[發明專利]等離子體和紫外光協同催化劑降解廢氣的裝置和方法

有效

• 申請號: 201810487865.3
• 申請日: 2018-05-21
• 公開（公告）號: CN108636107B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 李濟吾;王軍偉;趙夢戈
• 申請（專利權）人: 浙江工商大學
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;B01D53/44;B01D53/32
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 徐敏

本發明公開了一種等離子體和紫外光協同催化劑降解廢氣的裝置，包括帶有進氣口和出氣口的反應腔，還包括：催化劑層，布置在所述反應腔內并將反應腔分隔成分別具有進氣口和出氣口的兩部分；放電電極組件，放電電極布置在所述反應腔具有進氣口的部分內，另一電極布置在所述反應腔具有出氣口的部分內，加載高壓高頻脈沖電源后使得從進氣口進入反應腔內的氣體被電離、激發產生等離子體；紫外光燈管，布置在所述反應腔具有出氣口的部分內；本本發明還公開了等離子體和紫外光協同催化劑降解廢氣的方法；本發明的裝置和方法提高VOCs降解選擇性，同時不產生二次污染的副產物，具有去除效率高、適用性強、廢氣處理成本低等優點。

技術領域

本發明涉及的是噴涂或印刷行業中VOCs廢氣處理技術領域，特別涉及等離子體和紫外光協同催化劑降解廢氣的裝置和方法。

背景技術

VOCs(volatile organic compounds)指揮發性有機化合物主要包括烴類、芳烴類、醇類、醛類、酮類、脂類、胺類和有機酸等。1989年，世界衛生組織(WHO)對總揮發性有機化合物(VOCs)的定義是熔點低于室溫，沸點范圍在50-260℃之間的揮發性有機化合物的總稱。

VOCs在室外太陽光和熱的作用下能參與氧化氮反應并形成臭氧，臭氧導致空氣質量變差并且是夏季煙霧主要組分。VOCs對人體的影響可分為三種類型：

一是氣味和感官，包括感官刺激，感覺干燥；

二是粘膜刺激和其它系統毒性導致的病態，刺激眼粘膜、鼻粘膜、呼吸道和皮膚等，VOCs很容易通過血液-大腦的障礙，從而導致中樞神經系統受到抑制，使人產生頭痛、乏力、昏昏欲睡和不舒服的感覺；

三是基因毒性和致癌性。

目前的VOCs處理方法包括非破壞性，破壞性方法，以及這兩種方法的組合。非破壞性的方法，主要是吸收，吸附，膜分離技術，冷凝，一般通過物理的方法，在溫度，壓力或選擇性吸附和選擇性滲透膜法濃縮和分離揮發性有機化合物；破壞性的方法為熱氧化，直接燃燒，催化燃燒，等離子體法，生物氧化法，光催化氧化法，及其集成技術，主要是通過化學或生化反應，光，熱，微生物和催化劑將揮發性有機物轉化成CO₂和H₂O以及其他無毒的無機小分子化合物。傳統的揮發性廢氣處理常用吸附、吸收法去除，燃燒去除等，在最近幾年中，低溫等離子體，半導體光催化劑的技術得到了迅速發展。

吸附法是利用吸附劑對有機廢氣的選擇性而進行分離。最常用的吸附劑有活性炭，分子篩。硅藻土等。工藝簡單，易于操控，缺點是飽和后容易脫附，容易被環境狀況干涉。

吸收法是用溶液、溶劑或清水吸收工業廢氣中的揮發性氣體，使其與廢氣分離。吸收法工藝比較簡單，設備投資較低，操作和維修費用基本與碳吸附法相當，由于吸收介質是采用煤油和吸收液，因此沒有二次污染問題。缺點是此工藝方法回收效率低，對于環保要求較高時，很難達到允許的油氣排放標準；設備占地空間大；能耗高；吸收劑消耗較大，需不斷補充。

冷凝法是最簡單的回收技術，將廢氣冷卻使其溫度低于有機物的露點溫度，使有機物冷凝變成液滴，從廢氣中分離出來，直接回收。但這種情況下，離開冷凝器的排放氣中仍含有相當高濃度的VOCs，難以滿足環境排放標準。

膜分離系統是一種高效的新型分離技術，其流程簡單、回收率高、能耗低、無二次污染。缺點是投資大；膜國產率低，價格昂貴，而且膜壽命短；膜分離裝置要求穩流、穩壓氣體，操作要求高。

生物法處理水溶性VOCs的凈化效果好，反應條件溫和，能耗小，無二次污染，投資和運行費用低等優點。缺點是對高濃度、生物降解性差及難生物降解的VOCs去除率低。

燃燒法分直接燃燒法和催化燃燒法。直接燃燒法適合處理高濃度VOCs的廢氣。缺點是其運行溫度通常在800-1200℃時，工藝能耗成本較高，且燃燒尾氣中容易出現二惡英、NOx等副產物。