[发明专利]低温等离子体协同催化装置

说明书

本发明涉及有机废气净化领域，提供低温等离子体协同催化装置，用于解决低温等离子体降解苯系物效率较低的问题。本发明提供的低温等离子体协同催化装置，包括壳体、等离子催化模块，所述的等离子体催化模块包括催化模块、等离子发生装置和绝缘膜，沿空气流动方向，所述的催化模块布置在等离子体发生装置的上风向，所述的绝缘膜包裹等离子体发生装置，所述的壳体内壁上覆盖绝缘膜。低温等离子体和催化剂协同使用，提高了低温等离子体对苯的处理效果。

技术领域

本发明涉及有机废气净化领域，具体涉及低温等离子体协同催化装置。

背景技术

在石油化工、印刷、涂装、电镀等行业等行业的生产过程中常伴随着挥发性有机物（VOCs）的排放，VOCs可以与氮氧化物发生光化学反应，形成光化学烟雾；也能与大气中的·OH、O₃等氧化剂发生多途径反应，生产二次有机气溶胶，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着能量利用率低、二氧化碳转换率低等问题，以及存在着放电电极污染后发生打火甚至爆炸的风险，这些问题都制约着其进一步工业化应用。在空气污染控制领域，低温等离子体主要是通过气体放电产生的。气体放电方式有多种，一般分为介质阻挡放电、辉光放电、电晕放电、射频放电及微波放电其中，介质阻挡放电和电晕放电的结构非常简单，也是目前研究和应用最多的放电方式。介质阻挡放电是将绝缘材料插入放电空间的一种气体放电形式，介质的阻挡作用可防止形成局部火花或弧光放电。两个电极之间形成放电空间，加在电极间的电压在气体空间形成电场，当电压足够高时，电极间的气体在大气压下被击穿而形成均匀稳定的放电。

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，可以广泛的应用。CN107042039A公开了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，属于有机废气处理技术领域。有机废气通过进气装置，经过滤床层过滤后进入反应腔，同时通过风机补充新鲜空气，经介质阻挡放电激发产生高能活性粒子和臭氧进入反应腔，将有机废气氧化分解。该发明需要补充新鲜空气，需要较大功率的风机带动；同时该发明对苯的处理效果较差。CN106378132A供一种有机废气净化催化剂及其制备方法。该催化剂以Al₂O₃作为载体，以贵金属Pd、Pt作为主要催化活性组分，以Ni、Mn、Ce、Rh、Ru、Zr、La、Nb、Ti中的一种或几种以及碱金属和碱土金属中的一种或几种作为催化助剂。上述催化剂可以为颗粒、条状以及环状催化剂的形式应用，也可以将Al₂O₃和全部催化活性组分以及助剂担载在蜂窝陶瓷上制成整体催化剂。该发明的催化剂应用于催化燃烧领域，表面复合金属氧化物在有机废气催化领域已经有了较为广泛的应用，但是，催化燃烧价格较高，运行环境有较高的标准，不适用于中小型企业；同时，催化燃烧法也不适用于大风量低浓度的有机废气处理，如涂装废气、胶水生产企业的废气，大风量低浓度的有机废气需要通过吸附法先行吸附浓缩后再解吸供催化燃烧处理，工艺复杂，同时越低浓度的有机废气其吸附浓缩装置体积越大。现有的低温等离子体催化剂的催化效率仍需进一步的优化，以提高催化性能。

环境污染日益突出，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，等离子体及光催化设备已经用于各种废气特别是有机废气的处理，等离子体及光催化设备都具有高效，低能耗，处理量大，操作简单，无二次污染等明显优势及特点；但都具有共同的局限性，即对苯及苯系物的处理效率不高，只有40％左右。现有的低温等离子催化装置可以有效的降解甲苯和二甲苯，而对苯的处理效果不佳。这是由于苯环上的氢被甲基取代后，苯环被活化，易于发生取代反应，因此甲苯和二甲苯的处理难度低于苯的处理难度。

发明内容

本发明解决的技术问题为低温等离子体降解苯系物效率较低的问题，提供低温等离子体协同催化装置。