[發明專利]一種低溫等離子體協同光催化處理污染土壤的反應器及其處理方法

有效

• 申請號: 201210571549.7
• 申請日: 2012-12-25
• 公開（公告）號: CN103056155A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 吳祖良;謝德援;肖典琪;黃芳;陳奇
• 申請（專利權）人: 浙江工商大學
• 主分類號: B09C1/00
• 分類號: B09C1/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及一種污染土壤處理的技術領域，尤其是涉及一種低溫等離子體協同光催化處理污染土壤的反應器及其處理方法。

背景技術

土壤是人類賴以生存的物質基礎，是不可缺少、不可再生的自然資源。大量化工產品的生產導致土壤污染越來越嚴重，造成了土壤中有機物的富集，尤其是揮發性有機物(VOCs)、多環芳烴(PAHs)、持久性有機物(POPs)等難降解的有機物。VOCs、PAHs和POPs都具有“三致”作用，且會產生光致毒效應，在土壤中具有隱弊性大、潛伏期長、涉及面廣、治理困難等特點，如不及時去除，將嚴重威脅食品安全和人體健康。如何對土壤中大量殘留的有機污染物進行快速、有效的修復已經成為亟需解決的技術難題。

有機物污染土壤的傳統修復方法有氧化燃燒、熱脫附、化學修復、物理修復、生物修復、氣相抽提法等。其中異地氧化燃燒法及熱脫附法應用較多。但燃燒法在對土壤進行焚燒的過程中會產生二噁英等二次污染物，將對大氣造成更嚴重污染。而熱脫附則僅進行了簡單的物理分離，將污染物從一相轉化為另一相，并沒有對有機污染物起到根本的破壞作用，不能將有機污染物徹底降解，因此傳統的有機物污染土壤修復方法均存在一些局限性。

等離子體技術和光催化技術是近年來出現的氣態污染物治理領域的熱點技術。相比于傳統的空氣凈化技術，等離子體技術具有處理流程短、效率高、能耗低、適用范圍廣等特點，尤其是低溫等離子體(NTP)可以產生很多高活性的粒子(如電子、活性基團等)，與難降解的有機污染物發生反應，使其轉化或分解為無害物質。光催化技術則具有能耗低、操作簡單、反應條件溫和、二次污染少等優點。兩者都被認為是一種極具前途的環境污染深度凈化技術。將這兩種凈化技術有效結合已成為大氣污染控制領域新的研究方向。

等離子體技術和光催化技術逐漸被應用于污染土壤的處理領域中，公開號為CN102671526A的專利公開了一種用低溫等離子體處理土壤揮發性有機污染物的裝置，該裝置利用熱風將吸附在土壤中的揮發性有機污染物釋出，熱風攜帶揮發性有機污染物通過管道進入低溫等離子體反應器中，利用低溫等離子體發生器放電產生的活性粒子處理揮發性有機污染物，該處理方式僅采用低溫等離子體技術處理有機污染物，不能一次處理完全，需采用處理多次的方式才能完全去除揮發性有機污染物，能耗高，易產生二次污染。

公開號為CN102553901A的專利公開了一種光催化土壤凈化系統，該系統由土地加熱裝置、加熱管道及不織布層組成，不織布層上依次覆有二氧化鈦與吸附劑混合層、透明膜層，該系統利用光催化反應可去除土壤中的氯化物，但光催化反應僅去除土壤中通過加熱揮發出來的部分污染物，處理效果不佳，會造成污染物的一定殘留。

發明內容

本發明針對現有處理土壤中有機污染物的反應器處理效果差、二次污染大等問題，提供了一種低溫等離子體協同光催化處理污染土壤的反應器，進行有機物污染土壤的高效處理，減少其對環境的二次污染。

一種低溫等離子體協同光催化處理污染土壤的反應器，包括兩端分別設置進氣口和出氣口的反應筒體，所述的反應筒體沿軸向分為兩段，其中靠近進氣口的一段為低溫等離子體反應段，靠近出氣口的一段為光催化反應段。

污染土壤在低溫等離子體反應段經過一次處理后，揮發出的殘余有機物進入光催化反應段進行二次處理，該反應器突破了傳統反應器只采用單種技術處理污染土壤的缺陷，將低溫等離子體技術與光催化技術結合，充分發揮兩者的協同處理作用，污染土壤處理效果好，二次污染低。低溫等離子體反應段產生的活性物質臭氧能在光催化階段分解，不僅解決了單純低溫等離子體產生臭氧等副產物的問題，而且臭氧的分解能夠提高光催化性能，促進有機物的深度降解。

所述反應筒體的橫截面為方形，為了強化氣流擾動，增加氣流停留時間，提高低溫等離子體反應段的處理效果，所述的進氣口處設有渦流發生裝置，優選渦流發生裝置為旋流板形式。

隨后，為了消除低溫等離子體反應段產生的渦流，使氣流均勻的進入光催化反應段，提高光催化反應段污染物的降解效果，所述的低溫等離子體反應段與光催化反應段交界處設有氣流均布裝置，優選氣流均布裝置為多孔結構的不銹鋼板。

所述的低溫等離子體反應段內有相對設置且緊貼反應筒體內壁的上層金屬導電板與下層金屬導電板，上層金屬導電板表面附著金屬尖端物體，接地作為放電陽極，下層金屬導電板接負高壓作為放電陰極；優選反應筒體的材質為高強度絕緣材料，導電板材質為不銹鋼；由于電暈放電的放電間隙最高可達600mm左右，保證了放置污染土壤的足夠空間，因此本發明優選電暈放電為低溫等離子體反應段的放電方式。