[发明专利]使用非热等离子体和催化剂介质的气体处理装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用非热等离子体和催化剂介质对有害气体进行氧化分解处理的装置和方法。

背景技术

近年来，作为分解有害气体的方法和装置，有人提出利用非热等离子体的方法和装置。由于利用非热等离子体的装置简单、并且因为非热等离子体是一种可使用具有高反应性的活性物质的化学反应，所以反应是瞬时进行的，因此可期待非热等离子体有效地分解气体中的有害气体。此外，非热等离子体容易与其他技术相结合。已知非热等离子体可应用于多种类型的组合处理。然而，当有效分解不足时，有害气体的分解会产生副产品。为了进行充足的有效分解，需要输入大量的能量。在这种情况下，存在以下问题，即，由空气产生氮氧化物和大量的臭氧。为了能够将利用非热等离子体来移除空气中的有害气体的技术投入实际应用，抑制氮氧化物和臭氧的产生并提高有害气体的分解效率是一个重要的目标。

作为实现该目标的方法，有人提出利用等离子体来分解乙烯气的方法(专利文献1和2)，在放电电极与地电极(接地电极)之间设置蜂窝状催化剂的方法(专利文献3)，以及设置锰基催化剂的方法(专利文献4)。此外，还提出了一种利用非热等离子体结合已知催化剂，对传统方法中所产生的臭氧和分解有害气体所产生的副产品进一步补救的方法和一种对有害气体进行净化的装置(专利文献5)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-139198号公报

专利文献2：日本特开2003-158996号公报

专利文献3：日本特开2000-140562号公报

专利文献4：日本特开2002-336343号公报

专利文献5：日本特开2005-230627号公报

发明内容

技术问题

基于吸附的气体净化方法需要短时间内吸附剂的再生。在吸附剂的常规再生方法中，水蒸汽解吸附和加热解吸附的设备是必需的。因此，设备可能较大并且根据解吸附方法可能需要排水设备。在放电电极与地电极之间设置铁电材料的颗粒(pellet)的方法中，需要根据电介质材料的粒径和电介质材料的填充量来施加高电压。这导致了从空气产生有害的臭氧和氮氧化物的问题。此外，在设置蜂窝状催化剂的方法中，需要确保催化剂与有害气体相接触。因此，放电电极与地电极之间的距离变长。另外，为了稳定地产生等离子体，需要施加高压来产生大量能量。结果，存在从空气产生氮氧化物和大量臭氧的问题。在发明人提出的方法中，使用了具有金属催化剂功能的吸附剂。在这种情况下，存在的问题是，待处理有害气体的浓度受到具有金属催化剂功能的吸附剂的量的限制。在处理颗粒状或蜂窝状催化剂时，难以在结构方面对净化装置进行灵活设计。

为解决该问题而提出本发明。本发明的目的是提供一种在室温下对挥发性有机化合物等(volatile organic compound,VOC)的有害气体进行氧化分解处理的装置和方法。

技术手段

本发明的第一方面是一种气体处理装置，其设置有：

待处理气体流通的流道；

等离子体生成单元，其被设置在所述流道内，包括至少第一电极、第二电极、电介质材料和用于提供电力的电源单元，其中，由所述电源单元在所述第一电极和所述第二电极之间施加电压以引发放电，由此生成等离子体；以及

催化剂介质，其被设置在由所述流道内的所述等离子体生成单元生成的所述等离子体所存在的位置，加速与所述待处理气体的反应，并具有存在于无机物质上的金属催化剂颗粒。

本发明的第二方面是根据本发明第一方面的气体处理装置，其中，所述第一电极、所述第二电极、所述电介质材料以及所述催化剂介质被依次排布在所述待处理气体的流动方向上，并且在所述气体的流动方向上都是可透气的；并且所述催化剂介质被布置在所述流道中引发放电的空间中、或者被布置在所述气体的流动方向上的所述空间的下游侧。

本发明的第三方面是根据本发明第一方面的气体处理装置，其中，所述第一电极、所述第二电极、所述电介质材料以及所述催化剂介质在与所述气体的流动方向垂直的方向上依次排布。

本发明的第四方面是根据本发明第一至第三方面中任一项的气体处理装置，其中，所述催化剂介质还包括由无机材料制成的基板，至少所述金属催化剂颗粒被固定于该基板。

本发明的第五方面是根据本发明第一至第三方面中任一项的气体处理装置，其中，所述催化剂介质还包括：

无机颗粒，其表面固定有所述金属催化剂颗粒；和

由无机材料制成的基板，所述无机颗粒被固定于该基板。