一种自动化UV光解光催化设备

专利2026-07-01  1


本技术属于废气净化,具体是一种自动化uv光解光催化设备。


背景技术:

1、恶臭是一种感觉公害,已成为世界上7种环境公害之一(大气污染、水质污染、土壤污染、噪声、振动、土地下沉和恶臭),极大地危害人们的身体健康和生活安宁舒适。恶臭物质多达40-50多万种,其中主要成分是含硫化物、含氮化物、含氧化物、卤素衍生物和各种烃类,其对人体造成的危害在7种环境公害中居于第二位,仅次于噪声。恶臭气体控制技术可分为过程控制与末端治理。目前常被用于恶臭废气治理的方法有吸附法、吸收法、冷凝法、燃烧法、生物法和光氧催化氧化等技术。

2、其中uv光解催化技术是将tio2,、zno、wo3等光敏半导体材料在真空紫外灯(vuv)照射下将光能转化成化学能,产生的粒子与水及氧气反应后,产生具有强氧化能力的自由基,有非常强大的臭气处理能力。该方法的优点是反应速率高,处理效果强,反应过程与处理有机废气的溶液关系不大等。uv光解催化技术反应过程为特定波长的高能紫外线,不仅能共振解离特征臭气分子,并且能迅速分解空气中的氧分子和水分子及耦合光触媒反应生成具有强氧化性的氧自由基和羟基自由基,使得有机气体彻底分解为c02和h20;同时微波促进羟基向·oh的转化,协同促进臭气大分子臭味链结构断裂,使臭气分子逐步矿化或者完全氧化,并可促进恶臭分子的表面羟基化,大幅提高其活性,从而提高除臭剂活性吸收的效率。整个分解、氧化、活化过程在瞬间完成。

3、现有常规uv光解氧化技术催化装置中,催化剂载体大多为平行板、波纹板或者单螺旋板组成,但是在实际的催化过程中,气体的流动路径单一,进而部分气体具有与催化剂接触不充分的问题,同时现有常规uv光解氧化技术催化装置内的uv灯管若是设置单组,则具有气体被照射不充分进而导致光解催化不完全的问题,但是若是设置多组uv灯管具有成本大的问题,为此有必要提出一种气体能够充分与催化剂和uv灯接触并充分光解催化的自动化uv光解光催化设备。


技术实现思路

1、为了解决上述气体与催化剂和uv光接触不充分的问题,本实用新型的目的是提供一种自动化uv光解光催化设备,通过双螺旋催化载体及将催化层和光反射层错位设置于双螺旋催化载体上,能够实现气体充分的与uv光和催化剂的接触面积和接触时间,进而达到光解催化的效果。

2、为了实现上述目的,本实用新型的技术方案如下:一种自动化uv光解光催化设备,包括催化体,催化体顶部两端分别设有倾斜的进气管道和出气管道,进气管道和出气管道内均设有流量计,流量计信号连接有控制器,催化体内部从左至右分别设有第一滤板、双螺旋催化载体、和第二滤板,双螺旋催化载体两端分别设置于第一滤板和第二滤板上,第一滤板和第二滤板上均设有若干的滤孔;

3、第一滤板靠近于进气管道,第二滤板靠近于出气管道,且第一滤板和第二滤板之间设有催化腔,第二滤板与出气管道之间设为净化腔,催化腔和净化腔内顶壁和底壁均设有uv灯管,双螺旋催化载体上两螺旋片分别涂抹有催化层和光反射层,催化层和光反射层交错设置。

4、基础方案的原理是:首先将废气从进气管道处注入,然后气体经过第一滤板进行杂质的过滤,进而废气随之流动至双螺旋催化载体上,然后气体将会接触双螺旋催化载体,其中双螺旋催化载体上因为交错设置有催化层和光反射层,由此一方面光反射层能够充分的将催化腔顶壁和底壁处的uv光反射至废气处,uv紫外光的能量使空气中的分子变成游离氧,游离氧再与氧分子结合,生成氧化能力更强的臭氧,近而破坏有机或无机高分子化合物分子链,使之变成低分子化合物,如co、ho等,同时另一方面在结合催化剂的作用下能够加强还分解运动,进而实现充分的净化效果;

5、光解催化后的气体随之流经第二滤板进行再一次的过滤,同时流动至净化腔并随之从出气管道处流出,其中进气管道和出气管道内的流量计能够采集输出和输入的气体流量,并将其流量信息传送至控制器处,控制器能够根据气体的流量大小,进行适宜的调节本设备的运行情况,并对本设备的光解和催化作用进行自动化的调节。

6、基础方案的有益效果是:1、双螺旋结构的设计能够增加催化载体的表面积,从而提供更多的反应位点。这有助于提升光催化效率,因为更多的污染物分子可以与催化层接触并发生反应,并且双螺旋结构的设计还有利于延缓废气在催化体内的流动时间,进而实现废气能够较充分的分解和催化。此外,催化层和光反射层的涂抹工艺也能增强螺旋片与载体之间的粘附力,提高设备的耐用性。

7、2、催化层设置在螺旋片上,能够充分利用紫外光的照射。催化层中的催化剂(如二氧化钛)在紫外光的激发下,会产生电子和空穴,进而引发氧化还原反应,降解有机污染物。这种结构设计使得催化剂能够均匀受光,提高光能的利用率,并且光反射层的设置则能够反射紫外光,使光线在设备内部多次反射和折射。这不仅可以延长紫外光在设备内部的停留时间,提高光能利用率,还可以使得更多的污染物分子被紫外光照射并降解。此外,光反射层还能减少紫外光的能量损失,进一步提高光催化效率。

8、3、本方案内设有第一滤板和第二滤板,能够实现分解废气的过程中还对废气进行分级的过滤处理,进而使排出的气体杂质更少,减少后续气体净化的其他工序。

9、进一步,第一滤板和第二滤板顶壁和底壁仅设有若干的拉簧,拉簧另一端均与催化体内壁固定连接。

10、基础方案的有益效果是:当废气输入至催化体内后,随着气体的流动变化,能够对拉簧施加不同的压力,进而拉簧在气体的大量流动下能够产生一定幅度的收缩和伸展运动,进而第一滤板和第二滤板能在此带动下进行微幅度的震动,进而能够减少杂质等堵塞滤孔的问题,并且双螺旋催化载体也能够在此震动下增加与废气的接触面积和增加光反射的角度变化,进而实现充分的反射uv光和实现废气与催化层的充分接触并光解催化。

11、进一步,进气管道和出气管道内均设有空气放大器。

12、基础方案的有益效果是:空气放大器的设计,能够增加输入和输出气体时,气体的气压变化进而流动速度变化,从而带动气体充分的流动至催化体内,进而一定程度能提高废气的光解催化效率。

13、进一步,第一滤板与进气管道之间设有流动腔,流动腔内设有转轴,转轴一端与双螺旋催化载体固定连接,转轴另一端固定连接有伸缩杆,伸缩杆另一端与催化体内壁转动连接,双螺旋催化载体两端分别与第一滤板和第二滤板转动连接;

14、转轴上固定连接有若干的扇叶,扇叶均位于进气管道下方。

15、基础方案的有益效果是:当废气从进气管道注入后,在空气放大器的作用下气体的流动速度加快,气体将流经扇叶,进而扇叶在气体的流动作用下进行转动,转轴随之转动,由此双螺旋催化载体在带动下进行转动,当双螺旋催化载体转动后,双螺旋催化载体上的光反射层能够不断的变化反射角度,进而反射不同角度的uv光,进而能够实现充分的利用uv光资源并使其与废气充分接触,同时催化层与废气的接触面积也能够增加,进而加强了催化效果;

16、同时双螺旋催化载体能够带动废气在催化腔的流动,进而使部分流动至催化腔四角内的气体均能够充分接触催化剂和uv光,进而减少废气光解不充分的问题,并且在双螺旋催化载体的转动下,能够带动第一滤板和第二滤板上的拉簧进行运动,由此双螺旋催化载体在此作用下能够产生相应的上下往复作用,再一次增加与废气的接触面的同时延长废气在催化体内的停留时间。

17、进一步,净化腔内设有若干的挡板,若干的挡板组合构成折线形,挡板上设有若干的流动通孔,且不同的挡板上的流动通孔均错位设置,流动通孔上均设有催化层。

18、基础方案的有益效果是:挡板的设计再一次延长净化腔内的气体的流动时间,并且因为气体均需利用流动通孔才能够流动至出气管道处,所以气体均需先流经催化层,由此实现催化体内的气体均能够受到光催化作用,减少催化不充分的问题。

19、进一步,若干的挡板的连接处均铰接,且首个挡板铰接于第二滤板一侧,尾个挡板铰接于催化体内壁并位于出气管道下方,尾个挡板上未设有流动通孔。

20、基础方案的有益效果是:当第一滤板和第二滤板在拉簧的作用下进行一定的运动时,挡板能够被带动进行相应的运动,同时因为若干的挡板为铰接,进而所有的挡板均能进行对应的横向展开或者靠近的运动,进而能够对气体的流动路径进行一定的改变,从而实现延长气体停留至催化体内的时间,使废气能被充分的分解,并且最后一个挡板因为没有设有流动通孔且位于出气管道下方,由此其能够起到一定的导向作用,减少部分气体提留至四角未能充分输出的问题。

21、进一步,若干的挡板的铰接点均设有滑块,催化体内壁均设有对应的滑槽。

22、基础方案的有益效果是:滑块和滑槽的设计,能够对挡板增加一定的稳定性,并且不影响其在催化体内进行运动。

23、进一步,催化腔和净化腔内的uv灯管的波长不同,催化腔内的uv灯管波长为185nm,净化腔内的uv灯管波长为254nm。

24、基础方案的有益效果是:当uv灯管波长为185nm时,uv光可以有效地分解空气中的氧气分子o2,生成臭氧,其生成的臭氧可以与光催化设备中的催化剂(如二氧化钛)协同作用,提高降解有机污染物的效率。臭氧可以与催化剂表面产生的羟基自由基(·oh)反应,生成更具氧化性的物质,从而加速有机物的分解;

25、同时uv灯管波长为254nm能够直接激发光催化剂(如二氧化钛tio2)表面的电子,产生电子-空穴对。这些电子和空穴可以进一步与水或空气中的氧分子反应,生成具有强氧化性的羟基自由基(·oh)或超氧自由基(·o2-);除了光催化作用外,254nm的紫外线还能够直接破坏微生物的dna结构,从而达到杀菌消毒的目的。


技术特征:

1.一种自动化uv光解光催化设备,其特征在于:包括催化体,催化体顶部两端分别设有倾斜的进气管道和出气管道,进气管道和出气管道内均设有流量计,流量计信号连接有控制器,催化体内部从左至右分别设有第一滤板、双螺旋催化载体、和第二滤板,双螺旋催化载体两端分别设置于第一滤板和第二滤板上,第一滤板和第二滤板上均设有若干的滤孔;

2.根据权利要求1所述的自动化uv光解光催化设备,其特征在于:第一滤板和第二滤板顶壁和底壁仅设有若干的拉簧,拉簧另一端均与催化体内壁固定连接。

3.根据权利要求2所述的自动化uv光解光催化设备,其特征在于:进气管道和出气管道内均设有空气放大器。

4.根据权利要求3所述的自动化uv光解光催化设备,其特征在于:第一滤板与进气管道之间设有流动腔,流动腔内设有转轴,转轴一端与双螺旋催化载体固定连接,转轴另一端固定连接有伸缩杆,伸缩杆另一端与催化体内壁转动连接,双螺旋催化载体两端分别与第一滤板和第二滤板转动连接;

5.根据权利要求4所述的自动化uv光解光催化设备,其特征在于:净化腔内设有若干的挡板,若干的挡板组合构成折线形,挡板上设有若干的流动通孔,且不同的挡板上的流动通孔均错位设置,流动通孔上均设有催化层。

6.根据权利要求5所述的自动化uv光解光催化设备,其特征在于:若干的挡板的连接处均铰接,且首个挡板铰接于第二滤板一侧,尾个挡板铰接于催化体内壁并位于出气管道下方,尾个挡板上未设有流动通孔。

7.根据权利要求6所述的自动化uv光解光催化设备,其特征在于:若干的挡板的铰接点均设有滑块,催化体内壁均设有对应的滑槽。

8.根据权利要求7所述的自动化uv光解光催化设备,其特征在于:催化腔和净化腔内的uv灯管的波长不同,催化腔内的uv灯管波长为185nm,净化腔内的uv灯管波长为254nm。


技术总结
本技术公开了废气净化技术领域的一种自动化UV光解光催化设备,包括催化体,催化体内部从左至右分别设有第一滤板、双螺旋催化载体、和第二滤板,双螺旋催化载体两端分别设置于第一滤板和第二滤板上;第一滤板靠近于进气管道,第二滤板靠近于出气管道,且第一滤板和第二滤板之间设有催化腔,第二滤板与出气管道之间设为净化腔,催化腔和净化腔内顶壁和底壁均设有UV灯管,双螺旋催化载体上两螺旋片分别涂抹有催化层和光反射层,催化层和光反射层交错设置。本技术结构简单,通过双螺旋催化载体及将催化层和光反射层错位设置于双螺旋催化载体上,能够实现气体充分的与UV光和催化剂的接触面积和接触时间,进而达到光解催化的效果。

技术研发人员:黄艳,晏伟,范凤艳,肖学函,韩定美
受保护的技术使用者:四川化工职业技术学院
技术研发日:20240410
技术公布日:2024/12/17
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