[发明专利]一种介质阻挡放电低温等离子体协同催化处理有机废气的装置及处理方法

说明书

技术领域

本发明属于有机废气治理技术领域，更具体地说，涉及一种介质阻挡放电低温等离子体协同催化处理有机废气的装置及处理方法。

背景技术

在石油化工、印刷、涂料、电镀和纺织等行业的生产过程中常伴随着挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，VOCs)的排放，VOCs可以与氮氧化合物发生光化学反应，形成光化学烟雾；也能与大气中的·OH、NO₃^-、O₃等氧化剂发生多途径反应，生成二次有机气溶胶(SOA)，对人们的身体健康和空气环境造成极大的危害。

近年来，低温等离子体技术作为有机废气处理的一种有效技术方法得到了广泛的应用，具有效率高、启动速度快、对VOCs无选择性、装置简单等优点。同时，低温等离子体技术存在能量利用率低、低矿化率、产生有害副产物等缺点，以及存在燃烧爆炸的风险，这些问题都制约着其进一步地工业化应用。

低温等离子体技术与催化技术相结合，能够有效地解决单纯等离子体技术存在的问题，得到了广泛研究。例如，公开日为2008年6月25日的中国专利200610167759.4公开了一种集成空气净化方法，该发明提出了一种具有广谱性和高效性的集成空气净化方法，该方法是由吸附再生、低温等离子催化剂耦合净化和尾气吸收组成。首先，采用再生吸附装置对风量为50～1000m³/h、浓度为1ppm～100ppm的低浓度有害气体进行浓缩、富集，得到的洁净空气可以直接排放，然后对吸附床层进行电加热原位再生，释放出浓度为10ppm～2000ppm、风量为2.5～50m³/h的气态污染物进入到低温等离子体反应器中，并通过催化剂床层，有害气体被分解、矿化，有害的微生物、细菌被杀灭，尾气中的副产物被吸收，得到洁净空气。

公开日为2013年1月16日的中国专利201220112056.2公开了一种复合空气净化装置，所述的空气净化装置分为三级过滤，第一级为初效过滤器，第二级为低温等离子、纳米二氧化钛和双波段紫外光催化触酶协同作用过滤，第三级为高效过滤器；所述的第二级过滤分别为低温等离子体结构、聚合高分子复合膜及纳米二氧化钛催化膜、双波段紫外光灯；其中，低温等离子体电极结构、聚合高分子复合膜及纳米二氧化钛催化膜的结构为针板式电极之间夹具有强氧化性的纳米二氧化钛催化膜，两个电极板接3kV-5kV的高压电源和地，低温等离子体电极结构、聚合高分子膜及纳米二氧化钛催化膜通过固定框架安装在风道四壁上；双波段紫外光灯安装在风道中间，其镇流器和变压器安置在装置的外壁上。此装置主要是针对焊接厂房的焊接烟尘的处理，通过多级过滤使装置的过滤效率得到了明显提高，并且可以使空气循环使用。

目前工业中应用较多的低温等离子体技术主要是利用介质阻挡放电的方式产生等离子体，具有稳定、可靠、电子密度和能量高等特点；介质阻挡放电可以分为电极对称结构和电极不对称结构两种，工业实际应用中主要采用电极不对称结构—线筒式同轴电极结构，但是，这种放电管在使用过程中常存在过风阻力大，通风量受限，易形成结焦物损坏放电管和造成安全问题，从而限制了推广和应用。为了解决低温等离子体技术存在的一些问题，研究人员做了大量的工作，例如，Zhang等人(Zhang H,Li K,Shu C,et al.Enhancement of styrene removal using a novel double-tube dielectric barrier discharge(DDBD)reactor[J].Chemical Engineering Journal,2014,256(8):107-118.)利用双介质阻挡放电产生等离子体去除苯乙烯，CO₂选择性和去除效率均有提高，但与单介质阻挡放电相比仍存在能耗高，能效低的缺点。蒋建平等(中国专利；申请号：201410745374.6；公开日：2015年3月25日)设计了一种快速拆卸电极模块的等离子体废气处理装置，包括一个废气处理箱体，该箱体具有一个废气入口和一个废气出口，所述废气处理箱体内水平设置有滑轨，所述滑轨上并列设置有多个电极模块，所述电极模块可拆卸滑动于所述滑轨上，所述滑轨的两端分别设置有电极模块入口和电极模块出口。该发明的电极模块结构，能方便电极的清理与维护，但操作较为复杂，没有从根本上解决电极结焦、污染等问题。综上所述，在低温等离子体技术处理有机废气的领域需要一种新的方法来解决现有的问题。

发明内容

1.要解决的问题