硝基漆原輔材料，硝基漆原輔材料含有大量的機溶劑，尤其是二甲苯、甲苯、苯等高揮發性溶劑含有的芳香烴既有毒又易燃，且極易揮發到環境中，造成向大氣中排放了眾多VOC，污染大氣環境和危害人體健康。

有機化合物不僅對人體有刺激作用，而且其中不少對內臟有毒害作用，還有的是致突變物與致癌物。有機化合物中的烯烴和某些芳香烴化合物，在大氣中，在陽光的作用下，還可以和氮氧化物發生反應形成洛杉磯型的光化學煙霧或工業型光化學煙霧，造成二次污染。

中國專利CN01138636公開了一種含有VOC有機廢氣的處理設備與處理方法，該專利整合臭氧氧化技術與傳統濕式洗 滌技術、並利用氧化劑(尤其是雙氧水)來處理VOC廢氣，該種處理方式需要提供大量的雙氧水，處理成本較高，且吸入雙氧水蒸氣或霧對人體呼吸道有強烈性，眼直接接觸液體可致不可逆損傷甚至失明，操作過程中一旦有失誤會產生不可估量的影響。且該處理方式有時候需要對含有VOC的氣體進行重複處理，處理成本變高，處理效率低下，無形之中增加了企業的負擔。

本創作之目的之一為提供一種不需要任何氧化劑的含有VOC氣體的處理系統。

本創作之目的之二為提供一種提高處理效率的含有VOC氣體的處理系統。

本創作之目的之三為提供一種降低處理成本的含有VOC氣體的處理系統。

本創作之目的之四是提供一種可迴圈利用水的含有VOC氣體的處理系統。

為達上述目的，本創作係提供一種含有VOC氣體的處理系統，包括引風櫃、反應塔、迴圈水裝置及納米水泡裝置，所述的納米水泡裝置包括納米水泡增壓泵和納米水泡發生器，所述的納米水泡發生器通過納米水泡增壓泵連接迴圈水裝置，所述的納米水泡發生器依次設置有水流錐形入口、用於加速水流的增壓管、用於緩速水流的錐形擴散口、管壁上設計有空穴的紊流管和噴射納米級水泡的納米水泡噴口。

本創作的貢獻在於，提供了一種含有VOC氣體的處理系統，該系統由於納米水泡發生器的層數可根據情形確定，從進入引風櫃到反應塔排出只需要一次處理即可使含有VOC的氣體達到甚至低於排放標準；納米級水泡***從而對含有VOC的氣體中的有機化合物分子進行分解，不會對環境造成污染，也不需要使用任何的氧化劑，全部的分解過程只需要水參與；且回收後的水可以在迴圈水裝置中，經過過濾等步驟重新參與含有VOC氣體的處理過程，基本上沒有任何損耗；由於沒有其他氧化劑的參與，除了對環境和人體沒有影響外，也極大的減輕了排放者的處理負擔。

10‧‧‧引風櫃

20‧‧‧反應塔

30‧‧‧循環水裝置

40‧‧‧納米水泡增壓泵

50‧‧‧納米水泡發生器

51‧‧‧水流錐形入口

52‧‧‧增壓管

53‧‧‧錐形擴散口

54‧‧‧紊流管

55‧‧‧納米水泡噴口

60‧‧‧霧化泵

70‧‧‧水霧發生器

80‧‧‧負離子增氧裝置

90‧‧‧風機

圖1為本創作處理系統的結構示意圖。

圖2為本創作納米水泡發生器的剖面結構示意圖。

圖3為本創作負離子增氧裝置的電路示意圖。

以下係藉由特定的具體實施例說明本創作之實施方式，熟習此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本創作之其他優點與功效。

以下參照圖式說明本創作之實施例，應注意的是，以下圖式係為簡化之示意圖式，而僅以示意方式說明本創作之基本構想，遂圖式中僅例示與本創作有關之結構而非按照實際實施時之元件數目、形狀及尺寸繪製，其實際實施時各元件之型態、 數量及比例並非以圖示為限，可依實際設計需要作變化，合先敘明。

如圖1、圖2所示，本實施例的含有VOC氣體的處理系統，包括引風櫃10、反應塔20、循環水裝置30及納米水泡裝置，所述的納米水泡裝置包括納米水泡增壓泵40和納米水泡發生器50，所述的納米水泡發生器通過納米水泡增壓泵40連接迴圈水裝30，所述的納米水泡發生器50依次設置有水流錐形入口51、用於加速水流的增壓管52、用於緩速水流的錐形擴散口53、管壁上設計有空穴的紊流管54和噴射納米級水泡的納米水泡噴口55。納米水泡噴口噴出直徑為50~500納米的水泡。

進行含有VOC的氣體的處理時，首先通過引風櫃10將含有VOC的氣體引入到反應塔20內，由於引風櫃10的體積大於VOC廢氣的接駁口，使含有VOC氣體的氣流速度在引風櫃10內減慢，在引風櫃10內緩慢上升，這時，納米水泡增壓泵40從迴圈水裝置30內吸水並壓入到納米水泡發生器50內，當水進入到水流錐形入口51後，受壓並加速穿過增壓管52，隨後進入到錐形擴散口53時，水流突然減速，在紊流管54內形成紊流現象，紊流管54設計有微小空穴，在空穴的作用下使水流形成直徑為50-500納米的納米級水泡，納米級的水泡從納米水泡噴口55噴出，並與含有VOC的氣體混合。

由於納米級水泡具有以下特性，可以使得採用納米級水泡分解含有VOC的氣體成為得以實現： 首先，納米水泡迅速崩潰產生超聲波對液體分子擠壓，改變了介質原來的密度，使其增大；而在稀疏相位時，使液體分子稀疏，進一步離散，介質的密度減小。當用足夠大振幅的超聲波作用於液體介質時，在負壓相(即稀疏相)內，液體分子間的平均距離會超過使液體介質保持不變的臨界分子距離，液體介質就會發生斷裂，形成微泡，微泡進一步長大成為空化氣泡。這些氣泡一方面可以重新溶解於液體介質之中，也可能上浮並消失；另一方面，隨著聲場的變化而繼續長大，直到負壓達到最大值，在緊接著的壓縮過程中，這些空化氣泡被壓縮，其體形縮小，有的甚至影響超聲波降解有機物的因素。

納米級水泡迅速崩潰過程中，瞬間能產生4000K的高溫、50MPa高壓，持續數微秒後，熱點隨之冷卻，並伴隨有強烈的衝擊波和達100m/s速度的微射流。這些條件足以使有機物在納米級水泡內發生化學鍵斷裂、水相燃燒、高溫分解或自由基反應，為VOC的降解創造了一個極端的物理環境。

其次，當液體處於超聲場中時，壓力波形成高壓條件，足以打開結合力較強的化學鍵，使得水分子H₂O分解為-H和-OH自由基或者生成H₂O₂，產生的氧化性自由基擴散到水體中，再通過納米水泡的方式與VOC發生反應。

再次，納米級水泡在崩潰的瞬間，產生4000K的高溫。這種極端環境對揮發進入納米級水泡的有機氣體，及納米級水泡氣液介面處的有機物，有熱解斷鍵作用，使得VOC得到降解。

該裝置產生的納米級水泡的直徑為50~500納米，意味著同等品質的水可產生更多的納米級水泡，能更充分的與含有VOC的氣體混合，降解更為徹底。

實施例2

如圖1、圖2所示，本實施例對實施例1進行了進一步的改進，要求納米水泡噴口55噴灑納米級水泡的範圍覆蓋整個反應塔的橫截面。該種改進使得納米級水泡能充分的與含有VOC的氣體混合，最大程度上的降低氣體中的VOC含量。

實施例3

如圖1、圖2所示，本實施例對實施例2進行了進一步的改進，使納米水泡噴口55的朝向與含有VOC的氣體的氣流方向逆向。該種改進使含有VOC的氣體與納米級水泡對撞，減緩含有VOC氣體的氣流速度，延長納米級水泡與VOC的接觸時間，使反應時間更充分，提高反應效率，同時對撞使納米級水泡與含有VOC氣體之間形成渦流，增迦納米級水泡與VOC結合的成功率。

實施例4

如圖1、圖2所述，本實施例對實施例3進行了進一步的改進，納米水泡發生器50在反應塔20內設置2層，每層設置1個。該種改進還可根據最終排出反應塔20的氣體中VOC含量的多少來進行增減，如果排出的氣體中VOC含量高，則相應的增加一層，或者每層增加一個納米水泡發生器50；如果排出的氣體中VOC含量低，則相應的減少一層，直到排出氣體的VOC含量達標， 且不會造成納米水泡發生器50空轉為止。

實施例5

如圖1、2所示，本實施例中在反應塔內20設置有水霧發生器70，所述的水霧發生器70通過霧化泵60與迴圈水裝置30連接，所述的水霧發生器70朝含有VOC的氣體噴射水滴。本實施例的水霧發生器70增加了含有VOC氣體的濕度，如果VOC氣體中含有顆粒較大的固體粒子或分子團，則可直接在水霧發生器70的作用下增加固體粒子或者分子團的重量，使其從反應塔20中落入到迴圈水裝置30內。同時水霧發生器70朝含有VOC的氣體中噴射水滴，可使大量水分子附在VOC氣團分子表面，從而與納米級水泡更好的混合在一起，大大提高了納米級水泡在***分解過程中的效率。已通過實驗證明，在其它條件相同的情況下，加裝水霧發生器70比不裝水霧發生器70，分解含有VOC氣體的效率提高15%以上。

實施例6

如圖1、圖2所示，本實施例的反應塔20內設置有產生並噴射電子的負離子增氧裝置80。負離子增氧裝置80向反應塔20內噴射大量含負離子濃氧，從而生成空氣超氧負離子(O₂和O₃)，所產生的空氣超氧負離子很容易打斷烯烴、快烴類有機物的碳鏈結合鏈，因此，空氣超氧負離子與含有VOC的氣體混合後，加速了對VO氣體化合物的氧化分解速率。

實施例7

圖3所示，本實施例對負離子增氧裝置80進行了改進，所述的負離子增氧裝置還設置有EMI處理電路、雷擊保護電路和高低壓隔離電路。負離子增氧裝置80將輸入電能經EMI處理電路及雷擊保護電路處理後，通過脈衝式電路，過壓限流；高低壓隔離等線路升為交流高壓，然後通過特殊等級電子材料整流濾波後得到純淨的直流負高壓，將直流負高壓連接到碳元素製作的釋放端，利用直流脈衝高壓產生高電暈，高速地放出大量的電子(e-)。

實施例8

如圖1所示，本實施例還在反應塔20內增加了風機90，風機控制含有VOC氣體的氣流速度在9M/S。如果反應塔20內的氣流速度過慢，風機90可說明加快氣流速度，提高處理含有VOC氣體的速率。另外，不能使反應塔20內的氣流速度過快，如果過快會導致納米級氣泡還與VOC反應完成就已從反應塔20排出，達不到分解的目的。

實施例9

如圖1所示，本實施中的風機90為軸流風機。軸流風機可使含有VOC的氣體在反應塔20形成渦流，延長納米級水泡與VOC的接觸時間，保證含有VOC的氣體被分解，同時充分混合納米級水泡與含有VOC的氣體，提高二者之間結合的效率，最大程度的降低空氣中VOC的含量。本實施例中的迴圈水裝置30內剩餘有數種物質，首先是由小水滴直接負載掉落下來的固體粒子，該固體粒子在過濾等工藝後從迴圈水裝置30中排出；其次是已經分 解完成的VOC有化合物，分解完成後的VOC有機化合物已失去活性，對人體和環境沒有影響，在過濾等工藝後從迴圈水裝置30中排出；最後是未與納米級水泡來得及反應完成的有機化合物，由於落下來的水滴中仍然含有納米級水泡，因此這些納米級水泡在迴圈水裝置30中繼續與該有機化合物反應，直到分解完成，分解完成後經過過濾等工藝從迴圈水裝置30中排出。

雖然前述的描述及圖式已揭示本創作之較佳實施例，必須瞭解到各種增添、許多修改和取代可能使用於本創作較佳實施例，而不會脫離如所附申請專利範圍所界定的本創作原理之精神及範圍。熟悉本創作所屬技術領域之一般技藝者將可體會，本創作可使用於許多形式、結構、佈置、比例、材料、元件和組件的修改。因此，本文於此所揭示的實施例應被視為用以說明本創作，而非用以限制本創作。本創作的範圍應由後附申請專利範圍所界定，並涵蓋其合法均等物，並不限於先前的描述。

Claims (11)

1. 一種含有VOC氣體的處理系統，包括：引風櫃、反應塔、迴圈水裝置及納米水泡裝置，其特徵在於：所述的納米水泡裝置包括納米水泡增壓泵和納米水泡發生器，所述的納米水泡發生器通過納米水泡增壓泵連接迴圈水裝置，所述的納米水泡發生器依次設置有水流錐形入口、用於加速水流的增壓管、用於緩速水流的錐形擴散口、管壁上設計有空穴的紊流管和噴射納米級水泡的納米水泡噴口，所述的納米水泡噴口噴出直徑為50~500納米的水泡。
2. 如請求項1所述的處理系統，其中該納米水泡噴口噴灑納米級水泡的範圍覆蓋整個反應塔的橫截面。
3. 如請求項2所述的處理系統，其中該納米水泡噴口的朝向與含有VOC的氣體的氣流方向同向或者逆向。
4. 如請求項3所述的處理系統，其中該納米水泡發生器可在反應塔內設置二層，每層設置一個。
5. 如請求項1至4任一所述的處理系統，其中該納米水泡增壓泵的壓力為3~8KG/CM²。
6. 如請求項5所述的處理系統，其中該反應塔內設置有水霧發生器，該水霧發生器通過霧化泵與迴圈水裝置連接，所述的水霧發生器朝含有VOC的氣體噴射水滴。
7. 如請求項6所述的處理系統，其中該霧化泵的壓力為3-5KG/CM²。
8. 如請求項6所述的處理系統，其中該反應塔內設置有產生並噴射電子的負離子增氧裝置，所述的負離子增氧裝置還設置有EMI處理電路雷擊保護電 路和高低壓隔離電路。
9. 如請求項7所述的處理系統，其中該反應塔內設置有產生並噴射電子的負離子增氧裝置，所述的負離子增氧裝置還設置有EMI處理電路、雷擊保護電路和高低壓隔離電路。
10. 如請求項8所述的處理系統，其中該反應塔內安裝有風機，風機控制含有VOC氣體的氣流速度在5~12M/S，所述的風機為軸流風機。
11. 如請求項9所述的處理系統，其中該反應塔內安裝有風機，風機控制含有VOC氣體的氣流速度在5~12M/S，所述的風機為軸流風機。