[实用新型]一种针对大流量低温等离子体的工业废气处理设备

说明书

技术领域

本实用新型公开了一种针对大流量低温等离子体的工业废气处理设备，涉及环保废气处理技术领域。

背景技术

随着全球经济的发展，环境污染问题日益突出，各种类型的环境污染层出不穷，严重危及了人类的健康与生存。为了人类自身的安危，治理环境问题迫在眉睫。近年，全球涌现出许多治理环境问题的高新技术，如超声波、光催化氧化、低温等离子体、反渗透等，其中低温等离子体作为一种高效、低能耗、处理量大、操作简单的环保新技术来处理有毒废气及难降解物质，是近来研究的热点。

低温等离子体技术处理污染物的原理为：在外加电场的作用下，介质阻挡放电产生的大量携能电子轰击污染物分子，使其电离、解离和激发，然后便引发了一系列复杂的物理、化学反应，使复杂大分子污染物转变为简单小分子安全物质，或使有毒有害物质转变成无毒无害或低毒低害的物质，从而使污染物得以降解去除。因其电离后产生的电子平均能量在5～10ev，适当控制反应条件可以实现一般情况下难以实现或速度很慢的化学反应变得十分快速。作为环境污染处理领域中的一项具有极强潜在优势的高新技术，等离子体受到了国内外相关学科界的高度关注。

降解挥发性有机污染物(VOCs) 传统的处理方法如吸收、吸附、冷凝和燃烧等，对于低浓度的VOCs 很难实现，而光催化降解VOCs又存在催化剂容易失活的问题，利用低温等离子体处理VOCs可以不受上述条件的限制，具有潜在的优势。

但由于等离子体是一门包含放电物理学、放电化学、化学反应工程学及催化技术等基础学科之上的交叉学科。因此，目前该技术主要还是处于研究阶段，到目前仍未开发出具有商业化的产品。例如：复旦大学的于勇等人用介质阻挡放电降解CF3Br，降解率达到55%，浙江大学的郑雷等人利用正脉冲电晕放电处理含二氯甲烷浓度为42. 8umol的空气，在反应器中加入BaTiO3为催化剂，在试验气体流速为28mL/min条件下，二氯甲烷的降解率达到90%以上。浙江大学黄立维等人利用脉冲电晕处理低浓度甲苯废气，在线—管式反应器中，甲苯的降解率达到81% ，能量利用率为8.4g/（kW/h）。北京工业大学的谢成屏通过测定臭氧的浓度来反应等离子体处理VOCs的机理，试验结果表明，在放电反应产生的活性粒子（如高能电子、臭氧、自由基等）的作用下，高能电子经过与目标分子发生非弹性碰撞，将能量全部或部分传递给分子，使其裂解、激化等，接着，被高能电子裂解、激化的分子在臭氧和氧等离子体的作用下，被氧化成CO₂、CO和H₂O。

等离子体技术处理环境污染问题是一种高新技术，是目前国内外研究的热点问题。在20世纪60年代，西方发达国家就开始研究等离子体化学，到80年代，开始利用等离子体技术处理环境污染物的问题。但是，大多数发达国家对该项技术也还只是处于理论研究或者是中试阶段，真正进入商业化的非常少。到目前为止，国内还没有真正意义上的工业化等离子体处理设备。低温等离子体对环境污染的治理，其应用领域包括：(1) 臭气的消除，如食品工业、污水处理厂、堆肥厂、污泥处理、烟草工业、塑料工业等地方产生的臭气；(2) 空气净化，如空调或其他场合的应用；(3) 废气中低浓度溶剂（含卤化剂）的去除，如油漆、印刷等工业；(4) 净化有毒物质。经过低温等离子体处理的空气纯度虽然不能达到人居室内空气纯度的要求，但可以达到工厂周围的空气质量要求，降解率达到90%。

目前国内对低温等离子体技术处理环境污染问题的许多研究还是停留在高校的理论研究或是实验室的小型试验上，虽然有些已经发展成中试设备，但是能够直接应用于工业的商业化产品目前在国内仍然是空白。以低温等离子体技术处理有机废气为例，这些试验研究处理的气体一般都是气流量较小、气流较稳定，而工业上产生并需要治理的废气气流量大、气流不稳定。因此，需要开发出适用于工业有机废气，香气及恶臭气体的商业化的低温等离子体技术产品，达到真正治理环境污染问题的目的。

制约大流量的低温等离子体工业废气处理技术的发展原因有以下几个方面：