[发明专利]一种高效率低能耗免二次污染的低温等离子体协同催化净化室内挥发性有机物的方法与装置

说明书

本发明公开了一种高效率低能耗免二次污染的低温等离子体协同催化净化室内挥发性有机物的方法与装置，属于室内空气净化技术领域。本发明利用位于主风管中的吸附/催化双功能净化材料组件在建筑物启动通风净化的时段内以正常风速长时间高效吸附分离室内空气中的挥发性有机物；在建筑物不启动通风净化的时段内，借助低温等离子体在低风速条件下短时间内循环通过吸附/催化双功能净化材料组件，使吸附态有机物完全氧化为无害或低害物质；关闭低温等离子体发生器后含臭氧的循环气体继续循环通过吸附/催化双功能净化材料组件，使臭氧彻底分解。本发明提供的方法的室内挥发性有机物转化效率高，能耗低，避免了二次污染物释放到室内空气中。

技术领域

本发明涉及室内空气净化技术领域，特别是涉及一种高效率低能耗免二次污染的低温等离子体协同催化净化室内挥发性有机物的方法与装置。

背景技术

室内存在低浓度挥发性有机物(简称VOCs)，是恶化室内空气质量的主要因素之一。挥发性有机物对人体和环境的危害极大，大多数挥发性有机物不仅对人的呼吸道、眼、鼻等产生刺激作用，还对神经系统、造血系统、肝和肾等器官造成不同程度的损害。室内空气挥发性有机物可借助室温吸附和其他可在室温条件下分解有机物的方法净化。室温吸附是目前对室内空气中低浓度挥发性有机物应用最为成熟的技术，但吸附法存在的问题是仅仅将气相中的有机物转移到固相吸附剂表面，没有彻底净化，且吸附剂吸附容量有限，为保证长期稳定运行，需要定期更换吸附剂或使吸附剂再生。另外，常用的活性炭吸附剂易吸潮，需要严格控制空气的相对湿度。有关室温条件下氧化挥发性有机物，已有不少报道。尽管室温催化氧化甲醛已进入应用阶段，但尚没有一种技术可以高效转化苯系物为二氧化碳和水。对于大多数挥发性有机物，普遍存在效率低和不能完全降解为无害物等问题。

低温等离子体协同催化技术是在低温等离子体系统内引入催化剂，利用低温等离子体与催化剂之间的协同作用，净化有机物。其协同作用在于低温等离子体中的活性粒子能在催化作用下将挥发性有机物转化为无害物。申请号为201110082007.9的中国专利公开了一种等离子体催化协同治理VOCs的反应器，该专利采用介质阻挡放电方式，以石英玻璃管为筒体，外壁包裹金属导电物作为介质阻挡放电的外接电极，筒体中间设置不锈钢管为介质阻挡放电的内电极，在不锈钢管和玻璃管之间放电气隙之间填充吸附剂和催化剂，实现低浓度工业废气中VOCs的高效净化。申请号为201410674694.7的中国专利公开了一种低温等离子体复合处理系统，该处理系统包括预处理器、负离子净化器、双介质等离子处理器、高能离子处理器和复合催化装置，所述处理器和催化装置内分别设有密闭的气室，气室之间依次连通，复合催化剂可以分解吸附催化分解残余的臭氧。以上均为连续放电直通式结构，可以利用低温等离子体中的高能活性粒子催化氧化有机物，但是这种连接方式处理低浓度挥发性有机物时存在低温等离子体连续运行能耗高，气体通过这些组件时气流阻力大，连续放电释放的臭氧量大，气流直接通过使部分未完全氧化的有机物和臭氧释放造成二次污染等问题。

为降低低温等离子体能耗，许多学者也在研究间歇放电式低温等离子体协同净化VOCs。Kim Hyu-Ha等人(Kim H.H.,Tsubota S.,Date′M.,et al.Catalyst regenerationand activity enhancement of Au/TiO₂ by atmospheric pressure nonthermalplasma.Applied Catalysis A:General,2007,329:93–98.)首先提出“吸附-低温等离子体催化再生技术”，采用具有良好吸附性和催化性能的吸附剂，首先对VOCs进行吸附，然后利用低温等离子体再生催化剂。