CN101700462A - 两段式低温等离子体废气净化装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种两段式低温等离子体废气净化装置及方法，包括高速干式等离子体氧化器，该高速干式等离子体氧化器包括相互连接的第一反应器和第一电源，此外，该净化装置还包括气溶胶生长器和低速湿式等离子体收集处理器，所述低速湿式等离子体收集处理器包括依次连接的第二电源、第二反应器和循环供液装置，所述气溶胶生长器与第一反应器和第二反应器分别连接。本发明的低速湿式等离子体收集处理器可充分利用干、湿等离子过程产生的长寿命活性物质如O₃、H₂O₂等，在液相中进一步氧化、稳定被吸收的气相副产物，同时对固相副产物进行高效收集，从而达到充分利用活性物质和去除二次污染物的目的；实现能耗低，无二次污染的效果。

Description

两段式低温等离子体废气净化装置及方法

技术领域

本发明涉及一种用于工业废气净化的装置及方法，属于气体污染物净化的领域。

背景技术

目前，等离子体技术被认为是实现复合污染物同时去除的有效途径之一。过去15年的实验研究已经使低温等离子体处理气态污染物过程中的能量效率提高了7-8倍。采用脉冲电晕放电和介质阻挡放电产生的低温等离子体可使放电区域平均电子能量达到10-12ev，局部场强达到～150kV/cm，同时伴随产生大量的自由基(如O，OH)及多种活性物质，达到污染物降解的目的。虽然低温等离子体技术在净化大风量、低浓度废气时有独特的优势，但是现有的等离子体处理工艺自由基利用率低并且在降解废气中易产生多种二次污染物，继而使其在实际应用中仍面临能耗高和副产物难以控制的双重困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种能耗低、无二次污染的两段式低温等离子体废气净化装置及方法。

为实现上述发明目的，本发明所采取的技术方案是：该两段式低温等离子体废气净化装置主要包括高速干式等离子体氧化器，该高速干式等离子体氧化段包括相互连接的第一反应器和第一电源，并且，该净化装置还包括气溶胶生长器和低速湿式等离子体收集处理器，所述低速湿式等离子体收集处理器包括依次连接在一起的第二电源、第二反应器和循环供液装置，所述气溶胶生长器与第一反应器和第二反应器分别连接。

进一步地，本发明所述第一反应器为线筒式反应器，第一电源为脉冲电源。

进一步地，本发明所述第一反应器为介质阻挡等离子体反应器，第一电源为交流高压电源。

本发明两段式低温等离子体废气净化装置净化废气的方法主要包括以下步骤：

(1)废气进入高速干式等离子体氧化器的第一反应器进行氧化处理，得到初步净化后的气体、气相副产物和固相副产物，所述固相副产物被荷电；

(2)初步净化后的气体、气相副产物和被荷电的固相副产物进入气溶胶生长器中，所述被荷电的固相副产物凝并、成长；

(3)初步净化后的气体、气相副产物和凝并、成长后的固相副产物进入由第二反应器，第二电源和循环供液装置组成的低速湿式等离子体收集处理器，由湿式等离子体进一步净化废气，同时循环液吸收气相副产物并收集凝并、成长后的固相副产物。

进一步地，本发明所述循环液的PH值为6.5-14。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用高速干式等离子器与低速湿式等离子器相结合，低速湿式等离子体收集处理器中通过采用循环液(水或碱液等)实现对固、气相副产物的捕集。同时，干、湿等离子过程产生的长寿命活性物质如O₃，H₂O₂等进入液膜，在液相中增加了反应常数，并进一步氧化、稳定副产物，提高了活性物质的利用效率；同时低速湿式等离子体收集处理器可对在高速干式等离子体处理器和气溶胶生长器中被荷电、凝并后的固相副产物进行收集，从而达到充分利用活性物质和去除二次污染物的目的，实现能耗低，无二次污染的效果。

附图说明

图1是本发明两段式低温等离子体废气净化装置示意图。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步说明。

参照图1，本发明的两段式低温等离子体废气净化装置主要包括高速干式等离子体氧化器1、低速湿式等离子体收集处理器3、置于高速干式等离子体氧化器1与低速湿式等离子体收集处理器3之间的气溶胶生长器2。高速干式等离子体氧化器1由第一电源5和第一反应器6组成；低速湿式等离子体收集处理段3由第二电源7和第二反应器8组成和循环液供液装置组成。循环液供液装置由水槽4、水泵11、连接管道，循环液供液装置与第二反应器8的循环液入口9和循环液出口10分别连接。

高速干式等离子体氧化器中的废气流速可在8-20m/s，它包括相互连接的第一反应器6和第一电源5，其中第一反应器6与第一电源5可为线筒式反应器与峰值电压在1-±120kV、脉宽在0.05-900μs、频率在1-2000Hz的正负脉冲高压电源的组合方式或介质阻挡反应器与峰-峰值电压在1-150kV、频率在1Hz-10MHz的交流高压电源的组合方式，废气被干式等离子过程产生的高能电子、O或OH自由基等活性物质轰击、氧化，同时固相副产物(即气溶胶)开始形成并在强电场作用下荷电；气溶胶生长器2可为长度在1-10米范围内的同时分别连接高速干式等离子体氧化器1与低速湿式等离子体收集处理器3的容器，其作用主要是使在高速干式等离子体氧化器1产生的固相副产物凝并、成长，以使固相副产物在低速湿式等离子体收集处理器3中易于捕集；低速湿式等离子体收集处理器3的气流速度可在1-5m/s之间，它包括相互连接的第二反应器8、第二电源7和循环供液装置，其中第二反应器8可为针板式反应器，第二电源7可为1-150kV的直流高压电源或峰值电压在1-200kV、频率在1-2000Hz的交直流叠加电源，循环供液装置主要由水槽4与水泵11组成，循环液可为水或碱性溶液等，经过高速干式等离子体氧化器1初步净化的气体仍然有未被完全净化的废气以及气、固相副产物，在低速湿式等离子体收集处理器3中可对未被完全净化的废气和气相副产物进行吸收，进入液膜的干、湿等离子过程产生的臭氧和H₂O₂增加了反应常数，可用于在液相中进一步氧化、稳定气态产物，由此降低废气净化处理的能耗；同时低速湿式等离子体收集处理器3可对在高速干式等离子体处理器1和气溶胶生长器2中被荷电、凝并后的固相副产物进行收集，从而达到充分利用活性物质和去除二次污染物的目的，实现能耗低，无二次污染的效果。

以下是采用本发明的两段式低温等离子体废气净化装置对挥发性有机气体苯乙烯进行处理的具体实例。苯乙烯的初始浓度在100-110ppm，气量为305Nm³/h，相对湿度为30-35％，所用的电源运行参数为：峰值电压40kV，脉冲上升沿为7.5μs，频率30-120Hz。具体步骤如下：

(1)废气进入高速干式等离子体氧化器1的第一反应器6进行氧化处理，得到初步净化后的气体、气相副产物和固相副产物，所述固相副产物被荷电；

(2)初步净化后的气体、气相副产物和被荷电的固相副产物进入气溶胶生长器2中，所述被荷电的固相副产物凝并、成长；

(3)初步净化后的气体、气相副产物和凝并、成长后的固相副产物进入由第二反应器8，第二电源7和循环供液装置组成的低速湿式等离子体收集处理器3，由湿式等离子体进一步净化废气，同时循环液吸收气相副产物并收集凝并、成长后的固相副产物。

结果显示：使用两段式低温等离子体废气净化装置比仅采用单段式等离子废气净化装置能量效率提高10％以上，在废气净化中产生的气、固相副产物被有效去除并达到国家排放标准，效果显著。

本发明可广泛应用到单一或多种混合有机废气和工业中产生的臭气、NOx等的处理，是一种低能耗，无二次污染的净化新工艺。

Claims (5)

1.一种两段式低温等离子体废气净化装置，它包括高速干式等离子体氧化器(1)，该高速干式等离子体氧化器包括相互连接的第一反应器(6)和第一电源(5)，其特征在于：该净化装置还包括气溶胶生长器(2)和低速湿式等离子体收集处理器(3)，所述低速湿式等离子体收集处理器(3)包括依次连接在一起的第二电源(7)、第二反应器(8)和循环供液装置，所述气溶胶生长器(2)与第一反应器(6)和第二反应器(8)分别连接。

2.根据权利要求1所述的两段式低温等离子体废气净化装置，其特征在于：所述第一反应器(6)为线筒式反应器，第一电源(5)为脉冲电源。

3.根据权利要求1所述的两段式低温等离子体废气净化装置，其特征在于：所述第一反应器(6)为介质阻挡等离子体反应器，第一电源(5)为交流高压电源。

4.一种使用权利要求1的两段式低温等离子体废气净化装置净化废气的方法，其特征是包括以下步骤：

(1)废气进入高速干式等离子体氧化器的第一反应器(6)进行氧化处理，得到初步净化后的气体、气相副产物和固相副产物，所述固相副产物被荷电；

(2)初步净化后的气体、气相副产物和被荷电的固相副产物进入气溶胶生长器(2)中，所述被荷电的固相副产物凝并、成长；

(3)初步净化后的气体、气相副产物和凝并、成长后的固相副产物进入由第二反应器(8)，第二电源(7)和循环供液装置组成的低速湿式等离子体收集处理器(3)，由湿式等离子体进一步净化废气，同时循环液吸收气相副产物并收集凝并、成长后的固相副产物。

5.根据权利要求4所述的净化废气的方法，其特征在于：所述循环液的PH值为6.5-14。

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