(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 109999624 A(43)申请公布日 2019.07.12
(21)申请号 2019102869.6(22)申请日 2019.04.11
(71)申请人 南京大学环境规划设计研究院股份
公司
地址 211505 江苏省南京市江北新区科创
大道9号A6幢5层(72)发明人 姚琪 徐遵主 陆朝阳 张纪文
李明 易斌 孙永嘉 王腾骄 (74)专利代理机构 南京钟山专利代理有限公司
32252
代理人 蒋厦(51)Int.Cl.
B01D 53/40(2006.01)B01D 53/44(2006.01)B01D 53/66(2006.01)
权利要求书2页 说明书5页 附图4页
B01D 53/76(2006.01)B01D 53/82(2006.01)B01D 53/86(2006.01)B01D 46/24(2006.01)
CN 109999624 A(54)发明名称
吸附催化耦合处理酸性废气及有机废气的一体化设备(57)摘要
本发明涉及一种吸附催化耦合处理酸性废气及有机废气的一体化设备，包括设备箱体、废气进口、静压箱、封板、线槽、吸附催化耦合净化组件、废气出口、检修门、视镜、吊耳和支腿；吸附催化耦合净化组件为滤筒式结构，包括内侧SDG酸废气吸附剂、中部紫外灯管和外侧负载光催化剂的活性炭纤维网以及滤筒上下盖板和内部支撑板。本发明净化组件为滤筒式结构可以显著提高紫外光的利用效率和与废气的有效接触面积，从而实现大风量低浓度的酸性废气和有机废气混合废气的高效净化，同时将吸附和催化进行有效耦合，实现吸附材料的原位再生，有效的降低了危废的产生量。
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权 利 要 求 书
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1.一种吸附催化耦合处理酸性废气及有机废气的一体化设备，其特征在于：包括设备箱体(10)、废气进口(20)、静压箱(30),所述设备箱体(10)内置有吸附催化耦合净化组件(60)，所述静压箱(30)设于设备箱体(10)上方，所述的设备箱体(10)上部与废气进口(20)相连，且废气进口(20)与所述静压箱(30)贯通；所述吸附催化耦合净化组件(60)为滤筒式结构，具有冲孔框架(65)形成的骨架以及盖板(66)，吸附催化耦合净化组件(60)包括内侧SDG酸废气吸附净化层(61)、中部紫外灯管(62)、外侧的负载光催化剂的活性炭纤维网(63)和臭氧还原层()；设备箱体(10)侧面设有废气出口(70)。
2.根据权利要求1所述的吸附催化耦合处理酸性废气及有机废气的一体化设备，其特征在于：所述的静压箱(30)底部为封板(40)，在封板(40)上均匀布置有多个圆形滤筒槽，所述的圆形滤筒槽内放置吸附催化耦合净化组件(60)。
3.根据权利要求2所述的吸附催化耦合处理酸性废气及有机废气的一体化设备，其特征在于：所述的封板(40)上设有线槽(50)，所述线槽(50)包括布置在圆形滤筒槽外侧的环形线槽(501)和方形线槽(502)，其中方形线槽(502)位于环形线槽(501)一侧，并且相互连通；所述线槽(50)上下通过可伸缩的开口阻隔齿进行可拆卸式装配。
4.根据权利要求1所述的吸附催化耦合处理酸性废气及有机废气的一体化设备，其特征在于：设备设有检修门(80)，包括上端电气检修门和侧面组件检修门，其中上端电气检修门位于设备箱体(10)的正上方，用于紫外灯管(62)更换或者接线维修；侧面组件检修门整体位于封板(40)下方，用于吸附催化耦合净化组件(60)的更换或者维修。
5.根据权利要求1所述的吸附催化耦合处理酸性废气及有机废气的一体化设备，其特征在于：设备箱体(10)四周设有视镜(90)，用于观察紫外灯管(62)等部件是否正常工作；设备箱体(10)还设有吊耳(100)和支腿(110)，吊耳(100)用于吊装，支腿(110)用于设备固定。
6.根据权利要求1所述的吸附催化耦合处理酸性废气及有机废气的一体化设备，其特征在于：所述吸附催化耦合净化组件(60)的底板(67)为实心板，与冲孔框架(65)和盖板(66)以及内部支撑件形成稳定结构。
7.根据权利要求1所述的吸附催化耦合处理酸性废气及有机废气的一体化设备，其特征在于：所述盖板(66)上包括SDG酸废气吸附净化层上部用于固定的SDG盖板(661)、紫外灯管(62)上部用于固定的紫外灯盖板(662)、负载光催化剂的活性炭纤维网(63)上部用于固定的活性炭纤维盖板(663)、臭氧还原层()上部用于固定的还原层盖板(6)、盖板卡扣(665)；所述盖板卡扣(665)具有卡槽，在封板(40)圆形滤筒槽上设有卡块，所述盖板卡扣(665)的卡槽与封板(40)圆形滤筒槽的卡块相应。
8.根据权利要求1所述的吸附催化耦合处理酸性废气及有机废气的一体化设备，其特征在于：所述的内侧SDG酸废气吸附净化层(61)填充的SDG吸附剂为比表面积较大的固体颗粒状无机物，可与酸性废气发生化学反应生成中性盐而存储于其中；所述紫外灯管(62)为180nm和254nm双波段波长紫外灯，灯管材质为高纯石英玻璃。
9.根据权利要求1所述的吸附催化耦合处理酸性废气及有机废气的一体化设备，其特征在于：所述负载光催化剂的活性炭纤维网(63)基材为聚丙烯晴基活性炭或者粘胶基活性炭，将活性炭纤维采用硫酸和高锰酸钾进行预处理改性，通过浸渍法将光催化剂负载在活性炭纤维上；所述臭氧还原层()是由锰、铜、镍和钴氧化物组成的催化剂，可将紫外灯管(62)产生的多余臭氧进行有效降解。
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权 利 要 求 书
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10.根据权利要求1所述的吸附催化耦合处理酸性废气及有机废气的一体化设备，其特征在于：所述冲孔框架(65)材质为冲孔铝板或钢板，是催化耦合净化组件(60)的骨架，净化后的废气从冲孔框架(65)的网孔排出。
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说 明 书
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吸附催化耦合处理酸性废气及有机废气的一体化设备
技术领域
[0001]本发明涉及工业废气净化领域，具体涉及一种吸附催化耦合处理酸性废气及有机废气的一体化设备。
背景技术
[0002]目前我国环境空气污染问题严重，能源快速消耗进一步加重了环境负担。臭氧污染问题日益严重；进入秋冬季节，重雾霾天气仍时有发生。人们对环境空气质量的要求十分迫切，而工业VOCs是导致臭氧和雾霾污染的重要原因，大部分企业VOCs排放具有大风量低浓度特征；同时工业废气成分复杂，除了有机废气外，还会有各类酸性废气。常规处理工艺难以同时处理酸性废气和有机废气，分段处置存在投资占地大，能耗高的问题，企业难以承受，此类废气的有效治理成为制约环境质量提升的重要因素。[0003]目前常见处理酸性废气的方法为碱吸收法，处理低浓度大风量VOCs常见的办法为吸附、光催化和等离子体工艺。常规的处理工艺需要单独设置碱喷淋塔采用吸收方法处理酸性废气，然后再行通过吸附、光催化和等离子体工艺处理VOCs废气。此种方法存在碱喷淋后水气含量过高，影响后续VOCs净化，需要额外增设除雾装置；后续处理若采用吸附法需要大量更换吸附剂和吸收液，存在危废处置量大和运行费用高的问题；单独光催化和等离子体工艺存在二次臭氧污染和实际净化效率不佳等问题很难满足日益严格的环保要求。[0004]中国专利CN 207430043U公开了一种低温光催化耦合吸附废气净化装置，包括了包括密封的壳体，所述壳体上位置相对的两个侧面上分别设有用于进气和出气的进风口和出风口，壳体内安装有多个用于产生紫外线的UV紫外线灯模块和用于对废气进行吸附过滤的活性炭模块，UV紫外线灯模块和活性炭模块间隔交替排列，UV模块旁安装有二氧化钛模块，或在活性炭模块的表面喷涂二氧化钛，多个UV紫外线灯模块与外部电源和控制开关连接，所述壳体内还设有活性炭棉毡过滤板，活性炭棉毡过滤板与进风口的位置相对，本发明的有益效果是：UV紫外线灯模块与蜂窝铝板模块和活性炭模块相互配合使用，能发挥二氧化钛的催化作用，使得废气中的有机物分子充分反应裂解去除，提升净化效果。该专利装置集合了光催化裂解和活性炭吸附的优势，但是无法净化酸性废气，同时净化模块与废气接触面积有限从而影响了废气净化效率。
[0005]中国专利CN207462998U公开了一种环保工业废气热催化净化装置，针对大量废气净化装置效率偏低，成本偏高的问题提出较高效率、较低成本的装置方案，并且针对现有的对大量不同酸碱度废气，不同流量废气无法统一均匀净化处理的情况，提出了通过增加气体预分布器、采用喷头喷洒酸碱雾雨和增加加热催化的方式，它包括进气口、一级滤网、输气管、气体预分布器、加湿处理室、喷头、蓄水室、酸碱测试计、酸碱室、过水漏斗、废水池、格挡板、干燥U型管、加热网、催化室、二级滤网、出气口、气体回收装置，通过分布器均匀气流，加湿室喷雾雨中和酸碱，加热网升温促进催化，使得处理范围更大，处理更均匀的方案。实现废气净化的高效率性，大范围性和稳定性。该发明装置充分考虑了酸性废气的处理，但是装置结构复杂，会产生大量废液，后期运行维护成本较高。
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说 明 书
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发明内容
[0006]本发明的目的在于克服采用现有技术处理酸性废气及有机废气混合废气净化效率不高、投资大、存在二次污染的不足，提供了一种吸附催化耦合处理酸性废气及有机废气的一体化设备。采用本发明的技术方案能够有效净化酸性废气及有机废气的混合废气，实现吸附和光催化的协同净化，实现对活性炭纤维的原位脱附再生。[0007]为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
[0008]一种吸附催化耦合处理酸性废气及有机废气的一体化设备，包括设备箱体、废气进口、静压箱,所述设备箱体内置有吸附催化耦合净化组件，所述静压箱设于设备箱体上方，所述的设备箱体上部与废气进口相连，且废气进口与所述静压箱贯通；所述吸附催化耦合净化组件为滤筒式结构，具有冲孔框架形成的骨架以及盖板，吸附催化耦合净化组件包括内侧SDG 酸废气吸附净化层、中部紫外灯管、外侧的负载光催化剂的活性炭纤维网和臭氧还原层；设备箱体侧面设有废气出口。[0009]进一步的，所述的静压箱底部为封板，在封板上均匀布置有多个圆形滤筒槽，所述的圆形滤筒槽内放置吸附催化耦合净化组件。[0010]进一步的，所述的封板上设有线槽，所述线槽包括布置在圆形滤筒槽外侧的环形线槽和方形线槽，其中方形线槽位于环形线槽一侧，并且相互连通；所述线槽上下通过可伸缩的开口阻隔齿进行可拆卸式装配。[0011]进一步的，设备设有检修门，包括上端电气检修门和侧面组件检修门，其中上端电气检修门位于设备箱体的正上方，用于紫外灯管更换或者接线维修；侧面组件检修门整体位于封板下方，用于吸附催化耦合净化组件的更换或者维修。[0012]进一步的，设备箱体四周设有视镜，用于观察紫外灯管等部件是否正常工作；设备箱体还设有吊耳和支腿，吊耳用于吊装，支腿用于设备固定。[0013]进一步的，所述吸附催化耦合净化组件的底板为实心板，与冲孔框架和盖板以及内部支撑件形成稳定结构。[0014]进一步的，所述盖板上包括SDG酸废气吸附净化层上部用于固定的SDG盖板、紫外灯管上部用于固定的紫外灯盖板、负载光催化剂的活性炭纤维网上部用于固定的活性炭纤维盖板、臭氧还原层上部用于固定的还原层盖板、盖板卡扣；所述盖板卡扣具有卡槽，在封板圆形滤筒槽上设有卡块，所述盖板卡扣的卡槽与封板圆形滤筒槽的卡块相应。[0015]进一步的，所述的内侧SDG酸废气吸附净化层填充的SDG吸附剂为比表面积较大的固体颗粒状无机物，可与酸性废气发生化学反应生成中性盐而存储于其中；所述紫外灯管为180nm 和254nm双波段波长紫外灯，灯管材质为高纯石英玻璃。[0016]进一步的，所述负载光催化剂的活性炭纤维网基材为聚丙烯晴基活性炭或者粘胶基活性炭，将活性炭纤维采用硫酸和高锰酸钾进行预处理改性，通过浸渍法将光催化剂负载在活性炭纤维上；所述臭氧还原层是由锰、铜、镍和钴氧化物组成的催化剂，可将紫外灯管产生的多余臭氧进行有效降解。[0017]进一步的，所述冲孔框架材质为冲孔铝板或钢板，是催化耦合净化组件的骨架，净化后的废气从冲孔框架的网孔排出。[0018]与现有技术相比，本发明的有益效果是：[0019](1)本发明的吸附催化耦合处理酸性废气及有机废气的一体化设备，采用干式SDG
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酸废气吸附剂处理酸性废气，显著的降低了投资运维费用和废液二次污染；经过SDG酸废气吸附剂处理后的VOCs废气进入光解和光催化处理层，180nm紫外灯发出的短波长紫外光可以对 VOCs分子链进行光解打断，同时产生的臭氧可以对VOCs进行有效分解；经过光解段处理后的VOCs进一步进入负载光催化剂的活性炭纤维网，活性炭纤维比表面积巨大，可以有效吸附剩余VOCs及光解和臭氧的反应产物，上面负载的光催化剂在紫外光作用下对富集的VOCs进行高效降解；未充分反应完全的臭氧在臭氧还原层彻底分解。本方法有效的将紫外光解、吸附、光催化和臭氧协同组合，可以高效净化VOCs，同时SDG酸废气吸附剂可以有效处理酸性废气。[0020](2)本发明的吸附催化耦合处理酸性废气及有机废气的一体化设备，在紫外光和臭氧的的作用下对活性炭纤维吸附的VOCs进行有效脱附，从而保证活性炭纤维对VOCs的吸附容量，为VOCs的净化提供充足位点和反应时间，保证整套装置持久高效的净化能力，从而减少了活性炭吸附剂的使用量。[0021](3)本发明的吸附催化耦合处理酸性废气及有机废气的一体化设备，净化组件为滤筒式结构可以显著提高紫外光的利用效率和净化材料与废气的有效接触面积，从而实现大风量低浓度的酸性废气和有机废气混合废气的高效净化，该装置结构紧凑，净化组件安装更换方便，可以实现废气处理的标准化和模块化。附图说明
[0022]图1为本发明的吸附催化耦合处理酸性废气及有机废气的一体化设备结构示意图。
[0023]图2为本发明的吸附催化耦合处理酸性废气及有机废气的一体化设备净化组件主视示意图。
[0024]图3为本发明的吸附催化耦合处理酸性废气及有机废气的一体化设备净化组件俯视示意图。
[0025]图4为本发明的吸附催化耦合处理酸性废气及有机废气的一体化设备净化组件俯视剖面示意图。[0026]图中：10-设备箱体，20-废气进口，30-静压箱，40-封板，50-线槽，60-吸附催化耦合净化组件，70-废气出口，80-检修门，90-视镜，100-吊耳，110-支腿，61-SDG酸废气吸附净化层，62-紫外灯管，63-负载光催化剂的活性炭纤维网，-臭氧还原层，65-冲孔框架， 66-盖板，67-底板，661-SDG盖板，662-紫外灯盖板，663-活性炭纤维盖板，6-还原层盖板，665-盖板卡扣。
具体实施方式
[0027]下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。[0028]如图1所示，吸附催化耦合处理酸性废气及有机废气的一体化设备，包括设备箱体10、废气进口20、静压箱30、封板40、线槽50、吸附催化耦合净化组件60、废气出口70、检修门80、视镜90、吊耳100和支腿110。[0029]如图2、图3和图4所示，吸附催化耦合净化组件60为滤筒式结构，包括内侧紫外灯管 61、负载光催化剂的活性炭纤维网62、SDG酸废气吸附净化层63、臭氧还原层、冲孔框
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架 65、盖板66、和底板67；其中盖板还包括SDG盖板661、紫外灯盖板662、活性炭纤维盖板 663、还原层盖板6和盖板卡扣665。
[0030]本实施例中箱体10上部与废气进口20相连，且废气进口20与静压箱30贯通，废气首先进入静压箱，然后在均匀的进入各个净化组件，同时可以降低系统阻力和噪音。[0031]优选的，设备整体材质为304不锈钢。
[0032]本实施例中静压箱30的下底部为封板40，封板40均匀布置有多个圆形滤筒槽，除滤筒槽外封板40与箱体10密封严密，废气只能通过圆形滤筒槽进入废气净化组件，从而保证废气的净化效率。
[0033]本实施例中封板40上设有线槽50，线槽50分为布置在圆形滤筒槽外侧的环形线槽501 和方形线槽502，其中方形线槽502位于环形线槽501一侧，并且相互连通；其中紫外灯环形布置于环形线槽501中，灯管接线汇总经方形线槽502引致设备外部；线槽上下通过可伸缩的开口阻隔齿进行可拆卸式装配，便于拆卸维修。[0034]优选的，线槽材质为ABS阻燃绝缘塑料。
[0035]本实施例中圆形滤筒槽用于放置吸附催化耦合净化组件60，净化组件60的上端部为盖板，盖板尺寸大于封板40上的圆形滤筒槽，从而起到固定净化组件60的作用，废气经过静压箱30均匀分布后进入滤筒式结构的催化耦合净化组件60，净化后的废气经滤筒式结构的催化耦合净化组件的侧面网孔汇总经废气出口70排出。[0036]优选的，单个吸附催化耦合净化组件处理风量为500m3/h，可以通过增加净化组件的数量增大系统处理风量，实现废气处理的模块化和标准化。
[0037]本实施例中检修门80包括上端电气检修门和侧面组件检修门，其中上端电气检修门位于设备箱体10的正上方，用于紫外灯管62更换或者接线维修；侧面组件检修门整体位于封板 40下方，用于吸附催化耦合净化组件60的更换或者维修。[0038]本实施例中视镜90分布在箱体10四周，用于观察紫外灯管62等部件是否正常工作；吊耳100用于吊装；支腿110用于设备固定。
[0039]本实施例中吸附催化耦合净化组件60为滤筒式结构，包括内侧SDG酸废气吸附净化层 61、中部紫外灯管62、负载光催化剂的活性炭纤维网63、臭氧还原层、冲孔框架65、盖板66和底板67；底板67为实心板，与冲孔框架65和盖板66以及内部支撑件形成稳定结构。[0040]优选的，在SDG酸废气吸附净化层外侧可以增设一层负载光催化剂的活性炭纤维网从而提高对紫外光的利用效率，进一步提升对VOCs的净化效率。
[0041]本实施例中内侧SDG酸废气吸附净化层61填充的SDG吸附剂为比表面积较大的固体颗粒状无机物，可以与酸性废气发生化学反应生成中性盐而存储于其中。[0042]本实施例中紫外灯管62为180nm和254nm双波段波长紫外灯，灯管材质为高纯石英玻璃。
[0043]本实施例中负载光催化剂的活性炭纤维网63基材为聚丙烯晴基活性炭或者粘胶基活性炭，将活性炭纤维采用硫酸和高锰酸钾进行预处理改性，通过浸渍法将光催化剂负载在活性炭纤维上。
[0044]优选的活性炭纤维网基材选用聚丙烯晴基活性炭，光催化剂采用市售P25二氧化钛，同时保证紫外光在活性炭纤维网上的光照强度为2mW/cm2。[0045]本实施例中臭氧还原层是由锰、铜、镍和钴氧化物组成的催化剂，可以将紫外灯
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管 62产生的多余臭氧进行有效降解。
[0046]本实施例中冲孔框架65材质为冲孔铝板、钢板等，是催化耦合净化组件60的骨架，可以将净化后的废气排出装置外。
[0047]本实施例中盖板66包括SDG盖板661、紫外灯盖板662、活性炭纤维盖板663、还原层盖板6和盖板卡扣665，其中盖板卡扣665的卡槽放置于封板40圆形滤筒槽预制的卡块处顺时针旋转便可将吸附催化耦合净化组件60固定在一体化设备中，拆卸时逆时针旋转即可，可以实现快速安装和拆卸，便于吸附催化耦合净化组件60的更换和检修。[0048]以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。
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