一種廢氣凈化裝置及工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于廢氣凈化材料領(lǐng)域，具體涉及一種廢氣凈化裝置及工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國工業(yè)和經(jīng)濟的快速發(fā)展，揮發(fā)性有機化合物(VOCs)和惡臭已成為我國城市大氣污染的主要因素之一，是我國重點城市群和重點區(qū)域大氣復(fù)合污染的重要前驅(qū)物，嚴(yán)重破壞大氣環(huán)境和危害人類健康。VOCs與大氣環(huán)境氣溶膠顆粒物(如PM2.5等)、霧霾和光化學(xué)煙霧等形成密切相關(guān)，所形成新污染物難以自然分解，危害更為持久。近期我國大面積持久爆發(fā)的霧霾天氣嚴(yán)重影響人們的生活和工作、極大損害民眾健康，并引發(fā)社會的恐慌和強烈不滿，甚至引起全世界的廣泛關(guān)注。VOCs和惡臭氣體不僅大量來源于汽車制造、包裝印刷、裝備制造、電子制造、家具制造以及生物制藥等眾多工業(yè)生產(chǎn)過程，也廣泛存在于室內(nèi)人居環(huán)境和人類活動過程。許多VOCs(如苯系物和鹵代烴等)和惡臭氣體毒性極強，能通過呼吸道和皮膚進入人體，造成呼吸、血液、肝臟等系統(tǒng)和器官病變，是白血病等諸多疾病的重要誘因。由于VOCs和惡臭對大氣環(huán)境和人類健康的嚴(yán)重危害，我國各級環(huán)保部門積極應(yīng)對，制定防治規(guī)劃和行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)來削減VOCs排放。2012年底環(huán)保部出臺的《重點區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》中明確把VOCs列為重點控制對象;上海市、廣東省和深圳市分別出臺半導(dǎo)體和家具制造等五個行業(yè)的VOCs排放標(biāo)準(zhǔn)。2015年8月國家已將包裝印刷和石油化工兩大行業(yè)將作為首批VOCs排污費征收試點行業(yè)。VOCs和惡臭涉及行業(yè)眾多、種類更繁多、成分更復(fù)雜、毒性更強，目前缺乏高效、經(jīng)濟和穩(wěn)定的VOCs和惡臭治理方法。隨著污染源和污染物成分的復(fù)雜化、污染排放量的加大，傳統(tǒng)技術(shù)的效率低、二次污染、腐蝕設(shè)備、工藝復(fù)雜、投資大、運行費用高等缺點逐漸顯露出來。為克服這些缺點，研究、開發(fā)新型簡易空氣污染凈化工藝技術(shù)及材料尤為緊迫。
[0003]“十三五”期間，國家將加大環(huán)境治理力度，以提高環(huán)境質(zhì)量為核心，實行最嚴(yán)格的環(huán)境保護制度，深入實施大氣防治行動計劃，為適應(yīng)日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，近年來國內(nèi)研究開發(fā)出一些新型廢氣處理工藝，但仍然存在效率低下、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運行能耗高諸多缺陷。
[0004]中國發(fā)明專利CN201220464758.7公開了一種應(yīng)用高能光解催化技術(shù)處理有機廢氣的裝置，雖然具備一定凈化功效，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無法保證殘余臭氧污染問題，凈化路徑較為單一。中國發(fā)明專利CNl 02600692A本發(fā)明公開一種工業(yè)有機廢氣的凈化處理裝置，本發(fā)明包括順次連接的高能離子凈化器、光觸媒凈化設(shè)備、噴淋凈化塔，高能離子凈化器連接廢氣進入管;廢氣通過高能離子凈化器，所含的異味分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成水和其他無毒無味分子，從而實現(xiàn)凈化作用;接下來，利用光觸媒凈化設(shè)備對等離子分解后廢氣徹底降解成CO2和H2O，最后利用噴淋凈化塔，采用噴淋藥劑和加藥方式，主要去除廢氣中的無機氣體，從而實現(xiàn)最終的凈化達標(biāo)排放。中國發(fā)明專利CN104190433A發(fā)明公開了一種用于揮發(fā)性有機廢氣處理的催化臭氧氧化催化劑及其制備方法和應(yīng)用，催化臭氧氧化催化劑，由載體和活性組分組成，所述載體為氧化鋁、氧化硅、沸石或陶瓷球;所述活性組分由氧化錳與助劑組成，所述助劑為鐵、鎳、鈷、鉻和釩中的至少一種元素的氧化物。中國發(fā)明專利CN103537179A提出了一種光催化臭氧氧化去除廢氣的方法，包括:廢氣經(jīng)過熱交換器;將經(jīng)過熱交換器的所述廢氣進入光催化區(qū)；將經(jīng)過光催化器的所述廢氣進入臭氧氧化區(qū)；將經(jīng)過臭氧氧化區(qū)的氣體經(jīng)過還原區(qū)，在150-200°C還原;經(jīng)過還原后的氣體即為清潔氣體;所述清潔氣體即可向空中排放。中國發(fā)明專利CN101366966公開了一種惡臭氣體凈化處理的方法及裝置，通過優(yōu)化集成紫外光催化和臭氧氧化技術(shù)，以適應(yīng)不同濃度和成分的惡臭氣體的處理。廢氣先進入噴淋系統(tǒng)進行水洗或藥洗，然后經(jīng)除霧裝置過濾干燥進入紫外光催化和臭氧氧化系統(tǒng)，最后由頂部排空。中國發(fā)明專利CN102941005A公開一種處理復(fù)雜工業(yè)有機廢氣的一體化物理化學(xué)凈化方法及設(shè)備與應(yīng)用。該處理有機廢氣的一體化凈化方法包括靜電除塵、光催化氧化和臭氧氧化吸附協(xié)同深度氧化三個步驟。實現(xiàn)該方法的設(shè)備包括依次連接的用于收集氣體的集氣罩、反應(yīng)箱體和用于抽出氣體的風(fēng)機;按照氣體的走向，反應(yīng)箱體內(nèi)依次設(shè)置有靜電除塵器、光催化反應(yīng)裝置、臭氧發(fā)生器和吸附床層。
[0005]由于現(xiàn)有技術(shù)中的廢氣處理工藝及設(shè)備對于當(dāng)前室內(nèi)空氣及工業(yè)廢氣的凈化存在效率低下、功能單一，且工藝復(fù)雜，運行能耗高等問題，因此，有必要開發(fā)一種新的廢氣凈化裝置及工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種廢氣凈化裝置，該裝置效率高，結(jié)構(gòu)簡單、功能多，設(shè)備造價成本低。
[0007]本發(fā)明的目的還在于提供一種廢氣凈化工藝，該廢氣凈化工藝，工藝簡潔，運行成本低。
[0008]本發(fā)明的第一個目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:一種廢氣凈化裝置，包括殼體，所述殼體內(nèi)沿著氣體流動方向依次設(shè)置有紫外燈組和多功能復(fù)合催化劑層，所述多功能復(fù)合催化劑層至少包括一層多功能復(fù)合催化劑，所述多功能復(fù)合催化劑包括分子篩載體、T12和過渡金屬氧化物，所述T12和過渡金屬氧化物負(fù)載在所述分子篩載體上。
[0009]本發(fā)明所述的T12負(fù)載量優(yōu)選為I?30%，所述的過渡金屬氧化物的負(fù)載量優(yōu)選為 0.05 ?10%。
[0010]進一步的，本發(fā)明所述的T12負(fù)載量優(yōu)選為10?20%，所述的過渡金屬氧化物的負(fù)載量為3?8 %。
[0011]所述的過渡金屬氧化物包括含01、111、(:0、附、(^、211和?6的過渡金屬氧化物中的一種或幾種。
[0012]所述分子篩載體包括但不限于粉末狀、球狀、柱狀或蜂窩狀。
[0013]所述分子篩載體為粉末狀時，所述分子篩載體上負(fù)載過渡金屬氧化物和T12制成粉末狀催化劑后，能涂覆到蜂窩載體、過濾網(wǎng)或發(fā)泡金屬網(wǎng)上制備成整體式催化劑，也能添加黏合劑后造粒成型。
[0014]所述的多功能復(fù)合催化劑優(yōu)選通過以下方法制備獲得:
[0015](I)選取過渡金屬鹽前驅(qū)體，制備過渡金屬鹽前驅(qū)體溶液，在攪拌狀態(tài)下，將分子篩載體倒入所述過渡金屬鹽前驅(qū)體溶液中，制得渾濁液；
[0016](2)在所述渾濁液中加入鈦酸丁酯、濃酸、乙酰類有機溶劑，攪拌后，制得A溶液；
[0017](3)取無水乙醇，加入去離子水，混勻，制得B溶液；
[0018](4)將B溶液加到A溶液中，劇烈攪拌混勻，形成穩(wěn)定的溶膠體系；
[0019](5)將步驟(4)中的溶膠體系放置陳化，溶膠體系經(jīng)陳化后膠粒之間緩慢聚合，T12和過渡金屬氧化物同時在分子篩載體上原位生長，形成三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的凝膠，然后烘干和焙燒后，制得多功能復(fù)合催化劑。
[0020]在該多功能復(fù)合催化劑的制備過程中:
[0021]步驟(1)中所述的過渡金屬鹽前驅(qū)體優(yōu)選為包含01、111、(:0、附工6、211和？6過渡金屬中的一種或多種的硫酸鹽、硝酸鹽、醋酸鹽或氯化物。
[0022]步驟(I)中采用無水乙醇制備過渡金屬鹽前驅(qū)體溶液，其中過渡金屬鹽前驅(qū)體與無水乙醇的用量關(guān)系根據(jù)溶解度和載體對無水乙醇吸收性能確定，所述無水乙醇與分子篩的體積質(zhì)量比為3?8mL: lg。
[0023]步驟(I)中過渡金屬鹽前驅(qū)體與分子篩載體的用量關(guān)系根據(jù)具體制備催化劑的負(fù)載量計算確定，過渡金屬鹽前驅(qū)體質(zhì)量m優(yōu)選為m= [(0.05?10%) X mM篩載體質(zhì)量X
[0024]步驟(2)中所述鈦酸丁酯用量根據(jù)負(fù)載的T12量確定，鈦酸丁酯的體積用量V優(yōu)選為[(I ?30 % ) XX/ (X PfMTi旨)。
[0025]步驟(2)中所述鈦酸丁酯與所述濃酸、乙酰類有機溶劑的體積比為:10?150:1?5:1。
[0026]所述的濃酸為濃鹽酸和/或濃硝酸，所述的乙酰類有機溶劑優(yōu)選為乙酰乙酸或乙酰丙酮。
[0027]步驟(3)中無水乙醇和去離子水的體積比優(yōu)選為I?3.5:1。
[0028]步驟(4)中所述B溶液與所述A溶液的體積比優(yōu)選為1:3?20。
[0029]步驟(5)中烘干溫度優(yōu)選為60?150V，烘干時間優(yōu)選為I?6h;焙燒溫度優(yōu)選為300?800°C，焙燒時間優(yōu)選為I?5h。
[0030]采用本發(fā)明方法制備獲得的多功能環(huán)境凈化復(fù)合材料，過渡金屬氧化物和T12在分子篩載體上高度分散，比表面積大，不僅吸收紫外光產(chǎn)生良好的光催化氧化活性，同時還能高效分解臭氧并利用臭氧分解產(chǎn)生活性氧化污染物，并實現(xiàn)光催化氧化與臭氧催化氧化協(xié)同凈化污染物。
[0031]其中過渡金屬氧化物還能促進T12高度分散并作為臭氧分解和利用的活性中心，高度分散的T12作為光催化活性的活性中心。
[0032]進一步的，上述多功能