[发明专利]气体净化处理设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体净化处理设备和方法，特别是一种采用等离子净化处理的气体净化处理设备和方法。

背景技术

目前国内外已有的净化技术还停留在静电吸附、活性炭吸附和空气负离子化的水平上，这些技术的应用对改善空气质量有一定的促进作用，但存在着吸附材料更换周期短、灭菌不彻底等弊端。而被国际上称做“21世纪环境科学的关键技术”之一的等离子技术是集物理学、化学、生物学和环境科学于一体的全新技术，其特点是对环境污染物兼具物理作用、化学作用和生物作用，具有费用低、处理效果好、无二次污染等优点，并以杀菌彻底、治理气态和小污染效果显著等特点受到各国环境保护工作者的青睐。

等离子体中存在大量活性粒子，这些活性粒子完全可以破坏环境中的难降解物质，如何利用等离子体处理环境中的有毒及难降解物质是近年来的研究热点。从目前的研究结果来看等离子体有可能作为一种高效率、低能耗、适用范围广和处理量大的手段用于处理环境的有毒及难降解物质。在这方面已有人做了不少工作，例如在70年代有人研究用电子束照射的方法来去除发电厂排放的SO₂和NO₂。但这种方法造价低、运行成本高，而且能量利用率不高。因此人们想到利用等离子体的方法来去除SO₂和NO₂，并做了一系列的工作。早期的研究以电晕放电为主，如ClementsJ.S等人用脉冲电晕放电产生常压等离子体对降解NO_x和SO₂进行过研究，他们在有2.6％H₂O存在的条件下，起始浓度1000ppm的SO₂在放电时间为5.2s后有90％被去除。我国依成武等人用类似方法也得出了相似结果，SO₂气体浓度在114.5-3259.8mg/m³范围内时，SO₂去除效率在98.1％-81.4％范围内；宁成等人还用正脉冲电晕放电和加氨水的条件下对脱NO_x和SO₂进行了研究，他们得出在加氨水和温度较高的条件下，有较高的脱硫效率，可达98.9％。而他们的实验结果表明，氨水对处理NO_x没有影响，电晕对去除NO_x没有影响，电晕对NO_x的降解率只有31％，电晕放电处理有害气体时被活化的气体体积小，这样限制了气体的处理能力。因此，近年来的研究以介质阻挡放电(DBD)为主，Li Jing等人用DBD放电产生非平衡态等离子体处理模拟烟道废气，他们得出去除每公斤SO₂需耗电75KWh。Sun Wanming等人也用DBD放电去除SO₂和NO₂，在SO₂的起始浓度为400ppm、NO₂的起始浓度为100ppm、得到了99％的降解率。用低温等离子体处理挥发性有机物(VOCs)方面的研究近年来也有不少报道传统的处理挥发性有机物的方法如吸收、吸附、冷凝和焚烧等对于低浓度的污染物很难实现，如ppb级的低浓度挥发有机污染物用上述的方法运行成本很高，而对于通常浓度在ppb-ppm级的挥发性有机污染物用等离子体处理则很合适。Chang M.B等人用DBD放电的方法降解了甲醛等易挥发有机物，他们得出HCHO的起始浓度为100ppm时在19KV的电压下和获得97％的解离率。Bubnov A.G也用同样方法降解了HCHO和苯酚，在较佳的条件下，苯酚等被降解为CO、CO₂和H₂O，解离率为90-99％。用等离子体处理氯氟烃的报道近年来也有一些，如Eakabayashi等人用射频放电分解CFC-11，在有Ar和H₂O存在的条件下，分解率可高达100％。此外，日本NEDO还研制出能加热至10⁴℃，处理能力为50kg/h的CFC分解装置。我国在这方面的研究也有一些，除前面提到脱硫和脱硝的研究外，还有报导了脉冲电晕放电对印染废水脱色的研究。所有这些都为用低温等离子体降解环境中的污染物提供了新思路。