[发明专利]处理工业废气的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种处理工业废气的方法和装置，尤其是采用紫外线光波波段中的C段紫外光（波长184.8-185.2nm）在特定的改性TiO₂催化剂存在下处理工业废气、工业污水的方法和装置。

技术背景

工业废气、工业污水，尤其是其中的挥发性有机物，是导致雾霾的重要污染物，严重影响了大气质量、动植物生长以及人类健康，并且具有非常严重的安全隐患。各种化工、燃料、石油、钢铁、造纸等工厂内使用的化工原料成分多样，造成工业污水成分复杂，往往多达几十种甚至几百种，而且又分为有机物类和无机物类，现有方式往往是选择将工厂内的污水集中收集，再统一排出，这种超大量的污水排放，给周围环境造成极大破坏，尤其是其中的异味及有害杂质，更是严重影响周边居民的正常生活，而目前没有专门紫外线装置对工业污水进行处理。它主要来源于石油化工行业、塑胶制品生产、印刷行业、绝缘材料、机械行业、表面防腐防锈处理、制药工业等行业排放废气中的主要污染物。

挥发性有机物大多具有毒性并伴有恶臭，有些还有致癌物质，如氯乙烯、苯、甲苯、二甲苯等。而且，多数挥发性有机物易燃易爆，这对企业生产带来诸多的不安全因素。目前，世界各国都颁布了相应的法令，限制该类污染物的排放。美国《净化大气法》强调在未来几年内要减少189种有毒化学品90%的排放，其中70%的化学品是挥发性有机化合物；我国于1997年颁布并实施的《大气污染物综合排放标准》，限定33种污染物的排放限量，其中包括有苯、二甲苯等多种挥发性有机物。

常规的吸附法与吸收法只是污染物质从气相到固相/液相的转移，存在二次污染问题；生物净化技术是微生物在适宜的环境条件下，利用废气中的有机成分作为能源维持生命活动，并将有机物分解为二氧化碳、水、无机盐等，由于微生物的生存环境特殊并且处理周期过长，利用生物技术净化有机废气仅仅在实验室取得了成功，目前几乎没有得到实际应用；催化焚烧法是催化效率最高的有机废气处理方式，在理论上可达到100%的净化率，但以昂贵的金属催化剂作为耗材来处理废气使大部分企业都无法接受此类处理方式。

光催化降解技术在这方面具有突出的优点。光激活半导体价带上的光生空穴，光催化氧化法由于光生空穴的强氧化性，如二氧化钛，其电位为3.2 v，比臭氧的2.07 v高得多，能彻底降解有机污染物，使之完全矿化生成二氧化碳和水，而且作用物几乎没有选择性，所以能使许多难以降解的污染物矿化(无机化)。降解过程可在常温常压下进行，不需要添加化学试剂，无二次污染，操作简便等优点而受到关注。

CN101279250A公开了一种能够用于可见光激发的负载型非金属氮掺杂一维结构TiO₂光催化剂及制备方法。以金属Ti片和浓碱溶液为主要原料，运用水热技术，通过酸化、离子交换和后续热处理得到负载型非金属氮掺杂一维结构TiO₂可见光催化剂。其特征是氮的掺入使得催化对可见光产生吸收，吸收波长红移至600nm；催化剂本身就是负载型，解决了颗粒状催化剂容易脱落的缺点；催化剂具有一维结构，比表面积大，活性点位丰富，有利于强化反应传质过程。实现了对室内空气典型污染物的降解，其活性比颗粒状氮掺杂TiO₂高出1.2-3.0倍。

CN2774623A公开了一种新型光催化空气净化器，是由风机、紫外灯、负载型催化剂床层和其它附加功能部件组成。光催化剂涂覆于一组带缺口或通气孔的相互平行的圆形或方形隔板上，管状紫外灯贯穿于隔板组件中心，相邻隔板的缺口或通气口相互错位，隔板的外沿与内沿分别紧靠净化器内壁及紫外灯套管，使净化器空腔内构成了伸长的光反应区间，在气流出口段还加有负离子发生器和臭氧分解催化剂。

CN2809481公开了一种光能利用率高、催化剂总表面积大的双室型纳米光催化空气净化器，它利用纳米半导体光催化原理和紫外线特性，由紫外线灯、大管载体与小管载体、上支撑网座与下支撑网座构成两个环管状光催化反应室。小管载体为玻璃材质，紫外线可以穿过，大管载体为陶瓷材质。上、下支撑网座上的环状网孔使双反应室成为串连，具有室内空气净化、杀菌和除臭的综合功能，适用于面积较大、空气质量要求高的居室、酒店、宾馆、办公室、会议室和病房等非生产性室内场所。