一种除臭杀菌设备及其净化气体的方法和应用技术

本发明专利技术公开一种除臭杀菌设备及其净化气体的方法和应用。所述除臭杀菌设备至少包括第一光催化模块和光热催化模块；所述第一光催化模块包括第一光源和第一催化剂，所述第一光源包括紫外灯，所述第一催化剂选自以泡沫陶瓷为载体的催化剂；所述光热催化模块包括第二光源和第二催化剂，所述第二光源包括红外灯，所述第二催化剂选自以泡沫陶瓷为载体的催化剂。本发明专利技术将吸附与光催化氧化、光催化、光热催化、光热协同催化结合来将高浓度恶臭气体彻底降解去除及杀灭厕所中常见的细菌、病毒等。病毒等。病毒等。

【技术实现步骤摘要】
一种除臭杀菌设备及其净化气体的方法和应用


[0001]本专利技术属于废气处理领域，具体涉及一种除臭杀菌设备及其净化气体的方法和应用。

技术介绍

[0002]恶臭气体的存在会对人体呼吸、内分泌及神经系统等造成不同程度的毒害，生活中，因为恶臭气体种类繁多，来源广泛而难以控制和治理；且有研究表明,恶臭物质即使去除90％，人的嗅觉所感觉到的臭气浓度却只能减少一半,这导致防治恶臭更加困难，因此，恶臭气体的防治是当下亟待解决的问题之一。
[0003]公厕中的恶臭气体主要含有硫化氢、甲硫醇、氨、甲胺、吲哚、粪臭素等，除了氨、硫化氢外其他成分属于低沸点的挥发性有机物(VOCs)。目前治理恶臭气体的方法主要有生物法(齐国庆等.生物洗涤+生物滴滤组合工艺处理炼油污水场恶臭气体工程设计[J].环境工程,2013,31(1):56
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58,76；黄玉杰等.微生物除臭剂在畜禽粪便无害化处理中的应用进展[J].当代畜牧,2017(09):53
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57)、低温等离子法(王建明等.等离子体技术在恶臭净化中的应用[J].能源环境保护,2005(04):33
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35+46)、光催化氧化法(洪伟等.光催化氧化法治理恶臭污染的工程应用[J].环境工程,2002(06):40
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42+4；姜良华等.光催化氧化技术在粪便无害化处理场除臭系统改造中的应用[J].环境卫生工程,2019,27(03):89
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92)、吸附法(活性炭吸附(牟桂芝等.活性炭吸附法治理含甲硫醇恶臭气体[J].石油化工环境保护,2004(03):42
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45)、分子筛吸附(汪威等.铜离子交换的13X分子筛脱除硫醇的特性研究[J].石油与天然气化工,2010,39(01):28
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31+96
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97)等)以及联合技术法(例如：低温等离子
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生物法(李华琴等.低温等离子体
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生物法处理硫化氢气体研究[J].环境科学,2014,35(04):1256
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1262；黄建东等.粪渣恶臭气体除臭系统的中试研究[J].环境卫生工程,2008(01):1
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4)、活性炭吸附
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光催化氧化法(刘松华等.光氧催化+活性炭吸附工艺应用于含异味有机废气的处理[J].污染防治技术,2015,28(2):37
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38；张庆冬等.吸附光催化氧化处理甲苯恶臭气体的研究[J].现代化工,2010,30(10):63
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64)等。
[0004]其中，生物法除臭主要是应用于无害化处理的旱厕，固液分离后，固体物利用微生物作用除臭，通过微生物的生理代谢将具有臭味的物质加以转化，使目标污染物被有效分解去除，以达到去除恶臭气体的目的；而生物过滤法则存在实际应用条件苛刻(pH、温度等)等问题，很难实现推广应用。低温等离子体技术是空气强力杀菌净化除臭技术，通过高能粒子间相互碰撞发生系列物理化学反应,而将污染物降解的方法，其包括两个关键过程：一是将恶臭气体收集后通过等离子体技术设备集中处理；二则是将等离子体等活性组分释放到空间内与恶臭分子作用进行降解；该方法虽然处理量较大，但仅适用于低浓度恶臭气体治理。光催化氧化法是利用半导体为催化剂，高能UV紫外线光束照射恶臭气体,使恶臭气体的分子链断裂，臭氧及羟基自由基对被裂解的小分子物质进一步氧化，使恶臭气体转化为低分子无臭无害化合物，如H2O、CO2、无机离子等低分子物质；该方法跟低温等离子法应用方式相近，适用于低浓度恶臭气体的治理，但是易产生二次污染物及反应中间体，催化剂易中毒
失活。进一步地，光催化氧化技术以及等离子技术等在实际应用于高浓度恶臭公厕时短时间内除臭效果不明显，长时间运行将释放大量反应中间产物、臭氧等二次污染物，达不到国家的排放标准。活性炭吸附法则是将恶臭气体进行物理吸附后再进行后续的脱附及处理。单一的治理方法均具有各自的优缺点，因此均不能经济、高效、环保地去除恶臭气体。故研究人员尝试采用联合技术法，试图通过方法联用实现优缺互补。比如上述活性炭吸附
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光催化氧化法的结合，活性炭可以通过氧化物的负载改性来增加催化活性位点以及小分子(氨、三甲胺、硫化氢等)的吸附量(梁永庆等.舰船厕所恶臭污染物治理方法[J].舰船科学技术,2017,39(15):146
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150)，改性活性炭还可以吸附光催化氧化反应产生的反应中间体；即吸附与催化氧化协同作用增加了处理量且提高了恶臭气体的净化效率。然而活性炭吸附恶臭气体存在抗湿能力差，吸附能力有限，频繁更换活性炭网增加了使用成本，且活性炭高温水汽再生时容易着火，存在安全隐患。
[0005]因而，通过合适的联用方法，以提供一种能够适用于净化高浓度恶臭公厕、且除臭明显、净化效率高的设备成为亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]为了改善上述技术问题，本专利技术提供了一种除臭杀菌设备，其至少包括第一光催化模块和光热催化模块；
[0007]所述第一光催化模块包括第一光源和第一催化剂，所述第一光源包括紫外灯，所述第一催化剂选自以泡沫陶瓷为载体的催化剂；
[0008]所述光热催化模块包括第二光源和第二催化剂，所述第二光源包括红外灯，所述第二催化剂选自以泡沫陶瓷为载体的催化剂。
[0009]根据本专利技术的实施方案，所述第一光源包括不同波长的紫外灯管。例如，所述第一光源包括至少一个双波段紫外灯管和至少一个单波段紫外灯管，或者包括至少两个不同波长的单波段紫外灯管。示例性地，所述第一光源包括两个紫外灯管：185nm/254nm的双波段灯管和254nm的单波段灯管；或者，所述第一光源包括三个紫外灯管：185nm/254nm的双波段灯管、254nm的单波段灯管和185nm的单波段灯管。
[0010]根据本专利技术的实施方案，所述泡沫陶瓷为泡沫陶瓷片。优选地，所述泡沫陶瓷的材质为碳化硅。
[0011]根据本专利技术的实施方案，所述第一催化剂选自Fe2O3‑
TiO2/Ag
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TiO2/Al2O3/SiC，例如16.85％Fe2O3‑
TiO2/5％Ag
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TiO2/Al2O3/SiC。
[0012]根据本专利技术的实施方案，所述红外灯选用红外灯管。优选地，所述第二光源为至少两根红外灯管组成的红外灯管阵列。
[0013]根据本专利技术的实施方案，所述第二催化剂选自负载贵金属的CeO2‑
MnO
x
催化剂，优选为负载贵金属Pt的CeO2‑
MnO
x
催化剂，示例性为1.0％Pt/18.56％CeO2‑
33.28％MnO
x
/SiC。
[0014]根据本专利技术的实施方案，所述设备还包括第二光催化模块。其中，所述第二光催化模块包括第一光源和第三催化剂，所述第三催化剂选自ZSM
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种除臭杀菌设备，其特征在于，所述除臭杀菌设备至少包括第一光催化模块和光热催化模块；所述第一光催化模块包括第一光源和第一催化剂，所述第一光源包括紫外灯，所述第一催化剂选自以泡沫陶瓷为载体的催化剂；所述光热催化模块包括第二光源和第二催化剂，所述第二光源包括红外灯，所述第二催化剂选自以泡沫陶瓷为载体的催化剂。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一光源包括不同波长的紫外灯管。例如，所述第一光源包括至少一个双波段紫外灯管和至少一个单波段紫外灯管，或者包括至少两个不同波长的单波段紫外灯管。优选地，所述第一光源包括两个紫外灯管：185nm/254nm的双波段灯管和254nm的单波段灯管；或者，所述第一光源包括三个紫外灯管：185nm/254nm的双波段灯管、254nm的单波段灯管和185nm的单波段灯管。3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述泡沫陶瓷为泡沫陶瓷片。优选地，所述泡沫陶瓷的材质为碳化硅。优选地，所述第一催化剂选自Fe2O3‑
TiO2/Ag
‑
TiO2/Al2O3/SiC，例如16.85％Fe2O3‑
TiO2/5％Ag
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TiO2/Al2O3/SiC。优选地，所述红外灯选用红外灯管。优选地，所述第二光源为至少两根红外灯管组成的红外灯管阵列。优选地，所述第二催化剂选自负载贵金属的CeO2‑
MnO
x
催化剂，优选为负载贵金属Pt的CeO2‑
MnO
x
催化剂，更优选为1.0％Pt/18.56％CeO2‑
33.28％MnO
x
/SiC。4.根据权利要求1
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3任一项所述的设备，其特征在于，所述设备还包括第二光催化模块。其中，所述第二光催化模块包括第一光源和第三催化剂，所述第三催化剂选自ZSM
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5分子筛型催化剂。优选地，所述第三催化剂的载体为泡沫陶瓷。优选地，所述第三催化剂选自(Ag
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TiO2)/TiO2‑
ZSM
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5/SiC，优选为0.5％(5％Ag
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TiO2)/20％TiO2‑
70.5％ZSM
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5/SiC。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的设备，其特征在于，所述第一光催化模块和光热催化模块还包括光源固定夹板，用于固定所述催化模块内的光源。优选地，所述第一光催化模块和光热催化模块还可以包括催化剂层卡托槽，用于固定支撑所述催化剂层。优选地，对所述第一光催化模块、光热催化模块和第二光催化模块的排列顺序不做特别限定；例如，进入设备的气体接触催化模块的先后顺序为：第一光催化模块、光热催化模块、第二光催化模块；或者，光热催化模块、第一光催化模块；或者光热催化模块、第一光催化模块、第二光催化模块；或者光热催化模块、第二光催化模块、第一光催化模块；或者第二光催化模块、光热催化模块、第一光催化模块等。6.根据权利要求1
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5任一项所述的设备，其特征在于，所述设备还包括臭味源气体收集模块，用于收集臭味源气体，尤其是用于收集公厕中含有的...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾宏鹏，李晓兰，
申请(专利权)人：中国科学院城市环境研究所，
类型：发明
国别省市：