本發明專利技術公開了一種甲烷降解裝置，包括進氣管路、排氣管路和連接進氣管路與排氣管路的反應裝置，所述反應裝置由反應室、超聲霧化器、攪拌子、反應液、磁力攪拌器、長形彎管以及回流裝置構成。反應室的斜上方設置有紫外光發射裝置。本發明專利技術利用超聲霧化器的霧化功能，將反應室中的反應液以近霧化的形式噴至空中與甲烷氣體充分混合，在紫外光的照射下高效降解甲烷氣體。這種方法利用了超聲霧化器，使氧化劑在空中形成近似的霧氣，有效地增加了甲烷氣體與氧化劑的接觸面積，解決了甲烷不溶于水而與氧化劑接觸面積小，反應效率低的問題。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種甲烷降解裝置，尤其涉及一種超聲霧化甲烷降解裝置。
技術介紹
煤炭行業安全生產形勢在我國工業生產中較為嚴峻，瓦斯事故危害性最高，被冠以煤礦“第一殺手”。瓦斯的治理是一個世界性的難題，目前還沒有從根本上解決瓦斯災害的辦法。我國是一個發展中國家，能源短缺，能耗量大，煤炭又占我國能源總消耗量的70%以上，各地都在積極開采煤礦。因此，瓦斯治理是一件即嚴峻又必須進行的工作。煤礦瓦斯中的主要成分為甲烷(CH4),它也是主要的溫室氣體之一，它的暖化能力比二氧化碳高二十一倍，甲烷濃度的增加還會帶來地球環境的破壞，也就是“溫室效應”，導致全球氣候的變暖。因此，對甲烷進行治理，對于安全生產，環境保護等領域都有著重要的意義。由于甲烷分子化學性質穩定，正常情況下很難與其它物質發生反應。目前降解甲烷的方法主要有微生物降解法和化學催化降解法，微生物降解存在降解速度慢的問題。化學催化氧化法則是利用羥自由基(.0Η)。羥基自由基具有極強的氧化能力。是自然界中僅次于氟的強氧化劑。產生羥基自由基的方法較多，主要有Fenton法和光催化法。但也存在如下問題:如《武漢理工大學學報》第32卷第5期116頁于2010年發表的文章《Fenton試劑液相催化氧化法凈化甲苯氣體》和《中國環境科學》第26卷第6期653頁于2006年發表的文章《真空紫外光催化降解甲烷》中分別介紹了利用Fenton法和光催化法去除甲苯或甲烷。但因為甲苯和甲烷是氣體，不溶于水溶液，而Fenton試劑為液體，TiO2為固體，所以當它們與Fenton試劑或固體TiO2反應時，化學反應只能發生在氣體與液態Fenton試劑的氣/液接觸面上或是氣體與TiO2的氣/固界面上，屬于兩相反應體系，且由于甲烷氣泡會迅速上升而離開液體，所以甲烷與氧化劑接觸面積小，反應效率低。在公知的超聲 領域，超聲霧化器利用電子高頻震蕩，通過陶瓷霧化片的高頻諧振，將液態水分子結構打散而產生自然飄逸的水霧。廣泛的用于加濕器和醫療領域。如2012年《昆明醫科大學學報》第33卷第12期107頁發表的文章《微量間歇性超聲霧化吸入治療小兒支氣管肺炎》和《汕頭大學醫學院學報》第25卷第4期212頁發表的文章《不同溫度對茶液超聲霧化法治療春季結膜炎療效的影響》中對超聲霧化在醫學中的應用進行了介紹。
技術實現思路
為了解決
技術介紹
中存在的上述技術問題，本專利技術的目的是提供一種超聲霧化甲烷降解裝置，能夠極大地增加甲烷與氧化物質的接觸面積，高效率地去除空氣中的甲烷氣體。本專利技術采用下述技術方案: 一種超聲霧化甲烷降解裝置，包括進氣管路、排氣管路和連接進氣管路與排氣管路的反應裝置，所述反應裝置由反應室、超聲霧化器、攪拌子、反應液、磁力攪拌器、長形彎管以及回流裝置構成。磁力攪拌器位于攪拌子的正下方。反應室的斜上方設置有紫外光發射裝置。排氣管路與排氣泵相連。所述的紫外光發射裝置為紫外LED光源。所述的反應室側面和下表面設置有金屬反射壁。所述的金屬反射壁銀或鋁制成。所述的反應室由石英玻璃制作。 所述的超聲霧化器表面經過耐氧化處理，具有耐氧化能力。所述的回流裝置由長形彎管、儲液罐和下流管組成。所述的下流管上帶有一控制閥門。所述的反應液可以是Fenton試劑或納米TiO2與水形成的懸浮液。本專利技術利用磁力攪拌器帶動攪子轉動，將反應液不斷的混合均勻；再利用超聲霧化器的霧化功能，將反應室中的反應液包括液體中的氧化性化學物質以近霧化的形式噴至空中與甲烷氣體充分混合，在紫外光的照射下高效降解。與傳統方法相比，這種方法利用了超聲霧化器，使反應液中的Fenton試劑或納米TiO2粉末在空中形成近似的霧氣，有效地增加了甲烷氣體與反應液的接觸面積，使甲烷氣體與反應液中的氧化劑形成近似的氣/氣混合，解決了甲烷不溶于水而與氧化劑接觸面積小，反應效率低的問題。附圖說明圖1為本專利技術的結構示意具體實施例方式如圖1所示，本專利技術包括進氣管路1、長形彎管9和連接進氣管路I與長形彎管9的反應室2，以及回流裝置和排氣管路14及排氣泵15。反應室2上部設置有紫外光發射裝置3，紫外光發射裝置3可采用大功率紫外LED光源。反應室2內部放有一磁力攪拌子5，在磁力攪拌子5的正下方，反應室2外部放有磁力攪拌器7。在反應室2內部還設置有一超聲霧化器6，此超聲霧化器外表面經過耐氧化處理。反應室2內部還充有一定量的反應液4。反應室2的側面和下表面設置有銀或鋁制成的金屬反光壁。回流裝置包括儲液罐11和回流管12，儲液罐11位于反應室2的斜上方。儲液罐11中加有水10。排氣管路14 一端連接儲液罐11，另一端連接排氣泵15用來排出反應后的氣體。回流管12上帶有一控制閥門13用來控制開關和流量。長形彎管9的上方端口位于水10的液面下。本專利技術在工作過程中，將環境中含有甲烷分子的空氣在排氣泵15的作用下從進氣通道I吸入反應室2，在反應室2中，充有一定量的反應液4。打開磁力攪拌器7，帶動磁力攪拌子5，使反應液4 一直混合。在超聲霧化器6的作用下，反應液中的水及化學物質即氧化劑被噴至空中形成近霧化的反應物8，反應物8以近霧化的形式與甲烷氣體充分混合。打開紫外光發射裝置3，在紫外光下與甲烷分子進行催化反應。反應后的氣體再通過長形彎管9進入儲液罐11，一定量的霧化物質在長形彎管中組成大液滴后回落到反應室2中，另有一部分霧化液體如Fenton試劑等將被帶入儲液罐11。因長形彎管9的出氣端面位于水面下，因此反應物質將液化后留在水中，而反應后的尾氣因為不溶于水或微溶于水而基本上從排氣管路14排 出。當儲液罐11中液體增加到一定程度，水面高度達到回流管12的管口高度時，將順著回流管12返回反應室2。可通過閥門13控制開關和流量。現有技術中，如果利用納米TiO2作為化學反應物對有機氣體進行催化降解，可將氣體通過含納米TiO2與水的混合進行循環，氣體與TiO2接觸面積小，催化效率較低。如果利用Fenton試劑作為化學反應物4對氣體進行催化降解，也是將氣體通過Fenton試劑的水溶液進行反應，因為氣體與Fenton試劑屬于兩相，只在氣泡與液體界面形成反應，所以接觸面積十分有限，反應效率低。在公知的超聲領域，超聲霧化器廣泛的用于加濕器和醫療領域，而本專利技術首次將超聲霧化應用于氣體降解領域。本專利技術的實質性特點和顯著的進步是利用超聲霧化器6的霧化功能，將水中的Fenton試劑或TiO2粉沫以霧化或近霧化的形式噴至空中，與空中的甲烷氣體形成近似的氣/氣混合后進行光降解，此方法極大地增加了反應物的接觸面積，從而提高了反應的速度。實施例1，配制Fenton試劑，其中H2O2濃度為100mmol/L，FeSO4.7H20的濃度為2mmol/L，硫酸調節pH至2.5。將Fenton試劑加入到反應室2中。液面高度超過超聲霧化器上表面約5cm。打開超聲霧化器6和磁力攪拌器7，打開紫外光發射裝置3并打開排氣泵15，開始通入待降解氣體。待降解氣體與漂在空中的霧化Fenton試劑以近氣體的形式混后聞效反應，反應后的氣體由長形彎管9進入儲液iip 11中，儲液iil 11中加入一定量的水，不溶于水或難溶于水的氣體從排氣管路14排出。少量霧化反應液在儲液罐11中變為液體，當液體蓄積到一定高度時，打開閥門13，使液體回流到反應室2。實施例本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種甲烷降解裝置，其特征在于：包括進氣管路、排氣管路和連接進氣管路與排氣管路的反應裝置，所述反應裝置由反應室、超聲霧化器、攪拌子、反應液、磁力攪拌器、長形彎管以及回流裝置構成。磁力攪拌器位于攪拌子的正下方。反應室的斜上方設置有紫外光發射裝置。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：汪艦，張利偉，魏建平，楊波，沈玲，姚培峰，
申請(專利權)人：河南理工大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。