[發明專利]低溫等離子體發生器和低溫等離子體處理污染物的方法及其應用

有效

• 申請號: 201810509501.0
• 申請日: 2018-05-24
• 公開（公告）號: CN108970348B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 郭亞逢;李超;王林;隋立華;宋項寧;趙乾斌;唐曉麗;姚猛;張海
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中石化安全工程研究院有限公司
• 主分類號: B01D53/32
• 分類號: B01D53/32;B01D53/02;B01D53/86;B01D53/76;C02F1/30;C02F1/28;C02F1/78
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 劉兵;戴香蕓

本發明涉及一種低溫等離子體發生器和低溫等離子體處理污染物的方法及其應用，所述方法對污染物進行低溫等離子體放電，其特征在于，所述對污染物進行低溫等離子體放電的方式為間歇式，且相鄰兩次低溫等離子體放電的時間間隔為0.1s?50s。通過本發明的方法能夠有效降低低溫等離子體發生器內活性粒子的復合機率，提高了活性粒子降解廢水和廢氣中的污染物的效率。

技術領域

本發明涉及廢水廢氣處理領域，具體地說，涉及一種低溫等離子體處理污染物的方法、抑制低溫等離子體處理污染物中活性組分復合的方法，用于上述方法的低溫等離子體發生器及其應用。

背景技術

揮發性有機物(VOCs)是大氣污染物的重要來源。大量VOCs排入大氣，與NO_x、SO_x、O₃等發生復雜的物理化學反應，導致霧霾的產生，給人體健康帶來嚴重危害。目前，VOCs常規的處理方法有活性炭吸附法、吸收法、蓄熱燃燒法、催化燃燒法、催化氧化法、生物法、光催化法及組合技術等，每種技術都有其適用的范圍和條件。以石油化工VOCs排放為例，排放量占VOCs排放總量的50％以上的是中低濃度VOCs廢氣(包括廢水集輸、儲存、處理過程逸散，工藝無組織，冷卻循環水系統)，傳統低濃度VOCs廢氣處理技術實現穩定達標排放的難度極大，如吸附濃縮燃燒法難以實現高含苯系物廢氣達標排放、生物法的總烴去除率較低(低于70％)且抗氣體沖擊負荷差、吸收法則存在溶劑揮發帶來的二次污染等。等離子體技術VOCs治理技術是一種新型的工業廢氣凈化方法，適合于處理中低濃度VOCs廢氣的治理，該技術具有即開即停、處理的污染物范圍廣、抗濃度和流量波動能力強、凈化效率高等優點。

為了利用低溫等離子體處理這些有毒有害氣體，人們針對廢氣處理中低溫等離子體的作用機理和產生低溫等離子體的方法進行了大量的基礎研究。低溫等離子體中能量的傳遞大致為：電子從電場中得到能量，通過碰撞將能量轉化為分子的內能和動能，獲得能量的分子被激發，與此同時，部分分子被電離，這些活化了的粒子相互碰撞從而引起一系列復雜的物理化學反應。因等離子體內富含的大量活性粒子如離子、電子、激發態的原子和分子及自由基等，從而為等離子體技術通過化學反應處理VOCs和惡臭物質提供了條件。但在對VOCs和惡臭物質進行降解的過程中，活性粒子往往未與VOCs和惡臭物質進行反應時已經被新產生的高能電子激發的新的活性粒子復合，從而活性粒子的利用率不高。

此外低溫等離子體的放電介質為空氣或氧氣時能夠產生O₃，而臭氧的壽命比其他活性粒子要長，如果未被充分利用，會有部分O₃分子被新產生的活性粒子復合掉，不僅導致活性粒子的利用率不高，而且會生成二次污染物，如氮氧化物等。

因此降低低溫等離子體發生器內活性粒子的復合機率，也就意味著提高了活性粒子降解VOCs和惡臭物質的效率，降低二次污染物生成機率。

針對上述問題，雖然專利CN204429064U、CN204380489U、CN201830541U、CN103418217B、CN204485611U、CN203002160U均提及了多級串聯放電，但這些專利的技術方案只是簡單地增加了等離子體發生器的級數和總輸入功率，與本發明在相同功率輸入的前提下間隔布設等離子體發生器，有效降低活性組分復合機率，提高對廢水或廢氣的處理效果在機理和效果上有本質不同；此外這些專利中每級放電的時間較長，均試圖通過延長放電時間來提高處理效果，與本專利中縮短每一級的放電時間有本質不同。

發明內容

本發明通過對廢水和廢氣間隔放電降低了低溫等離子體發生器內活性粒子的復合機率，提高了活性粒子降解廢水和廢氣中的污染物的效率，降低二次污染物生成機率。

為實現上述目的，本發明第一方面提供一種低溫等離子體處理污染物的方法，該方法包括對污染物進行低溫等離子體放電，其中，所述對污染物進行低溫等離子體放電的方式為間歇式，且相鄰兩次低溫等離子體放電的時間間隔為0.1s-50s。

優選地，污染物每次與低溫等離子體放電區域的接觸時間＜5s。