[發明專利]使用非熱等離子體和催化劑介質的氣體處理裝置和方法

在審

• 申請號: 201280056876.7
• 申請日: 2012-09-04
• 公開（公告）號: CN103974758A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 池上誠;松本貴紀;中山鶴雄;直原洋平
• 申請（專利權）人: 株式會社NBC紗綱技術
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;A61L9/00;B01J8/02;B01J23/10;B01J23/42;B01J23/44;B01J23/52
• 代理公司: 北京瑞盟知識產權代理有限公司 11300
• 代理人: 劉昕

技術領域

本發明涉及一種利用非熱等離子體和催化劑介質對有害氣體進行氧化分解處理的裝置和方法。

背景技術

近年來，作為分解有害氣體的方法和裝置，有人提出利用非熱等離子體的方法和裝置。由于利用非熱等離子體的裝置簡單、并且因為非熱等離子體是一種可使用具有高反應性的活性物質的化學反應，所以反應是瞬時進行的，因此可期待非熱等離子體有效地分解氣體中的有害氣體。此外，非熱等離子體容易與其他技術相結合。已知非熱等離子體可應用于多種類型的組合處理。然而，當有效分解不足時，有害氣體的分解會產生副產品。為了進行充足的有效分解，需要輸入大量的能量。在這種情況下，存在以下問題，即，由空氣產生氮氧化物和大量的臭氧。為了能夠將利用非熱等離子體來移除空氣中的有害氣體的技術投入實際應用，抑制氮氧化物和臭氧的產生并提高有害氣體的分解效率是一個重要的目標。

作為實現該目標的方法，有人提出利用等離子體來分解乙烯氣的方法(專利文獻1和2)，在放電電極與地電極(接地電極)之間設置蜂窩狀催化劑的方法(專利文獻3)，以及設置錳基催化劑的方法(專利文獻4)。此外，還提出了一種利用非熱等離子體結合已知催化劑，對傳統方法中所產生的臭氧和分解有害氣體所產生的副產品進一步補救的方法和一種對有害氣體進行凈化的裝置(專利文獻5)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2000-139198號公報

專利文獻2：日本特開2003-158996號公報

專利文獻3：日本特開2000-140562號公報

專利文獻4：日本特開2002-336343號公報

專利文獻5：日本特開2005-230627號公報

發明內容

技術問題

基于吸附的氣體凈化方法需要短時間內吸附劑的再生。在吸附劑的常規再生方法中，水蒸汽解吸附和加熱解吸附的設備是必需的。因此，設備可能較大并且根據解吸附方法可能需要排水設備。在放電電極與地電極之間設置鐵電材料的顆粒(pellet)的方法中，需要根據電介質材料的粒徑和電介質材料的填充量來施加高電壓。這導致了從空氣產生有害的臭氧和氮氧化物的問題。此外，在設置蜂窩狀催化劑的方法中，需要確保催化劑與有害氣體相接觸。因此，放電電極與地電極之間的距離變長。另外，為了穩定地產生等離子體，需要施加高壓來產生大量能量。結果，存在從空氣產生氮氧化物和大量臭氧的問題。在發明人提出的方法中，使用了具有金屬催化劑功能的吸附劑。在這種情況下，存在的問題是，待處理有害氣體的濃度受到具有金屬催化劑功能的吸附劑的量的限制。在處理顆粒狀或蜂窩狀催化劑時，難以在結構方面對凈化裝置進行靈活設計。

為解決該問題而提出本發明。本發明的目的是提供一種在室溫下對揮發性有機化合物等(volatile organic compound,VOC)的有害氣體進行氧化分解處理的裝置和方法。

技術手段

本發明的第一方面是一種氣體處理裝置，其設置有：

待處理氣體流通的流道；

等離子體生成單元，其被設置在所述流道內，包括至少第一電極、第二電極、電介質材料和用于提供電力的電源單元，其中，由所述電源單元在所述第一電極和所述第二電極之間施加電壓以引發放電，由此生成等離子體；以及

催化劑介質，其被設置在由所述流道內的所述等離子體生成單元生成的所述等離子體所存在的位置，加速與所述待處理氣體的反應，并具有存在于無機物質上的金屬催化劑顆粒。

本發明的第二方面是根據本發明第一方面的氣體處理裝置，其中，所述第一電極、所述第二電極、所述電介質材料以及所述催化劑介質被依次排布在所述待處理氣體的流動方向上，并且在所述氣體的流動方向上都是可透氣的；并且所述催化劑介質被布置在所述流道中引發放電的空間中、或者被布置在所述氣體的流動方向上的所述空間的下游側。

本發明的第三方面是根據本發明第一方面的氣體處理裝置，其中，所述第一電極、所述第二電極、所述電介質材料以及所述催化劑介質在與所述氣體的流動方向垂直的方向上依次排布。

本發明的第四方面是根據本發明第一至第三方面中任一項的氣體處理裝置，其中，所述催化劑介質還包括由無機材料制成的基板，至少所述金屬催化劑顆粒被固定于該基板。

本發明的第五方面是根據本發明第一至第三方面中任一項的氣體處理裝置，其中，所述催化劑介質還包括：

無機顆粒，其表面固定有所述金屬催化劑顆粒；和

由無機材料制成的基板，所述無機顆粒被固定于該基板。