[发明专利]氧活性粒子在气体中形成羟基自由基方法

说明书

技术领域

本发明属于气体电离放电、等离子体化学和环境工程应用技术领域，涉及气体中氧活性粒子形成羟基自由基方法。

背景技术

气体中存在化学性污染物和生物性污染物。化学污染物是指芳香族化合物(甲苯、二甲苯、对二氯苯等)，有机卤化物(四氯乙烯、氯甲烷等)；醇类(甲醇、乙醇、氯代乙醇等)；酮类(丙酮、甲基乙基酮等)；醛类(甲醛、乙醛等)；酯类(乙酸乙酯)；醚类(甲基醚、乙醚、丙醚、基醚、丙基醚)；有机卤化物(氯丹、对二氯苯、七氯等)。生物性污染物是指细菌、霉菌、链球菌、咾肺军团菌和尘螨等，以及气体二氧化硫、氮氧化物等无机污染物。通常采用吸附、光催化、负离子、臭氧等净化方法。这些方法中有效、可行的方法是臭氧净化方法。由于臭氧氧化还原电位为2.07V，是有选择性分解、氧化污染物，只能处理气相中部分污染物；它与污染物反应速率常数仅为10^-1L/mol·s～10²L/mol·s，臭氧在气相中杀灭曲霉菌时间达到100min左右，可见，现有气体净化技术中最有效是臭氧气体净化技术，但是该技术尚存在如下不足之处，氧化还原电位仅为2.07V；反应速率常数太低，仅为10^-1L/mol·s～10²L/mol·s，比羟基自由基·OH要低7个数量级，所以说臭氧是有选择地氧化分解污染物以及有选择杀灭微生物；反应速率常数低，反应时间高达20min～100min，可见臭氧气体净化方法难以满足当前气体净化需要。

目前的气体净化方法存在问题：

1)对气体中污染物有选择性的净化。即是一种气体净化方法治理一种或几种污染物，常常是采用几种空气净化方法协同作用来实现气体净化目的；

2)现有气体净化技术的反应速率常数很低，气体净化反应时间长达20min～100min，难以实现在线快速气体净化；

3)现有气体净化设备体积庞大，一次性投资和运行成本高；

4)需要外加催化剂、吸收剂、氧化还原剂等，以便增加反应速率和提高选择性。

发明内容

本发明的目的是解决气态中形成羟基自由基方法不足之处，提供气体中氧活性粒子形成羟基自由基方法。此发明是把高浓度小流量的氧活性粒子〔O₂⁺、O₃、O(¹D)、O(³P)等〕注入管道或容器中，氧活性粒子中O₂⁺与气体中水反应生成高初始反应速率常数2.2×10⁶L/mol·s的过氧羟基离子HO₂^-引发剂，氧活性粒子与HO₂^-进行等离子体反应生成以·OH为主的活性粒子基团，氧化分解气体中有机污染物以及致死、灭活微小生物、细菌以及病毒。由于其反应速率常数高达10⁷L/mol·s～10¹⁰L/mol·s，可在1ms～10s内氧化分解气体中有机污染物；致死、灭活微小有害生物及病毒，实现了快速无选择消除气体污染物；羟基自由基·OH氧化电位高达2.80V，几乎与氟(2.87V)相当，将无选择性消除气体中化学和生物污染，最终分解成CO₂、H₂O和微量无机盐。符合绿色化学12原则，并达到高级氧化技术要求，本发明实现了不用氧化剂、催化剂和还原剂，不产生任何再污染的副产品，不对环境产生任何负面影响的气体绿色、快速净化新方法。

本发明解决其技术所采用技术方案是：

本发明是把氧活性粒子产生器2制取的O₂⁺、O₃、O(¹D)、O(³P)等氧活性粒子6注入气道8或反应器10，其中O₂⁺等与气体中水分子发生等离子体化学反应生成过氧羟基离子引发剂HO₂^-，氧活性粒子在引发剂HO₂^-作用下形成羟基自由基·OH，其方案如图1、2、3所示。