[實用新型]非均相催化劑均相化增強電暈放電處理廢氣裝置

無效

• 申請號: 200620140281.1
• 申請日: 2006-11-23
• 公開（公告）號: CN200984495Y
• 公開（公告）日: 2007-12-05
• 發明（設計）人: 吳祖成;康穎;李明波;高翔;駱仲泱
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;B01D53/74;B01J19/08
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本實用新型涉及廢氣處理技術，尤其是涉及一種非均相催化劑均相化增強電暈放電處理廢氣裝置。

背景技術

近年來，電暈放電廢氣處理作為一種低溫等離子體處理技術，已經被廣泛的研究并逐步推向應用。低溫等離子體中的化學反應主要是通過氣體放電產生的高能電子激發來完成的。低溫等離子體內部富含電子、離子、自由基和激發態分子。其中高能電子與氣體分子(原子)發生非彈性碰撞，將能量轉化為基態分子(原子)的內能，發生激發、離解和電離等一系列過程，使氣體處于活化狀態，產生氧化性極強的·OH、·H、·O等自由基。而非平衡等離子體能耗并不高，這為一些需要很大活化能的反應如大氣中難降解污染的去除提供了理想途徑。

為了進一步提高等離子體反應對污染物的去除效率，很多研究將其與催化技術相結合。目前，等離子體催化劑以及催化反應器正在被廣泛的研究和開發，但現有的催化劑和反應器存在很大缺陷。常用的有：將負載催化劑的載體做為填料填充在等離子體的反應器內部，一方面做為介質阻擋放電的絕緣介質，另一方面做為催化劑強化等離子體反應，增加反應效率；將催化劑直接負載在等離子體反應器的放電電極上，使其在產生電暈的過程中發揮催化活性；將具有催化活性的物質負載在多孔性吸附劑(如活性炭、石棉)填充在等離子體反應器放電區域后面，使其對經過放電反應處理的污染物進行進一步催化反應，達到連續階段性去除。以上催化劑增強等離子體反應的方法中催化劑存在的形態主要為負載在固體表面，進行的是非均相催化反應，即固態催化劑作用于氣態物質的反應。由于固體催化劑接觸面積受限，這種反應方式很難將催化劑的反應活性充分利用。另一方面，對于填充式反應器來說，增加了填充介質，增大了氣體阻力，更制約了反應器的處理能力和大規模大流量的工業應用。

因此，開發非均相催化劑的均相化技術應用于強化電暈放電放電處理廢氣是突破等離子體反應廢氣處理效率的重要技術和手段。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種非均相催化劑均相化增強電暈放電處理廢氣裝置，將非均相催化劑的均相化技術應用于強化低溫等離子體放電處理廢氣，此方法可以大幅度增強等離子體反應處理廢氣的處理效率。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是包括：

1)廢氣處理系統：包括兩端分別開有廢氣進氣口和凈化氣出氣口的圓柱狀絕緣外殼、圓柱狀金屬網接地極、高壓電源、兩個絕緣電極支架和中空噴嘴電暈極；圓柱狀絕緣外殼內壁裝有圓柱狀金屬網接地極，中空噴嘴電暈極裝在圓柱狀金屬網接地極中心，并通過兩端的絕緣電極支架固定，高壓電源的正極接旋轉噴嘴式金屬電暈極，負極接地；

2)催化劑均相化系統：包括自由基源氣體源、氣體流量計、三通閥、水蒸氣霧化室、催化劑霧化室、霧化催化劑混合室；自由基氣體源依次通過氣體流量計和氣體三通閥后，分別接水蒸氣霧化室和催化劑霧化室的進氣端，水蒸氣霧化室和催化劑霧化室的出氣端接催化劑混合室的進氣端，催化劑混合室的出氣端接中空噴嘴電暈極的中心入口。

所述的中空噴嘴電暈極，其圓柱表面均布有中空的金屬噴嘴，中空的金屬噴嘴與中空噴嘴電暈極相連通，中空的金屬噴嘴在中空噴嘴電暈極的徑向呈圓周等角度均布，軸向呈等距或多螺旋結構，中空噴嘴電暈極靠近廢氣進氣口的一端封閉，中空噴嘴電暈極靠近凈化氣出氣口的一端開口。

非均相催化劑均相化增強電暈放電處理廢氣方法，是在霧化室內將催化劑溶液霧化，隨自由基源氣體一同進入電暈放電反應器的中空噴嘴電暈極，并經金屬噴嘴噴出進入等離子體電暈區，實現非均相催化劑的均相化，在電暈放電等離子體反應器中發揮催化作用；在電暈放電反應器內通過電暈放電激發自由基源氣體分子產生大量高活性自由基，與進入反應器的污染物氣體分子發生氧化或還原反應，使污染物得到降解，非均相催化劑均相催化可增強電暈放電激發自由基源氣體的效率，使自由基的產率大大增加，使進入與自由基更充分接觸被氧化或被還原，達到顯著提高污染物的降解效率。

所述催化劑為類芬頓催化劑即含以下金屬離子鐵、錳、鈷、釩、銅中至少一種的過渡金屬溶液或其氧化物，溶液濃度為0.01～1.0mol/L。

本實用新型具有的有益效果是：將非均相的類芬頓等離子體反應催化劑均相化添加到等離子體電暈區域內，增加了催化劑的接觸面積，使其降解反應更充分，在不增加反應器內部氣流阻力的情況下顯著增強廢氣處理效率。

附圖說明

圖1是等離子體反應以及催化劑均相化裝置結構圖；

圖2是電暈極結構圖及剖視放大圖；