1.一种VOCs分离催化降解装置,其特征在于,所述VOCs分离催化降解装置(1)包括箱体(11)、若干VOCs分离降解薄膜(12)、若干紫外光源(13)及微波源(14);箱体(11)采用中空箱体结构,箱体(11)的一端设置有进气口,用于与气源连接;箱体(11)的另一端设置有出气口,用于与排气装置连接;若干VOCs分离降解薄膜(12)和若干紫外光源(13)平行相间设置在箱体(11)内,VOCs分离降解薄膜(12)或紫外光源(13)的轴线与箱体(11)的进气口与出气口的连线平行;箱体(11)的两侧分别设置有微波源(14),微波源(14)与箱体(11)的内部连通;
VOCs分离降解薄膜(12)的制备方法,包括以下步骤:
步骤1、在水中加入硝酸铜、硝酸锰及硝酸铈,搅拌,得到热催化体系;将钛酸四丁酯与异丙醇混合,得到光催化剂体系;
步骤2、将光催化体系逐滴加入热催化体系中,搅拌,至形成溶胶,得到活性组分负载液;
步骤3、在活性组分负载液中加入助剂,并加入贵金属,强烈搅拌,养护,得到负载前驱体;其中,贵金属的摩尔浓度为0.5%~5%;
步骤4、对陶瓷微滤膜进行预处理,使陶瓷微滤膜的孔隙尺寸与VOCs分子尺寸相匹配;
步骤5、将预处理后的陶瓷微滤膜在负载前驱体中进行浸渍,提拉,使热‑光催化剂自然负载在陶瓷微滤膜上;
步骤6、重复步骤5,至陶瓷微滤膜上热‑光催化剂的负载层数满足对VOCs中不同分子的截留率为90%以上,得到热‑光协同催化陶瓷膜;
步骤7、对热‑光协同催化陶瓷膜进行煅烧,还原后,得到VOCs分离催化降解薄膜;
2+ 2+ 2+
步骤1中,热催化体系中Cu :Mn :Ce :H2O的质量比为:(3‑4):(3‑4):(1‑2):(6‑9);光催化体系中,钛酸四丁酯与异丙醇按体积比为(1‑1.5):(2‑3)的比例混合;
步骤6中,陶瓷微滤膜上热‑光催化剂的负载层数为1‑3层;每次浸渍时间为30‑40min,提拉速度为1‑3cm/min,待陶瓷微滤膜上无溶胶滴落,在50‑80℃条件下烘干处理。
2.根据权利要求1所述的一种VOCs分离催化降解装置,其特征在于,紫外光源(13)采用无极紫外灯。
3.根据权利要求1所述的一种VOCs分离催化降解装置,其特征在于,步骤3中,助剂采用硅溶胶、磷酸、尿素、拟薄水铝石、柠檬酸和硅烷偶联剂中的一种或几种;助剂与活性组分负载液按质量比为(1‑3):5的比例混合;贵金属采用铂、钯和铑中的一种或几种;养护过程采用在室温条件下,养护时间为5‑6h;强烈搅拌过程中,搅拌速度为400‑600r/min,搅拌时间为5‑10h。
4.根据权利要求1所述的一种VOCs分离催化降解装置,其特征在于,步骤4中,对陶瓷微滤膜进行预处理时,具体如下:步骤41、对陶瓷微滤膜进行超声清洗;
步骤42、对清洗后的陶瓷微滤膜进行烘烤;
步骤43、将步骤42中的陶瓷微滤膜放入稀硝酸中;其中,稀硝酸的质量分数为5%‑7%;
水浴加热后,取出,清洗烘烤后备用。
5.根据权利要求1所述的一种VOCs分离催化降解装置,其特征在于,步骤7中,煅烧过程采用在300‑500℃条件下,空气氛围煅烧5‑6h;还原过程采用氢气还原6‑9h。
6.一种VOCs分离催化降解系统,其特征在于,包括VOCs分离催化降解装置(1)、进气风机(2)、换热器(3)及排气风机(4);所述VOCs分离催化降解装置采用权利要求1‑2任意一项所述的VOCs分离催化降解装置(1);
进气风机(2)的进口端与气源连接,进气风机(2)的出口端与换热器(3)的管侧进口连接,换热器(3)的管侧出口与VOCs分离催化降解装置(1)的进气口连接,VOCs分离催化降解装置(1)的出气口与排气风机(4)的一端连接;排气风机(4)的另一端与换热器(3)的壳侧进口连接,换热器(3)的壳侧出口与外界连通。
7.根据权利要求6所述的一种VOCs分离催化降解系统,其特征在于,还包括VOCs紧急处理系统(5),VOCs紧急处理系统(5)的进口端与VOCs分离催化降解装置(1)连接,VOCs紧急处理系统(5)的出口端与进气风机(2)连接。
8.根据权利要求6所述的一种VOCs分离催化降解系统,其特征在于,还包括自动控制及监测系统(6),用于实现VOCs分离催化降解系统的自动起闭及监控。