[发明专利]净化含有不希望的化学物质的气体、废气蒸汽和盐水的方法及其装置

说明书

本发明涉及一种净化受不希望的化学物质污染或与这些化学物质高浓度混合的气体，废气、蒸汽和盐水的方法以及完成该方法的装置，本发明是借助于在催化剂表面产生的光催化反应实现的。

催化剂在固定床中或悬浮床中附在催化剂载体上。在悬浮床中，催化剂自身可以起催化剂载体的作用。催化剂载体和催化剂处于一个有净化作用物流过的封闭系统中。

根据固定床催化剂原理，该系统使催化剂载体/催化剂连续地或间歇地通过一个洗涤区以洗去形成的矿化产物。

反应是通过用短波光辐照而诱发的，短波光的波长为250-400纳米。

吸热的化学反应需要能量来维持反应过程。能量可以不同的形式供给反应，通常是以不同波长的光进行辐照的形式供给反应的。由于这种反应是在温度较低的条件下进行的，所以应加入能加速反应的催化剂。

在描述述光催化剂时将涉及上述在光照下化学反应的激化和借助于催化剂使反应加速这两方面的结合。

光催化剂的化学反应在一定时间以来获取了很大的益处。特别是已经寻求将这种反应用于环境保护领域。

例如在环境科学技术Vol.17，10.（1983）828-31中描述了通过光作用下的多相催化从二氧化钛的水性悬浮液中分解氯仿的反应。在对饮用水以及例如游泳池中的水进行消毒和氯化作用时氯仿是形成的副产物的主要成份。而且氯仿属于致癌性物质。

上述方法涉及的具有大量固体成份的水性悬浮液，也称为浆。该方法的缺点是形成了作为转化产物的盐酸，而盐酸则是必须从系统中分离出去的。

欧洲专利89100265.1中描述了一种净化含有硫化氢废气的方法和装置，其中利用了由活性碳构成的蜂窝状构架，其表面用二氧化钛作为催化剂并且在紫外线辐照下进行反应。

这里，活性碳吸附如H₂S或3-甲基引唑等带气味的物质，这些物质能够在UV的作用下分解。

该方法是一个选择性方法，它的缺点在于不能使所有可供支配的表面产生活性。

在DOS  4023995.0中描述了一种借助于一个相对于光源移动的催化剂固定床使有害物质产生光催化矿化作用的方法。

与其它消除例如燃烧过程中的有害物质的方法相比，该方法至少表现出以下优点，即该方法本身不会引起附加的环境污染。通常燃烧时在必须添加燃料的情况下会形成二氧化碳。

在上述DOS的方法中，即使在介质中存在的有害物质的浓度非常低的情况下也不添加燃料而且该方法是在比较低的温度下进行的。

但是该方法是使连续获得的除了包括含碳、氢、氧、氮以外还包含其它元素如卤素、硫、磷或砷的有害添加物或由上述元素形成的有害物质和其它需要除去的物质聚集到催化剂流体或固定矿化产物如磷酸或砷酸中。在低于50℃的低反应温度下，这些物质通常不蒸发。由于光催化剂的作用被极大地削弱，所以最终使反应停止。

此外还有其它一些除去废气或介质中含有的其它不希望存在的有害物质及其污染物质的传统方法也是公知的。

这些方法均属纯粹的物理方法，如吸附、吸收或是纯化学方法，如化学吸附或燃料。

然而这些方法对于复杂的化合物，例如六氟化硫的矿化或分离，从经济和生态的观点来看常常是不适用的。上述方法还有其它方面的缺点。物理类的吸附方法随吸附剂浓度而变化。添加的吸附剂必须经常作为特殊废料排出或者在很大的能源浪费条件下吸解。

其它的燃料方法在净化燃料燃烧时产生的燃烧废气时常常会引起极大的浪费。由于燃烧时燃烧温度通常必须特别高，所以如果不利用燃烧的余热，就会造成极大的能量浪费。

上述所有已有技术的方法和装置都具有在应用领域范围，耐久性和与之有关的总体时空收益方面使成本获益极大降低的缺点。

鉴于上述所有的缺点，所提出的任务是提供一种方法和完成该方法的装置，借助于这种方法和装置成功地克服了上述缺点，该方法完全适用于将获得的转化产物以简单的形式从系统中除去和对难以除去的化学化合物，如反应缓慢的卤化碳，卤化烃（Halogenkohlenwasserstoff）或SF₆进行矿化。

解决本发明任务的方案是，采用一种借助于在催化剂表面产生的光催化反应来净化受不希望存在的化学物质污染或与这些物质混合的气体、废气，蒸汽和盐水的方法，其特征在于：通过立体闭合系统引入净化作用物，该方法的构成如下：