本實(shí)用新型涉及環(huán)境污染廢氣治理設(shè)備領(lǐng)域，尤其是一種電解法處理二甲苯廢氣的固定床反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
二甲苯廢氣是典型的揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs），它主要來源于噴漆、印刷、涂料、制藥等化工行業(yè)和垃圾、污水、廢料池等場所。其較強(qiáng)的揮發(fā)性，使得這類氣體在生產(chǎn)及使用過程中，大量地?fù)]發(fā)到大氣中，對刺激人體、動(dòng)物的感覺器官，甚至對神經(jīng)系統(tǒng)、造血功能、生殖等器官造成不同程度的毒性影響。因此，對二甲苯廢氣的治理是十分必要的。
目前工業(yè)上處理二甲苯廢氣的技術(shù)主要分為降解處理技術(shù)和回收利用技術(shù)兩類。降解技術(shù)主要包括燃燒法、光分解法、生物法等，回收技術(shù)主要包括吸附法、吸收法和膜分離法等，但二甲苯廢氣無太大回收意義。燃燒法是通過高溫燃燒，將有機(jī)廢氣氧化為CO2和H2O的方法，使用催化劑可有效降低燃燒溫度，燃燒法具有處理效果好，無二次污染的特點(diǎn)，但其缺點(diǎn)為運(yùn)行費(fèi)用過高；光分解法具有設(shè)備占地小、操作簡單、無二次污染等特點(diǎn)，但其處理效果較差，只能針對低濃度、小風(fēng)量廢氣；生物法利用微生物在好氧條件下對污染物的降解，其特點(diǎn)運(yùn)行成本低、處理效果好，但其設(shè)備占地面積較大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的目的是為了解決上述技術(shù)的不足而提供一種能對二甲苯廢氣進(jìn)行高效處理且占地面積小的電解法處理二甲苯廢氣的固定床反應(yīng)器。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的一種電解法處理二甲苯廢氣的固定床反應(yīng)器，包括反應(yīng)器本體，反應(yīng)器本體內(nèi)部為電解室，在反應(yīng)器本體上設(shè)置有進(jìn)氣口、排氣口、出水口，在電解室的上端設(shè)置有噴淋系統(tǒng)，在噴淋系統(tǒng)下方的電解室內(nèi)設(shè)置有電極板，所述的電極板包括陽極板和陰極板，在電極板的底部設(shè)置承托網(wǎng)，在承托網(wǎng)上設(shè)置固定床，固定床的下部為承托層，固定床的上部為催化劑，催化劑位于承托層上；所述的電極板通過導(dǎo)線管與反應(yīng)器本體的外部電源連接。其中反應(yīng)器各零部件無特殊說明均采用不銹鋼材質(zhì)；反應(yīng)器本體采用不銹鋼板制作而成；
作為優(yōu)化，所述的進(jìn)氣口、出水口均位于反應(yīng)器本體的底部；所述的排氣口位于反應(yīng)器本體的頂部。其中進(jìn)氣口為管道形式，廢氣自反應(yīng)器底部進(jìn)入；
所述的電解室內(nèi)設(shè)置電極板，以卡槽的形式固定于反應(yīng)器內(nèi)，其中陽極板采用具有釕、銥、鉭等稀土元素鍍層的鈦板，陰極板可采用鈦板、石墨板或不銹鋼板等材料，電極板間距為200-2000cm，極板厚度為1-5mm，電極板組數(shù)為1-2組，卡槽采用玻璃鋼、聚四氟乙烯或UPVC材質(zhì)，避免電解過程腐蝕的同時(shí)與反應(yīng)器絕緣，外部電源和電極板上的導(dǎo)線之間通過導(dǎo)線管連接，外部電源為恒壓直流電源，電極板底部設(shè)置承托網(wǎng)，固定床置于承托網(wǎng)上，固定床下部為承托層，承托層起到承托和布?xì)庾饔茫呋瘎┲糜诔型袑由希?/p>
優(yōu)選的是，所述的電解室的水平截面為矩形，高徑比為3-12，所述的陽極板采用銥鉭鍍層的鈦板，陰極板采用不銹鋼板，極板間距為400-1000cm，卡槽采用聚四氟乙烯材質(zhì)，導(dǎo)線管采用PVC材質(zhì)，承托網(wǎng)網(wǎng)孔直徑為5-8mm，承托層采用粒徑為8-12mm礫石，承托層填充度為5-20%，催化劑為球狀，球體直徑為3-5mm，催化劑填充度為30%-80%；
所述的噴淋系統(tǒng)設(shè)于電解室頂端，包括進(jìn)水管和噴頭，噴頭直接設(shè)置在進(jìn)水管上，進(jìn)水管自反應(yīng)器側(cè)面橫向進(jìn)入電解室，噴頭采用下垂型噴頭，噴淋水為含有一定濃度硫酸鈉的鹽水；
優(yōu)選的是，所述的進(jìn)水管為PPR材質(zhì)，噴頭為鈦合金材質(zhì)，噴頭濺水盤與催化劑頂部間高差為200-1000mm，噴頭數(shù)設(shè)2-8個(gè)，噴淋水含鹽量為200-10000mg/L；
所述的排氣口，在噴淋系統(tǒng)上方，包括集氣罩和排氣管，集氣罩采用玻璃鋼材質(zhì)，集氣罩頂部高度與濺水盤高差為25-100mm，排氣管設(shè)于集氣罩頂部，處理后廢氣經(jīng)排氣管排出；
所述的出水口，設(shè)于進(jìn)氣口下部，包括出水管和集水槽，集水槽直接匯集電解室留下的噴淋水，出水管設(shè)于集水槽底部，將匯集的噴淋水排出。
所述的催化劑，是以納米Mn/Ti材料和粉末活性炭為主要成分的，通過粘合成型制備為電解法處理二甲苯廢氣的催化劑；
優(yōu)選的是，所述的催化劑成型為球體，直徑為3-5mm，納米Mn/Ti材料中活性組分為MnO2和TiO2，活性組分摩爾比為Ti：Mn=（10-200）:（5-100），納米Mn/Ti材料與活性炭質(zhì)量比為（10-50）：（50-90）；
本實(shí)用新型將催化電解技術(shù)應(yīng)用于處理二甲苯廢氣的反應(yīng)器中，以固定床形式將催化劑置于電解槽內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了電解技術(shù)處理二甲苯廢氣的可行性；其應(yīng)用表現(xiàn)于：廢氣自反應(yīng)器底部進(jìn)入，經(jīng)過承托層布?xì)饩鶆蜻M(jìn)入催化層，廢氣經(jīng)過催化層時(shí)，揮發(fā)性的污染物被吸附于催化劑表面及內(nèi)部孔道內(nèi)，噴淋水撒到催化劑上，使催化劑層的電阻大幅降低，在電極通電條件下，通過靜電感應(yīng)使催化劑帶電，每個(gè)催化劑顆粒均形成微小的原電池，被吸附的污染物在催化劑表面及內(nèi)部孔道內(nèi)通過電解作用被降解；相比光催化技術(shù)和等離子技術(shù)，其固定床巨大的面體比協(xié)同活性組分的催化效能極大的提高了反應(yīng)速率和電流效率，使二甲苯廢氣可在反應(yīng)器內(nèi)高效的降解；
本實(shí)用新型將催化電解技術(shù)應(yīng)用于處理二甲苯廢氣的固定床反應(yīng)器內(nèi)，主要反應(yīng)機(jī)制為“吸附-電解”的循環(huán)反應(yīng)過程，詳細(xì)反應(yīng)機(jī)制如下：（1）吸附體系納米Mn/Ti雙金屬復(fù)合型材料，以模板劑作為結(jié)構(gòu)引導(dǎo)，使金屬晶體生長于一定的骨架結(jié)構(gòu)中，材料具有一定的空間結(jié)構(gòu)，活性炭自身可作為吸附材料使用，兩者均具有巨大的比表面積，內(nèi)部孔道發(fā)達(dá)，吸附性能極佳，吸附容量大，廢氣中污染物經(jīng)過催化層時(shí)可被完全吸附；（2）電解體系：經(jīng)過噴淋水的濕潤，催化劑層電阻極大的降低，電極板通電后，通過靜電感應(yīng)使催化劑顆粒帶電，形成微小原電池，被吸附在催化劑表面及內(nèi)部孔道的污染物直接被電解，通過得失電子發(fā)生氧化還原反應(yīng)而降解；水在陰極得電子與氧發(fā)生反應(yīng)生成強(qiáng)氧化性·OH，·OH間接氧化污染物；（3）催化劑體系：；Mn和Ti兩種金屬氧化物具有協(xié)同作用，在通電條件下，水和氧在催化劑表面可快速生成·OH對污染物進(jìn)行氧化，在電場作用下，TiO2外圍電子軌道電子發(fā)生躍遷，在TiO2表面形成電子“空穴”，“空穴”具有極強(qiáng)的氧化性，可間接氧化污染物。
本實(shí)用新型所得到的一種電解法處理二甲苯廢氣的固定床反應(yīng)器，具有設(shè)備占地小，處理效果佳，運(yùn)行成本低，無二次污染等特點(diǎn)。
附圖說明
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
實(shí)施例1：
如圖1所示，本實(shí)施例描述的一種電解法處理二甲苯廢氣的固定床反應(yīng)器，包括反應(yīng)器本體1、進(jìn)氣口6、電解室2、排氣口3、噴淋系統(tǒng)4、出水口5、固定床9和催化劑92，反應(yīng)器各零部件無特殊說明均采用不銹鋼材質(zhì)，避免腐蝕；所述進(jìn)氣口6為管道形式，廢氣自反應(yīng)器底部進(jìn)入；所述的電解室2的水平截面為矩形，高徑比為8，內(nèi)設(shè)置電極板7，以卡槽的形式固定于反應(yīng)器內(nèi)，其中陽極板采用銥、鉭鍍層的鈦板，陰極板采用鈦板，極板間距為1000mm，極板厚度為2mm，電極組數(shù)為1組，卡槽采用聚四氟乙烯材質(zhì)，避免電解過程腐蝕的同時(shí)與反應(yīng)器絕緣，外部電源和電極板7的導(dǎo)線之間通過PVC材質(zhì)導(dǎo)線管10連接，外部電源為220V恒壓直流電源，電極板7底部設(shè)置承托網(wǎng)8，網(wǎng)孔直徑為7mm，固定床9置于承托網(wǎng)8上，固定床9下部用粒徑為10mm的礫石作為承托層91，承托層91起到承托和布?xì)庾饔?，固定?的上部為催化劑92，催化劑92置于承托層91上，承托層91填充度為電解室2的5%，催化劑92層填充度為電解室2的80%；所述的噴淋系統(tǒng)4設(shè)于電解室2頂端，包括進(jìn)水管41和噴頭42，其中進(jìn)水管41為PPR材質(zhì)，噴頭42為鈦合金材質(zhì)，進(jìn)水管41自反應(yīng)器側(cè)面橫向進(jìn)入電解室2，噴頭42直接安裝于進(jìn)水管41上，噴頭42濺水盤與催化劑92頂部間高差為400mm，噴頭42采用下垂型噴頭42，平行布置3個(gè)噴頭42，噴淋水為含有500mg/L硫酸鈉的鹽水；
所述的排氣口3，在噴淋系統(tǒng)4上方，包括集氣罩和排氣管，集氣罩采用玻璃鋼材質(zhì)，集氣罩頂部與噴頭42濺水盤高差為50mm，排氣管設(shè)于集氣罩頂部，處理后廢氣經(jīng)排氣管排出；所述的出水口5，設(shè)于進(jìn)氣口6下部，包括出水管和集水槽，集水槽直接匯集電解室2留下的噴淋水，出水管設(shè)于集水槽底部，將匯集的噴淋水排出。所述的催化劑92，是以納米Mn/Ti材料和粉末活性炭為主要成分的，納米Mn/Ti材料中活性組分為MnO2和TiO2，活性組分摩爾比為Ti：Mn=20:1，納米Mn/Ti材料與活性炭質(zhì)量比為30：70，兩者均勻混合后，通過粘合成型制備為電解法處理二甲苯廢氣的催化劑92；
所述反應(yīng)器在運(yùn)行過程中，廢氣經(jīng)進(jìn)氣口6進(jìn)入反應(yīng)器，經(jīng)承托層91布?xì)夂笞韵露线M(jìn)入催化層，在催化層中，廢氣中污染物被充分吸收與催化劑92表面及內(nèi)部孔道中，噴淋系統(tǒng)4噴灑一定濃度鹽水于催化劑92，降低催化劑92電阻，電極通電，污染物在催化劑92表面或內(nèi)部孔道中被完全降解，處理后氣體經(jīng)集氣罩收集，通過排氣口3排出；噴淋水噴灑至催化劑92后向下流動(dòng)，經(jīng)過承托層91流入集水槽，噴淋水在集水槽匯集后，通過出水口5排出反應(yīng)器。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，電解法具有無二次污染、占地面積小、操作簡單可控、運(yùn)行成本低、處理效果佳等技術(shù)優(yōu)勢。本實(shí)用新型專利所述的電解法處理二甲苯廢氣的固定床9反應(yīng)器將電解技術(shù)應(yīng)用于廢氣處理中，通過具有吸附性能的半導(dǎo)體催化劑92和噴灑鹽水的方式實(shí)現(xiàn)對廢氣的“吸附-電解”處理，催化劑92巨大的表面積可保證廢氣中污染物被完全吸附，而可控的電化學(xué)反應(yīng)及催化劑92良好的催化性能可保證被吸附的污染物被及時(shí)降解。