[发明专利]微波-紫外线联用的VOCs废气催化燃烧评价装置

权利要求书

1.一种微波-紫外线联用的VOCs废气催化燃烧评价装置，其特征在于：包括微波-UV联用催化燃烧组件，所述微波-UV联用催化燃烧组件连通通气管，用于向微波-UV联用催化燃烧组件的壳体内腔通入VOCs废气；所述微波-UV联用催化燃烧组件的壳体内腔设有能够与VOCs废气接触的光催化剂，所述微波-UV联用催化燃烧组件的壳体内腔能够辐射用于对废气进行消解处理的紫外线及微波；所述微波-UV联用催化燃烧组件的出气管与气相色谱仪相连，通过气相色谱仪来检测排出气体的类型并验证催化燃烧处理效果；所述微波-UV联用催化燃烧组件包括壳体及设置于壳体侧壁上的无极紫外灯管和波导，所述波导与磁控管相连，用于向壳体内辐射微波；所述无极紫外灯管的两端设置于壳体侧壁上，所述无极紫外灯管的管体置于壳体内部，用于向壳体内腔辐射紫外光；所述壳体的侧壁上还设有紫外线强度检测仪、测温仪及压力传感器，用于将壳体内部温度控制在光催化剂的活性范围内；

所述壳体的侧壁上还设有与温度控制仪相连的热电偶，所述热电偶的测量端延伸至壳体内腔，用于监控壳体内部温度；所述壳体的内腔设有上下布置的导管，所述导管的顶部及底部分别在壳体上下侧壁处与通气管及出气管连通；

所述导管的中部断开，形成废气燃烧区；所述光催化剂设置于废气燃烧区的中部；所述波导开口、无极紫外灯管及热电偶均设置于废气燃烧区的侧面；所述壳体的侧壁上还设有小型摄像头，用于观测壳体内部的光催化剂工作情况；

所述光催化剂为负载型Co₃O₄-TiO₂光催化剂，其制备方法包括以下步骤：

（1）TiO₂制备：将钛酸四丁酯和氨水按照8-10：1-3的质量体积比混合搅拌均匀得到钛酸四丁酯的氨水溶液，质量体积比的单位为g/ml，水浴加热至生成TiO₂晶粒；将混合物在特氟隆灭菌容器中进行灭菌，灭菌后100-130℃干燥至恒重，然后用去离子水冲洗，在100-105℃下干燥9-12h，放入马弗炉中400-450℃热处理2-4h；

其中，钛酸四丁酯浓度为2.85mol/L，氨水的浓度为9.52-11.11mol/L；

（2）Co₃O₄制备：将浓度为10mM硝酸钴溶液缓慢加入到浓度为12mM碳酸钠溶液中，磁力搅拌40-60min后离心分离，去离子水和无水乙醇交替洗涤，干燥，在400-450℃马弗炉下煅烧2-4h；

其中，硝酸钴溶液与碳酸钠溶液的体积比为1：1-2；

（3）将TiO₂和Co₃O₄调成黏糊状涂覆到Ni网，得到负载型Co₃O₄ -TiO₂催化剂；

其中，TiO₂和Co₃O₄的质量比为2-4：1-3。

2.根据权利要求1所述的微波-紫外线联用的VOCs废气催化燃烧评价装置，其特征在于：通有VOCs废气的废气管及通有空气的空气管通过三通阀与进气管相连，所述进气管、通气管及出气管通过四通阀与气相色谱仪相连。

3.根据权利要求2所述的微波-紫外线联用的VOCs废气催化燃烧评价装置，其特征在于：所述废气管及空气管上均设有气体质量流量计，用于控制VOCs废气与空气的混合比例为1:2。

4.根据权利要求1所述的微波-紫外线联用的VOCs废气催化燃烧评价装置，其特征在于：所述无极紫外灯管为四个、且前后横向设置于光催化剂的左右两侧；所述波导为两个、且错位设置于壳体的左右两侧，所述波导设置于无极紫外灯管的外侧；所述热电偶设置于同侧的两个无极紫外灯管之间；所述测温仪设置于壳体的侧壁前方，所述紫外线强度检测仪设置于壳体的侧壁上。

5.根据权利要求3所述的微波-紫外线联用的VOCs废气催化燃烧评价装置，其特征在于：所述微波-UV联用催化燃烧组件设置于箱体内，所述微波-UV联用催化燃烧组件的前侧设有开门，所述通气管通过支架固定于箱体内壁上；所述废气管、空气管、三通阀、气体质量流量计及温度控制仪均设置于箱体内、且置于微波-UV联用催化燃烧组件的一侧。

6.根据权利要求5所述的微波-紫外线联用的VOCs废气催化燃烧评价装置，其特征在于：所述开门的一侧设有多层隔板，所述废气管、空气管、气体质量流量计及温度控制仪分别设置于不同隔板上；所述废气管与空气管通过三通阀与进气管相连，所述进气管、通气管及出气管通过四通阀与气相色谱仪相连；所述三通阀及四通阀均设置于隔板前部的侧板上。