[實用新型]氧活性粒子在氣體中形成羥基自由基設備

無效

• 申請號: 201020631335.0
• 申請日: 2010-11-22
• 公開（公告）號: CN202087222U
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 冷宏;白敏冬;白敏菂;毛首蕾;王永偉
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: B01D53/76
• 分類號: B01D53/76;B01D53/72;B01D53/70;A61L9/015
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 侯明遠

技術領域

本實用新型屬于氣體電離放電、等離子體化學和環境工程應用技術領域，涉及氣體中氧活性粒子形成羥基自由基設備。?

背景技術

氣體中存在化學性污染物和生物性污染物。化學污染物是指芳香族化合物(甲苯、二甲苯、對二氯苯等)，有機鹵化物(四氯乙烯、氯甲烷等)；醇類(甲醇、乙醇、氯代乙醇等)；酮類(丙酮、甲基乙基酮等)；醛類(甲醛、乙醛等)；酯類(乙酸乙酯)；醚類(甲基醚、乙醚、丙醚、基醚、丙基醚)；有機鹵化物(氯丹、對二氯苯、七氯等)。生物性污染物是指細菌、霉菌、鏈球菌、咾肺軍團菌和塵螨等，以及氣體二氧化硫、氮氧化物等無機污染物。通常采用吸附、光催化、負離子、臭氧等凈化方法。這些方法中有效、可行的方法是臭氧凈化方法。由于臭氧氧化還原電位為2.07V，是有選擇性分解、氧化污染物，只能處理氣相中部分污染物；它與污染物反應速率常數僅為10^-1L/mol·s～10²L/mol·s，臭氧在氣相中殺滅曲霉菌時間達到100min左右，可見，現有氣體凈化技術中最有效是臭氧氣體凈化技術，但是該技術尚存在如下不足之處，氧化還原電位僅為2.07V；反應速率常數太低，僅為10^-1L/mol·s～10²L/mol·s，比羥基自由基·OH要低7個數量級，所以說臭氧是有選擇地氧化分解污染物以及有選擇殺滅微生物；反應速率常數低，反應時間高達20min～100min，可見臭氧氣體凈化方法難以滿足當前氣體凈化需要。?

目前的氣體凈化方法存在問題：?

1)對氣體中污染物有選擇性的凈化。即是一種氣體凈化方法治理一種或幾種污染物，常常是采用幾種空氣凈化方法協同作用來實現氣體凈化目的；?

2)現有氣體凈化技術的反應速率常數很低，氣體凈化反應時間長達20min～100min，難以實現在線快速氣體凈化；?

3)現有氣體凈化設備體積龐大，一次性投資和運行成本高；?

4)需要外加催化劑、吸收劑、氧化還原劑等，以便增加反應速率和提高選擇性。?

發明內容

本實用新型的目的是解決氣態中形成羥基自由基方法不足之處，提供氣體中氧活性粒子形成羥基自由基設備。此實用新型是把高濃度小流量的氧活性粒子〔O₂⁺、O₃、O(¹D)、O(³P)等〕注入管道或容器中，氧活性粒子中O₂⁺與氣體中水反應生成高初始反應速率常數2.2×10⁶L/mol·s的過氧羥基離子HO₂^-引發劑，氧活性粒子與HO₂^-進行等離子體反應生成以·OH為主的活性粒子基團，氧化分解氣體中有機污染物以及致死、滅活微小生物、細菌以及病毒。由于其反應速率常數高達10⁷L/mol·s～10¹⁰L/mol·s，可在1ms～10s內氧化分解氣體中有機污染物；致死、滅活微小有害生物及病毒，實現了快速無選擇消除氣體污染物；羥基自由基·OH氧化電位高達2.80V，幾乎與氟(2.87V)相當，將無選擇性消除氣體中化學和生物污染，最終分解成CO₂、H₂O和微量無機鹽。符合綠色化學12原則，并達到高級氧化技術要求，本實用新型實現了不用氧化劑、催化劑和還原劑，不產生任何再污染的副產品，不對環境產生任何負面影響的氣體綠色、快速凈化新方法。?

本實用新型解決其技術所采用技術方案是：?

該設備是由氧活性粒子產生器、高頻高壓電源、氣道或反應器等組成，氧活性粒子產生器是采用窄間隙介質阻擋放電方式，其放電間隙為0.5mm～0.05mm。氧活性粒子產生器2制取的O₂⁺、O₃、O(¹D)、O(³P)等氧活性粒子6注入氣道8或反應器10，其中O₂⁺等與氣體中水分子發生等離子體化學反應生成過氧羥基離子引發劑HO₂^-，氧活性粒子在引發劑HO₂^-作用下形成羥基自由基·OH，其方案如圖1、2、3所示。?