[發明專利]一種用于強溫室氣體SF6分解的方法

無效

• 申請號: 200810207621.1
• 申請日: 2008-12-23
• 公開（公告）號: CN101757840A
• 公開（公告）日: 2010-06-30
• 發明（設計）人: 張仁熙;宋瀟瀟;劉新剛;侯惠奇
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: B01D53/74
• 分類號: B01D53/74;B01D53/68
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 包兆宜

技術領域

本發明屬廢氣處理技術領域，涉及一種用于強溫室氣體SF₆分解的方法，具體涉及一種將介質阻擋放電技術應用于溫室氣體SF₆分解的廢氣處理工藝技術。

背景技術

六氟化硫(SF6)氣體因其良好的絕緣和滅弧性能，自1953年被投入工業應用以來，逐漸被廣泛用于工業絕緣設備，如全封閉組合電器GIS、高壓斷路器、氣體絕緣變壓器等電力設備中，據有關統計報道，其消費量占到全年SF₆總消費量達的80％。另外，SF₆還在半導體工業中用作刻蝕或輔助刻蝕氣體，甚至作為大氣污染物長距離擴散的示蹤劑以及醫用呼吸氣的稀釋氣也被廣泛使用。2003年六氟化硫年消耗量為8500t，而到2005年六氟化硫氣體全球每年銷售量大約一萬噸，僅我國SF₆氣體產量就達2500噸，其中每年電力行業的正常檢修和補充泄露需要300噸，根據國家2005年制定的電力行業標準《DL/T941-2005運行中變壓器用六氟化硫質量標準》，允許年漏氣率為1‰，而滲漏的SF₆尚無法進行回收，從而導致大量的SF₆氣體被直接排放或泄漏至大氣環境中。

SF₆作為目前大氣中GWP值最大的溫室氣體，大氣壽命長達3200年，全球增溫潛勢(GWP100)達23900，1960年前他的大氣本底值低于0.04ppt，但1998年時大氣中含量已達4.7ppt，在四十年內濃度上升了兩個數量級。SF₆在自然界中的源僅有螢石CaF₂通過放射化學反應產生，而主要人為源而同時除了放電作用以外，幾乎不存在匯，因此積累作用將逐漸顯著，有關監測結果顯示，SF₆的本底值在北半球每年平均增加0.24-0.31ppt。由于六氟化硫顯著的溫室效應和在大氣中明顯的積累效應，它已經被確定為京都議定書優先控制的六種污染物之一。

SF₆的化學性質極為穩定，甚至O(¹D)或OH自由基都不能與之反應，因此使用化學氧化方法對SF₆進行降解極為困難。現有的降解SF₆的方法有熱解、射頻等離子體、燃燒法等方法。熱解過程將SF₆與CaCO₃在1100℃以上進行反應從而轉化為CaF₂，但耗能顯著。而射頻等離子體(RF)則是在負壓環境中進行，難以工業應用，且存在電極腐蝕以及能耗大的缺點。燃燒法由于處理率高而成為較可靠的六氟化硫末端處理的方法，但燃燒法溫度需要1000℃以上，能耗高，且產生的HF需要末端處理；另外，燃燒過程中難免產生NOx副產物和不完全燃燒產物，故燃燒法有其局限性。因此開發一種經濟有效的SF₆治理技術已十分必要，也符合當前氣體污染控制的發展趨勢。

發明內容

本發明的目的是克服現有廢氣處理技術的缺陷，提供一種用于強溫室氣體SF₆分解的方法，具體涉及一種將介質阻擋放電技術應用于溫室氣體SF₆分解的廢氣處理技術。

本發明采用的放電形式為雙介質阻擋放電(Dielectric?Barrier?Discharge，簡稱DBD)。

所述的介質阻擋放電是指將絕緣介質插入放電空間的一種氣體放電，整個放電由許多空間和時間上隨機分布的微放電構成，這些微放電的持續時間很短，一般在10ns量級。作為一種非平衡等離子體，由于其電極被介質阻隔，因此具有電極不易被腐蝕的特點。以在兩個介質間發生的大量的微放電為特征，DBD可在很大的氣壓和頻率范圍內工作，其擁有較高的電子溫度但實際氣體溫度接近室溫。

介質阻擋放電化學反應過程中能量的傳遞大致如下：

(1).電場+電子→高能電子

(2).高能電子+SF₆(或H₂O)→SF_x+(6-x)F+H+OH等活性基團

(3).活性基團+活性基團→生成物+熱

從以上過程可以看出，電子先從電場獲得能量，通過激發或電離將能量轉移到目標分子中去，那些獲得能量的分子被激發或分解產生活性基團。然后這些活性基團之間相互碰撞后生成穩定產物和熱。