[發明專利]一種填充式低溫等離子體協同吸附催化VOCs凈化裝置

在審

• 申請號: 201610306942.1
• 申請日: 2016-05-11
• 公開（公告）號: CN105749744A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 包浩;施平平;錢東升;傅偉根;屠天云
• 申請（專利權）人: 浙江中泰環保股份有限公司
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;B01D53/44
• 代理公司: 杭州華知專利事務所 33235
• 代理人: 寧岡

技術領域

本發明涉及一種VOCs凈化技術領域，具體涉一種填充式低溫等離子體協同吸附催化VOCs凈化裝置。

背景技術

VOCs（有機揮發性氣體），具有揮發性，在常溫條件下很容易形成VOCs氣體，造成VOCs大氣污染，破壞臭氧層，危害人類健康和生態環境。許多VOCs物質還會引發城市化學煙霧，造成二次污染，對人類健康產生更大的危害。此外，VOCs作為可吸入顆粒物的前體之一，是造成酸霧、煙霧的重要原因。VOCs產生及排放涉及到工業行業，包括石油化工、精細化工、噴涂、包裝印刷、半導體及電子產品制造、人造板與木制家具制造、皮革、涂料、油墨、粘合劑生產、金屬制造等眾多行業，各行業中產生VOCs種類繁多，組成復雜。常見的組分有碳氫化合物、苯系物、醇類、酮類、酚類、醛類、酯類、胺類、腈類等。VOCs排放日趨受到廣泛的關注，全世界已在空氣中檢出VOCs約150余種，其中有毒的約80余種，直接導致臭氧生成的前體物有60余種。目前VOCs的排放量沒有一個統一的官方數據，根據2012年環境保護部頒布的《重點區域大氣污染防治“十二五”規劃》2010年全國重點地區重點城市VOCs排放量417.25噸，但有研究表明當年全國實際排放量約3000萬噸，山東、浙江、江蘇排放量居首，其中山東省（79.6萬噸）、浙江省（52.7萬噸）和江蘇省（51.3萬噸），占比約為重點區為重點區域VOCs排放總量的44%；最小的3區域為山西（2.6萬噸）、湖南（2.6萬噸）和寧夏（3.95萬噸）。在我國，VOCs治理已刻不容緩。

低溫等離子體是繼固態、液態、氣態之后的第四種物質形態，當外加電壓達到氣體的放電電壓時，氣體被擊穿，產生包括電子、各種離子、原子和自由基在內的混合體。放電過程中雖然電子溫度很高，但重粒子溫度很低，整個體系呈現低溫狀態，所以稱為低溫等離子體。低溫等離子體降解污染物是利用這些高能電子、自由基等活性粒子和廢氣中的污染物作用，使污染物分子在極短時間內發生分解，并發生后續的種反應達到降解污染物的目的。

雙介質阻擋放電產生的高能電子、離子、自由基和激發態分子數量極多，與傳統的電暈放電產生的低溫等離子體技術相比較，其放電密度是電暈放電的1500多倍。與傳統方法相比，低溫等離子體技術與傳統方法相比具有很多優點，但由于等離子體降解過程某些產物的不可控，可能會產生一些有害產物，造成二次污染。

在VOCs凈化領域中，常用的催化劑為貴金屬催化劑，與非貴金屬相比，貴金屬催化劑顯示出更高的催化活性，但存在易揮發、易高溫燒結和價格昂貴的缺點。非金屬催化劑原料豐富、價格低廉，且具有多種價態，具有較好的催化活性和高溫穩定性，但催化性能不及貴金屬。目前，已有研究表明，非貴金屬催化劑可以通過改性提高催化性能。

活性炭具有很大的比表面積，獨特的孔道結構和較高的表面活性，因此被廣泛地用作吸附VOCs的吸收劑，但活性炭吸附一定污染物后，凈化效果下降，甚至失效，需進行脫附再生，操作繁鎖，且易產生二次污染。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明設計了一種填充式低溫等離子體協同吸附催化VOCs凈化裝置，在低溫等離子體中引入適量的催化劑，有效地控制反應產物的生成與分布，增加CO₂的選擇性，同時在催化劑中摻雜一定比例的活性炭，增加廢氣在凈化裝置中的停留時間，提高能量效率。

本發明采用如下技術方案：

一種填充式低溫等離子體協同吸附催化VOCs凈化裝置，其包括預除塵裝置和殼體，殼體包括前小后大的進口喇叭、中間段和前大后小的出口喇叭，預除塵裝置、進口喇叭、中間段和出口喇叭依次連通，中間段內設置有低溫等離子體反應器，低溫等離子體反應器內填充有催化劑和活性炭。

作為優選，所述中間段內設置有若干低溫等離子體反應器，低溫等離子體反應器為雙介質阻擋放電等離子反應器，每個低溫等離子反應器沿氣流方向平行地布置在殼體內，若干低溫等離子體反應器平行均勻布置。

作為優選，所述進口喇叭內設置有氣流均布裝置，氣流均布裝置的形式是百葉窗式、多孔式、分布格子、槽形鋼分布板或欄桿式分布板，氣流均布裝置的開口率在40%-60%之間。氣流均布裝置保證廢氣均勻地進入等離子體反應器。

作為優選，所述低溫等離子體反應器內的催化劑和活性炭以固定床式填充，催化劑與活性炭的填充質量比例范圍為2：8-4：6。