[發明專利]一種大流量低溫等離子體工業廢氣處理裝置

在審

• 申請號: 201410585683.1
• 申請日: 2014-10-28
• 公開（公告）號: CN104437019A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 萬京林;萬良淏;萬良慶
• 申請（專利權）人: 南京蘇曼等離子科技有限公司
• 主分類號: B01D53/32
• 分類號: B01D53/32
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

技術領域

本發明公開了一種大流量低溫等離子體工業廢氣處理裝置，涉及環保廢氣處理技術領域。

背景技術

隨著全球經濟的發展，環境污染問題日益突出，各種類型的環境污染層出不窮，嚴重危及了人類的健康與生存。為了人類自身的安危，治理環境問題迫在眉睫。近年，全球涌現出許多治理環境問題的高新技術，如超聲波、光催化氧化、低溫等離子體、反滲透等，其中低溫等離子體作為一種高效、低能耗、處理量大、操作簡單的環保新技術來處理有毒廢氣及難降解物質，是近來研究的熱點。

低溫等離子體技術處理污染物的原理為：在外加電場的作用下，介質阻擋放電產生的大量攜能電子轟擊污染物分子，使其電離、解離和激發，然后便引發了一系列復雜的物理、化學反應，使復雜大分子污染物轉變為簡單小分子安全物質，或使有毒有害物質轉變成無毒無害或低毒低害的物質，從而使污染物得以降解去除。因其電離后產生的電子平均能量在5～10ev，適當控制反應條件可以實現一般情況下難以實現或速度很慢的化學反應變得十分快速。作為環境污染處理領域中的一項具有極強潛在優勢的高新技術，等離子體受到了國內外相關學科界的高度關注。

降解揮發性有機污染物(VOCs)?傳統的處理方法如吸收、吸附、冷凝和燃燒等，對于低濃度的VOCs?很難實現，而光催化降解VOCs又存在催化劑容易失活的問題，利用低溫等離子體處理VOCs可以不受上述條件的限制，具有潛在的優勢。

但由于等離子體是一門包含放電物理學、放電化學、化學反應工程學及催化技術等基礎學科之上的交叉學科。因此，目前該技術主要還是處于研究階段，到目前仍未開發出具有商業化的產品。例如：復旦大學的于勇等人用介質阻擋放電降解CF3Br，降解率達到55%，浙江大學的鄭雷等人利用正脈沖電暈放電處理含二氯甲烷濃度為42.?8umol的空氣，在反應器中加入BaTiO3為催化劑，在試驗氣體流速為28mL/min條件下，二氯甲烷的降解率達到90%以上。浙江大學黃立維等人利用脈沖電暈處理低濃度甲苯廢氣，在線—管式反應器中，甲苯的降解率達到81%?，能量利用率為8.4g/（kW/h）。北京工業大學的謝成屏通過測定臭氧的濃度來反應等離子體處理VOCs的機理，試驗結果表明，在放電反應產生的活性粒子（如高能電子、臭氧、自由基等）的作用下，高能電子經過與目標分子發生非彈性碰撞，將能量全部或部分傳遞給分子，使其裂解、激化等，接著，被高能電子裂解、激化的分子在臭氧和氧等離子體的作用下，被氧化成CO₂、CO和H₂O。

等離子體技術處理環境污染問題是一種高新技術，是目前國內外研究的熱點問題。在20世紀60年代，西方發達國家就開始研究等離子體化學，到80年代，開始利用等離子體技術處理環境污染物的問題。但是，大多數發達國家對該項技術也還只是處于理論研究或者是中試階段，真正進入商業化的非常少。到目前為止，國內還沒有真正意義上的工業化等離子體處理設備。低溫等離子體對環境污染的治理，其應用領域包括：(1)?臭氣的消除，如食品工業、污水處理廠、堆肥廠、污泥處理、煙草工業、塑料工業等地方產生的臭氣；(2)?空氣凈化，如空調或其他場合的應用；(3)?廢氣中低濃度溶劑（含鹵化劑）的去除，如油漆、印刷等工業；(4)?凈化有毒物質。經過低溫等離子體處理的空氣純度雖然不能達到人居室內空氣純度的要求，但可以達到工廠周圍的空氣質量要求，降解率達到90%。

目前國內對低溫等離子體技術處理環境污染問題的許多研究還是停留在高校的理論研究或是實驗室的小型試驗上，雖然有些已經發展成中試設備，但是能夠直接應用于工業的商業化產品目前在國內仍然是空白。以低溫等離子體技術處理有機廢氣為例，這些試驗研究處理的氣體一般都是氣流量較小、氣流較穩定，而工業上產生并需要治理的廢氣氣流量大、氣流不穩定。因此，需要開發出適用于工業有機廢氣，香氣及惡臭氣體的商業化的低溫等離子體技術產品，達到真正治理環境污染問題的目的。

制約大流量的低溫等離子體工業廢氣處理技術的發展原因有以下幾個方面：