[发明专利]一种等离子体强化氧化酮类有机污染物的方法及装置

说明书

本发明公开了一种等离子体强化氧化酮类有机污染物的方法及装置，所述方法为将纳米纤维催化剂和单原子催化剂置于低温等离子体氛围中用于处理酮类有机污染物；所述装置包括壳体，所述壳体两端分别设有用于封闭壳体的上堵头和下堵头；所述壳体外壁套有接地电极、内壁涂有纳米纤维催化剂，壳体内部中轴线上设有单原子石墨电极，单原子石墨电极两端分别与上堵头和下堵头固定连接。本发明通过使用锯齿石墨电极作为高压电极，形成了放电均匀、细致的微放电，将石英管内壁涂覆的催化剂与单原子石墨电极催化剂结合，构成双催化，在降低能耗的同时，提高酮类有机污染物的降解效率，提高酮类有机污染物中的臭氧分解率和二氧化碳的选择性。

技术领域

本发明属于有机废气降解技术领域。具体地，涉及一种等离子体强化氧化酮类有机污染物的方法及装置。

背景技术

21世纪以来，随着我国工业化进程的逐步加快，大量含挥发性有机物（VOCs）的涂料、油墨、纺织助剂被大量消耗，我国的VOCs排放量以每年11%～12%的增长率剧增；人如果长期暴露于VOCs中可能会引起刺激、头痛、头晕、甚至癌症。2018年1月，环境保护部下发《关于加强固定污染源废气挥发性有机物监测工作的通知》，表明对于VOCs的治理迫在眉睫。

酮类物质是最丰富的VOC之一，主要包括丙酮、环已酮、甲基异丁基酮等，丙酮作为大气中最富氧的挥发性有机化合物之一，主要从汽车排气、烟草烟雾和废物焚烧中释放出来。环己酮（C₆H₁₀O）是一种六元环状酮，广泛用于工业，其蒸气会刺激眼睛、喉咙和鼻子，更高的浓度下它甚至会伤害人类的皮肤和肝脏。

目前，国内外处理工业上含酮废气的传统方法主要包括吸附法、吸收法、冷凝法、燃烧法等，这些处理方法的使用取决于含酮废气的浓度和流速。吸附法通过吸附剂（活性炭、离子交换树脂、硅胶）将含酮废气吸附，工艺成熟，应用广泛，适用于中低浓度的含酮废气，但如果只是将含酮废气从气相转移到固相中，吸附剂的更换、再生成本比较高；吸收法虽然可以利用有机溶剂吸收含酮废气，然后萃取回收，但吸收剂存在定期更换再生的问题，适用于高浓度、高温度的含酮废气；燃烧法设备简单，净化效率高，适用于浓度较高的含酮废气，且存在二次污染；从上述传统方法可以看出，单一的技术不能很好的处理含酮废气，协同处理可以很好的解决问题。

近年来，低温等离子体（non-thermal plasma，NTP）工艺对空气污染控制的研究不断增加，NTP具有低能量成本、工作条件简单、容易操作、系统紧凑、反应速率和响应速率高的优点，非热等离子体可以在低温下轻易地破坏分子污染物的大多数化学键，并将气体污染物转化为包括CO、CO₂、H₂O和一些不需要的副产物（例如NOx）在内的最终产物，然而它也具有诸如能量效率差，易产生O₃、CO等有害副产物的缺点。

CN102872716A公开了一种低温等离子体协同催化剂脱除NOx的处理装置及其处理方法，所述装置的催化剂充填在金属阳极外壁与反应器壳体内壁之间，且催化剂与金属阴极的位置相对应，这种填充式的反应器的流动阻力大，且其催化剂只适用于处理NOx，对酮类有机污染物处理效果不理想。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有等离子体催化技术在处理酮类污染物方面存在的缺陷和不足，提供一种等离子体强化氧化酮类有机污染物的方法，通过将纳米纤维催化剂和单原子催化剂结合用于协同处理酮类有机污染物，在较低能耗的基础上，减少O₃、CO等有害副产物的产生，提高CO₂的选择性，增强酮类有机污染物的降解效率。

本发明的第二个目的是提供一种等离子体强化氧化酮类有机污染物装置。

本发明的第三个目的是提供上述装置在处理酮类有机污染物中的应用。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：