CN101972587A - 一种无害化处理硫酰氟气体的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于气体污染物处理技术领域，主要是一种无害化处理硫酰氟气体的方法，步骤如下：采用等离子体反应器作为反应器，在两电极之间由二端的气体分布挡板和中间的多孔挡板分隔成二个填充物腔体；含有硫酰氟的气体从进气口进入等离子体反应器，在非平衡等离子体的作用下，含有硫酰氟的气体与放电产生的高能电子及活性粒子发生氧化、降解反应，并与等离子体反应器内的二级填充物反应吸附，生成无毒无害及无温室效应的气体后从出气口排出。本发明有益的效果是：采用放电等离子体和填充物同时同场的方式，使硫酰氟在非平衡等离子体作用下被氧化分解，同时与装在反应器中的填充物反应吸收，从而促进反应向无害化方向进行，提高脱除效率，进而提高能源利用效率。

Description

一种无害化处理硫酰氟气体的方法
技术领域
本发明涉及属于气体污染物处理技术领域，尤其是一种无害化处理硫酰氟气体的方法。
背景技术
硫酸氟作为一种蒸熏剂替代溴甲烷已在世界范围内逐渐被推广应用。由于硫酰氟具有扩散渗透性强、广谱杀虫等诸多特点，越来越广泛地应用于货船、集装箱、仓储、建筑物、食品等各个方面。但是，硫酰氟作为一种蒸熏剂，必然具有毒性，长期接触对人类健康产生严重影响，甚至导致死亡。美国麻省理工大学最新研究发现，硫酰氟是一种强温室气体，1公斤硫酰氟排放到大气中对全球变暖的效果相当于1公斤二氧化碳的4800倍；此外，硫酰氟分子可在空气中稳定存在30多年，部分硫酰氟被海洋吸收。由于硫酰氟的广泛使用，空气中的硫酰氟正以每年5％的速度增加。因此，为了保护人与自然环境，硫酰氟的无害化处理刻不容缓。
由于硫酰氟替代溴甲烷作为蒸熏剂被应用时间不久，而且硫酰氟的相关危害还没有引起足够的重视，所以，目前针对硫酰氟气体的无害化处理暂无统一可行的方法，常用方法是采用通风的方式将残留的硫酰氟废气排放到大气中，该法不仅污染环境，增加温室气体排放，而且还危害周边居民的身体健康。
非平衡等离子体技术作为一种新型的废气治理技术，近年来得到广泛关注，其基本原理是：首先利用阻挡放电或电晕放电产生的大量高能电子和活性自由基，进而与有害分子氧化反应并使其分解，最终转化为无害物。
发明内容
本发明要解决上述现有技术的缺点，提供一种无害化处理硫酰氟气体的方法，用于脱除熏蒸后残留的硫酰氟气体。
本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种无害化处理硫酰氟气体的方法，步骤如下：采用等离子体反应器作为反应器，在两电极之间由二端的气体分布挡板和中间的多孔挡板分隔成二个填充物腔体，靠近进气口的填充物腔体内填充有填充物A，靠近出气口的填充物腔体内填充有填充物B；调节高压电源的电压，维持等离子体反应器内放电能量密度在200J/L到1500J/L之间，含有硫酰氟的气体从进气口进入等离子体反应器，在非平衡等离子体的作用下，含有硫酰氟的气体与放电产生的高能电子及活性粒子发生氧化、降解反应，并与等离子体反应器内的二级填充物反应吸附，生成无毒无害及无温室效应的气体后从出气口排出，反应停留时间在1s到25s之间。
所述填充物A为石英玻璃球，填充物B为碱性氧化物颗粒、硅酸盐颗粒、分子筛或沸石，最佳是活性氧化铝颗粒，填充物A和填充物B的体积比为1∶1-1∶5。石英玻璃球必须是第一级填充物，用于起到活化的作用；填充物B作为第二级填充物用于催化吸收作用。
所述放电形式为介质阻挡放电或电晕放电。
本发明有益的效果是：本发明采用放电等离子体和填充物同时同场的方式，使硫酰氟在非平衡等离子体作用下被氧化分解，同时与装在反应器中的填充物反应吸收，从而促进反应向无害化方向进行，提高脱除效率，进而提高能源利用效率；同时本方法工艺流程简单，运行费用低，对硫酰氟的脱除效率高。
附图说明
图1是本发明的线-筒式阻挡放电反应器结构示意图。
附图标记：高压电源1，等离子体反应器2，进气口3，等离子反应器壳体4，放电不锈钢棒5，多孔挡板6，高压放电极7，接地极8，出气口9，填充物B10，填充物A11，气体分布挡板12。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1所示，等离子体反应器2为线-筒式阻挡放电反应器，其中等离子体反应器2包括进气口3，等离子反应器壳体4，放电不锈钢棒5，高压放电极7，接地极8及出气口9。在本实例中，筒体为直径35mm、壁厚2.5mm的石英玻璃管，放电极为直径20mm不锈钢棒，有效放电长度为130mm，电源为高频高压电源。在两电极之间由二端的气体分布挡板12和中间的多孔挡板6分隔成二个填充物腔体，靠近进气口3的填充物腔体内填充有填充物A11，靠近出气口9的填充物腔体内填充有填充物B10，所述填充物A11为石英玻璃球，填充物B10为碱性氧化物颗粒、硅酸盐颗粒、分子筛或沸石(最佳是活性氧化铝颗粒)，填充物A11和填充物B10的体积比为1∶1-1∶5。
本发明所述的这种无害化处理硫酰氟气体的方法，步骤如下：含有硫酰氟的气体从进气口3进入等离子体反应器2，在非平衡等离子体的作用下，含有硫酰氟的气体与放电产生的高能电子及活性粒子发生氧化、降解反应，并与等离子体反应器2内的二级填充物反应吸附，生成无毒无害及无温室效应的气体后从出气口9排出，从而达到气体净化的目的。本发明可用于货船、集装箱、仓储、建筑物、博物馆、食品等蒸熏后残留硫酰氟的无害化处理。所述等离子体反应器为线-筒式放电反应器，硫酰氟气体进口浓度为5000ppm时，调节高压电源1的电压，放电能量密度为1300J/L，放电频率为8kHz，放电间距7.5mm，含有硫酰氟的气体在等离子体反应器内的停留时间20.5s到25s之间，硫酰氟可完全脱除。
上面是蒸熏剂施药量为20g/m3空气中含有5000ppm的硫酰氟在线-筒式阻挡放电反应器如图1反应处理的实例，处理后的产物用配有火焰光度检测器的气相色谱分析，其中火焰光度检测器对硫酰氟检测灵敏度为0.5ppm。通过实例，可以发现本发明所采用的无害化处理硫酰氟的方法可以脱除残留硫酰氟气体，并达到国家规定的排放标准硫酰氟含量≤5ppm。
实例1条件为：电源峰值电压12kV，电源放电频率7.5kHz；气体流量200ml/min，气体温度：室温。
实例1处理结果如表1所示：
表1
从表1可看出，硫酰氟脱除效率随进口浓度的增大而减小，当硫酰氟进口浓度低于5000ppm时，该法可完全脱除硫酰氟气体。
实例2，改变电源输入电压，考察注入能量密度对硫酰氟脱除效果的影响，其它条件如实例1，结果如表2所示：
表2
  进口浓度(ppm)   能量密度(J/L)   脱除效率(％)   备注
  5000   480   25.0
  5000   1000   30.0
  5000   1300   100   未检测到
从表2可看出，硫酰氟的脱除效率随注入能量密度的增加而增大。在能量密度为1300J/L时，脱除效率可达到100％。
实例3，改变放电频率，考察电源频率对硫酰氟脱除效果的影响，其它条件如实例1，结果如表3所示：
表3
  进口浓度(ppm)   频率(kHz)   脱除效率(％)   备注
  5000   7   13.4
  5000   8   100   未检测到
  5000   10   56.0
从表3可看出，硫酰氟的脱除效率对于放电频率存一最佳值，当放电频率为8kHz时，脱除效率可达到100％
实例4，改变进料速率，考察停留时间对硫酰氟脱除效率的影响，其它条件如实例1，结果如表4所示：
表4
 进口浓度(ppm)   停留时间(s)   脱除效率(％)   备注
  5000   20.5   100   未检测到
  5000   5.1   81.9
  5000   3.4   57.7
从表4可看出，硫酰氟的脱除效率随停留时间的增大而减小，当硫酰氟气体在等离子体反应器内的停留时间大于20.5s时，硫酰氟的脱除效率可达到100％，实现硫酰氟气体的完全脱除。
实例5，通过改变放电不锈钢棒的直径改变放电间距，考察放电间距对硫酰氟脱除效率的影响，其它条件如实例1，结果如表5所示：
表5
 进口浓度(ppm)   放电间距(mm)   脱除效率(％)   备注
  5000   11.5   4.1
  5000   9.5   97.4
  5000   7.5   100   未检测到
从表5可看出，硫酰氟的脱除效率随放电间距的增大而减小，当放电间距小于7.5mm时，硫酰氟可完全脱除。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种无害化处理硫酰氟气体的方法，其特征在于：步骤如下：采用等离子体反应器(2)作为反应器，在两电极之间由二端的气体分布挡板(12)和中间的多孔挡板(6)分隔成二个填充物腔体，靠近进气口(3)的填充物腔体内填充有填充物A(11)，靠近出气口(9)的填充物腔体内填充有填充物B(10)；调节高压电源(1)的电压，维持等离子体反应器(2)内放电能量密度在200J/L到1500J/L之间，含有硫酰氟的气体从进气口(3)进入等离子体反应器(2)，在非平衡等离子体的作用下，含有硫酰氟的气体与放电产生的高能电子及活性粒子发生氧化、降解反应，并与等离子体反应器(2)内的二级填充物反应吸附，生成无毒无害及无温室效应的气体后从出气口(9)排出，反应停留时间在1s到25s之间。
2.根据权利要求1所述的无害化处理硫酰氟气体的方法，其特征是：所述等离子体反应器(2)为线-筒式放电反应器，控制含有硫酰氟的气体进口浓度低于或等于5000ppm，放电能量密度为1300J几，放电频率为8kHz，放电间距小于等于7.5mm，含有硫酰氟的气体在等离子体反应器内的停留时间20.5s-25s之间。
3.根据权利要求1所述的无害化处理硫酰氟气体的方法，其特征是：所述填充物A(11)为石英玻璃球，填充物B(10)为碱性氧化物颗粒、硅酸盐颗粒、分子筛或沸石，填充物A(11)和填充物B(10)的体积比为1∶1-1∶5。
4.根据权利要求1所述的无害化处理硫酰氟气体的方法，其特征是：所述放电形式为介质阻挡放电或电晕放电。
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