CN100556510C - 一种从工业废气中回收微细硅粉或微细硫粉的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了从工业废气中回收微细硅粉或微细硫粉的方法。该方法是：首先利用微波激励含硅或含硫的工业废气放电产生常压微波等离子体射流，该常压微波等离子体射流经高频感应加热后与收集器的冷却罩接触作用后，使射流中含有的处于活性状态的硅离子、硅原子或硫离子、硫原子迅速失去活性，而形成微细硅粉或微细硫粉，同时工业废气被分解处理成无害气体。本发明可以完成对含硅或含硫的工业废气的分解分离处理，并且能够从工业有机废气中回收微细硅粉或微细硫粉。
Description
技术领域
本发明涉及常压等离子体应用技术及含硅或含硫的工业废气处理领域，特别是一种利用常压微波等离子体射流从含硅或含硫的工业废气中回收微细硅粉或微细硫粉的方法。
背景技术
等离子体是一种电离了的气体，由电子、离子和中性粒子组成，宏观呈电中性，被称为区别于固体、液体和气体的物质第四态。从人类认识等离子体之初开始，便被广泛应用于材料的处理、制备及环境保护领域。目前应用于环保领域的一般为常压等离子体，包括射频、电弧、电晕、介质阻挡放电等形式，其中以等离子体高温热解炉的处理效果最为突出，能将所有固体污染物彻底分解而无有害残留。
在工业废气的处理中，常用的等离子体有电晕等离子体和介质阻挡放电等离子体，但存在着效率低、稳定性差的缺点。等离子体射流辅以高频感应加热后具有等离子体温度高、废气电离率高的特点，有较高的废气处理效率，同时该等离子体射流运行在大气压下，利于工业化应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种从含硅或含硫的工业废气中回收微细硅粉或微细硫粉的方法，以克服现有技术存在的不足。该方法能够将工业废气产生的等离子体中的活性粒子迅速失去活性，得到固态副产品微细硅粉或微细硫粉，同时将有害的工业废气转化为无害的气体。
本发明为解决其技术问题采用以下的技术方案：首先利用频率为2.45GHz或0.915GHz的微波激励含硅或含硫的工业废气放电产生常压微波等离子体射流，该常压微波等离子体射流经频率为50kHz-30MHz高频感应加热后与收集器的冷却罩接触作用后，常压微波等离子体射流中含有的处于活性状态的硅离子、硅原子或硫离子、硫原子迅速失去活性，从而形成微细硅粉或微细硫粉，同时有机废气被分解处理成无害气体。所述含硫的工业废气是指含有二氧化硫或硫化氢的工业废气，所述含硅的工业废气是指含有三氯氢硅、四氯化硅的工业废气。
本发明的有益效果是：本发明提供的方法可以完成对含硅或含硫的工业废气的分解分离处理，并且能够从含硅或含硫的工业废气中回收微细硅粉或微细硫粉，微细硅粉或微细硫粉的粒径为50nm-2μm。工业废气中硅或硫的一次回收率可达80％。
附图说明
图1是本发明从含硅或含硫的工业废气中回收微细硅粉或微细硫粉的原理示意图。
图2是图1中收集器4的俯视放大图。
图中：1.常压微波等离子体射流装置；2.常压微波等离子体射流；3.高频感应加热线圈；4.收集器；5.循环冷却剂入口；6.冷却罩；7.循环冷却剂出口；8.冷却腔；9.工业废气入口。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明，但不限定本发明。
本发明提供的是一种利用常压微波等离子体射流从含硅或含硫的工业废气中回收微细硅粉或微细硫粉的方法，具体是：首先在大气压下利用微波激励含硅或含硫的工业废气放电产生常压微波等离子体射流，常压微波等离子体射流经高频感应加热后与收集器的冷却罩接触作用后，该射流中含有的处于活性状态的硅离子、硅原子或硫离子、硫原子迅速失去活性，从而形成微细硅粉或微细硫粉，同时有害废气被分解处理成无害气体。
上述含硅的工业废气中混入一定比例的氢气后放电产生常压微波等离子体射流，工业废气占混合气体的体积分数范围为20％-80％。含硅的工业废气可以是含有三氯氢硅、四氯化硅等的工业废气。
上述含硫的工业废气中混入一定比例的氩气后放电产生常压微波等离子体射流，工业废气占混合气体的体积分数范围为50％-90％。含硫的工业废气可以是含有二氧化硫或硫化氢等硫化物的工业废气。
上述常压微波等离子体射流工作在大气压下。
上述微波的频率可以是2.45GHz或0.915GHz。
上述高频感应加热的高频功率的频率范围为50kHz-30MHz。
上述微细硅粉或微细硫粉的粒径为50nm～2μm。
本发明提供的上述方法包括常压微波等离子体射流的产生、等离子体射流的高频加热、等离子体射流与收集器的冷却罩的接触作用，具体步骤如下(参见图1)：
a.将含硅或含硫的工业废气压缩后从工业废气入口9通入到常压微波等离子体射流装置中，利用微波能激励工业有机废气放电，产生常压等离子体射流。
具体是：将含硅或含硫的工业废气压缩后通入到常压微波等离子体射流装置1中，产生常压微波等离子体射流2；
b.利用高频感应加热常压微波等离子体射流。
具体是：利用高频感应线圈3加热常压微波等离子体射流2；
c.含有大量处于活性状态的硅离子、硅原子或硫离子、硫原子的常压微波等离子体射流与收集器的冷却罩接触后，硅离子、硅原子或硫离子、硫原子迅速失去活性，从等离子体中析出，形成微细硅粉或硫粉。
具体是：常压微波等离子体射流2与收集器4的冷却罩6接触后，常压微波等离子体射流2中含有的处于活性状态硅离子、硅原子或硫离子、硫原子迅速失去活性，从而形成微细硅粉或硫粉，同时工业废气被分解处理成无害气体。冷却罩的工作温度范围为-20-15℃。
如图1所示：收集器4由冷却罩6和冷却腔8构成，冷却罩和冷却腔由对微波具有屏蔽作用的铜或不锈钢等金属加工而成，其内通有循环冷却介质。循环冷却介质可采用冷却水或冷气设备专用冷媒，采用冷却水时，冷却水的温度范围为5-15℃，采用冷气设备专用冷媒时，冷媒的温度范围为-20-5℃。收集器4的侧部设有循环冷却剂入口5和循环冷却剂出口7。
Claims (5)
1.一种从工业废气中回收微细硅粉或微细硫粉的方法，其特征是一种利用常压微波等离子体射流从含硅或含硫的工业废气中回收微细硅粉或微细硫粉的方法，该方法是：首先利用频率为2.45GHz或0.915GHz的微波激励含硅或含硫的工业废气放电产生常压微波等离子体射流，该常压微波等离子体射流经频率为50kHz-30MHz高频感应加热后与收集器的冷却罩接触作用后，常压微波等离子体射流中含有的处于活性状态的硅离子、硅原子或硫离子、硫原子迅速失去活性，从而形成微细硅粉或微细硫粉，同时有机废气被分解处理成无害气体；所述含硫的工业废气是指含有二氧化硫或硫化氢的工业废气，所述含硅的工业废气是指含有三氯氢硅、四氯化硅的工业废气。
2.根据权利要求1所述的从工业废气中回收微细硅粉或微细硫粉的方法，其特征在于回收的微细硅粉或微细硫粉的粒径为50nm～2μm。
3.根据权利要求1所述的从工业废气中回收微细硅粉或微细硫粉的方法，其特征在于所述含硅的工业废气中混入一定比例的氢气后放电产生常压微波等离子体射流，工业废气占混合气体的体积分数范围为20％-80％。
4.根据权利要求1所述的从工业废气中回收微细硅粉或微细硫粉的方法，其特征在于所述含硫的工业废气中混入一定比例的氩气后放电产生常压微波等离子体射流，工业废气占混合气体的体积分数范围为50％-90％。
5.根据权利要求1所述的从工业废气中回收微细硅粉或微细硫粉的方法，其特征在于收集器的冷却罩的工作温度范围为-20-15℃。
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