CN104174286B - 一种废气电解处理方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种废气电解处理方法，包括以下步骤：废气被送入到一废气过滤槽，过滤其中内部的粉尘颗粒和烟雾；经过处理后的废气在引风机引力作用下由水槽下部进入电解处理槽，废气沿着电解正负极板间隔向上运动，废气在溶解、过滤、分离多种条件下的催化氧化，使废气所携带的有毒有害物质的化学电位被改变，化学性质发生变化，使有毒有害的废气变为无毒无害的气体。本发明处理的废气气体无需其它辅助工艺，就能得到彻底的净化效果；利用水的密度对废气进行过滤，溶解于水中的物质经电解处理后进行循环使用，不造成二次污染。

Description

一种废气电解处理方法及设备

技术领域

本发明涉及一种废气处理方法，更确切地说是一种废气电解处理方法，及适用于该方法的废气电解处理设备。

背景技术

工业废气、汽车尾气、锅炉尾气等有毒有害气体的排放使得大气污染越来越严重，这已严重影响了人们的生产、生活，也将影响我国经济的发展。因此解决废气问题，研制更为有效的废气处理工艺及设备是当前治理大气污染的一个重要课题。

目前我国大气污染物主要有氟化物、二氧化硫、一氧化碳、氮的氧化物、铅及其氧化物、汞及其氧化物、臭氧、粉尘颗粒、苯醛类有毒有害的有机物等，这些是大气污染的主要元凶。对于这些废气的处理较常用的有吸收法、吸附法、生物法、催化燃烧法等。这些方法各有优势，但也存在很多不足，有的甚至还会造成二次污染。

1、吸收法：该处理方法投资费用较少，运行成本也较低，在一些中小型企业中的应用比较广泛，但该处理工艺只能针对一些特定的工业废气进行处理，用途单一；处理效果不理想，会生产二次固废物。

2、吸附法：吸附法的应用广泛，具有能耗低、工艺成熟、去除率高、净化彻底、易于推广的优点，有很好的环境和经济效益，吸附法主要用于低浓度，高通量可挥发性有机物(VOCs)的处理。但设备庞大，吸附填料用量大，易于饱和，使用周期短，更换频繁，更换下的吸附剂需要二次无害化处理，容易造成二次污染。流程复杂，当废气中有胶质物质、油脂类物质、微粒等或其他杂质时，吸附剂易中毒。

3、生物法。现阶段主要工艺包括：生物过滤床、生物滴滤床以及生物洗涤床。该方法现在的应用推广范围有限，设备工艺也比较复杂，操作难度大，投入费用也相对较高。

4、催化燃烧法。在运行过程中，催化剂容易发生劣化现象，处理效率低，而且在处理过程中需要对废气进行预处理。整套系统投资费用高，运行费用也高。

国内还有一些针对氮的氧化物废气的催化还原法，针对煤基烯烃废气的焚烧炉法，针对有机废气（主要是苯类废气）的喷淋净化法等，这些工艺设备都存在很多的缺点，处理不彻底，投资大，运行费用高，设备工艺复杂，对有些工业废气达不到有效处理的效果。

发明内容

本发明的目的是提供其可以解决废气对空气所造成的污染，进行有效治理的工艺及设备的技术。

本发明的技术方案是提供一种废气治理的电解处理方法，包括以下步骤：

（1）废气被送入到一废气水过滤槽，过滤其中内部的粉尘微粒和烟雾；

（2）经过步骤（1）过滤处理后的废气在引风机引力作用下由水槽下部进入电解催化氧化处理槽，废气沿着电解电极正负极板间隔向上运动，废气在溶解、过滤、分离多种条件下进行的催化氧化，使废气所携带的有毒有害物质的化学电位得到改变，化学性质发生变化，使有毒有害的废气变为无毒无害的气体。

一种废气电解处理设备，其用于上述的方法。包括一废气水过滤槽，且所述废气过滤槽还连接一电解催化氧化槽，且所述电解氧化槽的出气口连接一引风机，所述废气过滤槽及所述电解催化氧化槽的底部通过一沉渣槽连通，且所述沉渣槽、所述电解催化氧化槽和所述废气过滤槽内部设有一定量的水。

所述沉渣槽底部设有一出渣口。

所述电解催化氧化槽通过一直流电供电。

所述沉渣槽通过一供水器为其内部供水。

所述电解催化氧化槽内部的电极板基材为抗氧化钛金属且表面涂覆有复合贵金属。

还包括:将废气引入到废气过滤槽内的引风机。

还包括将处理后的废气引出的负压调节器。

还包括将沉渣槽排出污泥进行泥水分离的装置，清液返回过滤槽，污泥集中进行无害化处理。

还包括对所述沉渣槽、所述电解氧化槽和所述废气过滤槽内部内的水位进行补充控制的补充控制器。

本发明的优点如下：

（1）污废气体无需其它辅助工艺，就能得到彻底的净化效果；

（2）利用水的密度对废气进行过滤，颗粒物质在重力的作用下沉积于沉淀槽内，溶解于水中的废气物质和不溶于水的废气物质，在特定的催化氧化电位形成强势电子云作用下，使物质的化合反应剧烈而持续，物质的化学键被打开，使污染物开环、断链，分子链断开分子架构被改变，在阳极得到氧化，在阴极发生还原。有毒有害物质在电解持续的氧化还原反应过程中生成新的物质，变为无毒无害物质，氧化物共价键形成络合效应而聚凝，达到分离去除。

（3）将废气和水混合进行电解，水即作为正负极之间的导体形成正负极的电子迁移运动，当废气在引力作用下穿越正、负电子之时，电解直接对废气发生氧化还原反应；而此时水也同时发生氧化还原反应，水在电解过程中所产生的氧化剂对废气发生间接氧化作用，多重氧化持续发生是本发明最重要的特点；

（4）水对废气起到过滤的作用，同时，也是对废气进行电解过程的载体和电解质，又是废气的氧化剂，水是循环使用，不造成二次污染，水的多重利用是本发明又一重要的特点；

（5）电极板选用抗氧化钛金属为基材，涂有多种贵金属具有催化效果的镀层，使极板电流分布均匀；

（6）电解采用低压直流高频率电源，节约能源，减少能耗，降低运行成本；

（7）本发明工艺、设备处理废气功能强大，该设备工艺可以同时处理多种废气和粉尘颗粒，对有机物和无机物都有很好的处理效果；

（8）本发明工艺、设备主要利用电解来改变废气的化学电位，使其化学性质发生改变，因此不需为处理哪一种废气单独制定一套设备工艺，也不需要加入任何的化学药剂。

（9）该工艺设备在处理废气方面具有占地空间小，投资少，运行费用低；

（10）该设备工艺构成简单，没有复杂的管道，只需要一个进气装置，一个引风机，一个废气处理箱。废气处理箱可以根据气体排放量的大小指定不同的规格；

（11）本发明工艺、设备设计的电解反应器，电极板采用钛金属为基材，镀复合贵金属催化层，具有良好的析氧过电位，电流密度均匀，电流效率高，电极使用寿命较长。电极板设计为菱形三维电极，有效增大电极面积，提高电流效率；

附图说明

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步阐述本发明的具体实施方式：

一种废气电解处理方法，包括以下步骤：

（1）废气在引风机引力作用下被送入到一废气水过滤槽，过滤废气中的粉尘颗粒和烟雾；

（2）经过步骤（1）处理后的废气在引风机引力作用下由水槽下部进入电解处理槽，废气沿着电解电极正负极板间隔向上运动，废气在溶解、过滤、分离多种条件下的催化氧化，使废气所携带的有毒有害物质的化学电位被改变，化学性质发生变化，使有毒有害的废气变为无毒无害的气体。

（3）废气经过步骤（1）向步骤（2）运动的过程中经水过滤的粉尘颗粒物在重力作用下，沉积在沉渣槽内。

如图1所示，一种废气电解处理设备，其适用于上述的方法，包括一废气过滤槽1，且所述废气过滤槽还连接一电解氧化槽4，且所述电解氧化槽的出气口连接一风机，所述废气过滤槽及所述电解氧化槽的底部通过一沉渣槽2连通，且所述沉渣槽、所述电解氧化槽和所述废气过滤槽内部设有水，所述沉渣槽底部设有一出渣口5，出渣口下设有泥水分离器6，所述电解氧化槽通过一直流电源供电，所述废气电解处理设备内通过一供水补充控制器为其内部供水。根据权利要求3至6中任意一项所述的废气电解处理设备，其特征在于，所述电解氧化槽内部的电极板基材为抗氧化钛金属且表面涂覆有复合贵金属。

本发明的出风口设有一引风机，通过该引风机将废气引入到设备内，且本发明的水位的高低通过一补充控制器过行补充控制，本发明的出风口处通过一风压调节器对出风口处的压力进行调节。

本发明利用负压将废气引入水中；利用水的密度做为废气过滤媒介；在过滤的过程中气水形成汽水混合体；利用水作为电解质，电化学的氧化还原反应可直接作用于废气中有毒有害物质；水被电解后产生的多种氧化剂又间接对废气中的有毒有害物质进行氧化反应，以电解电极发生氧化还原的原理，发明了一套新的废气处理工艺及设备。

废气通过引风机的引导进入隔离水槽，废气混合于水中，穿越隔离水槽和沉积槽，由沉积水槽进入电解水槽，废气经正负极板间距之间向上运动，当废气经过正负极之间，电极释放电子在阳极发生氧化反应，在负极发生还原反应，同时水被电解后产生大量的氢氧自由基、二氧化氯及原子氧等强氧化剂也同时对废气分子结构发生氧化反应，电解电极对废气产生催化氧化作用。水中的强氧化剂同时也对废气产生氧化作用，此时废气中携带的污染物质的化学电位发生了改变，从而改变了废气的化学性质。使有毒变为无毒，使有害变成无害，持续的电化学反应使废气中的物质向碳和水的方向改变。

本发明和废气处理箱中按功能分若干处理槽，在槽中加入一定量的水，设计了一个电解装置。

该工艺设备是利用引风机产生的引力将废气引入原理，引风机出口成正压，入口为负压，废气在引风机引力作用下由进气口进入隔离水槽，经过废气处理箱水的过滤后，使废气中的粉尘、颗粒物、能溶于水的气体予以去除，气体进入废气处理箱中的电解装置，通过正负极板间隔向上运动，当气体通过正负电极时，正负电极对气体直接发生氧化还原反应，气体经过电解装置时，电极释放的电子使废气中有毒有害气体的化学电位升高或降低，而发生氧化还原反应，于此同时水受到电解氧化作用时产生的氢氧自由基、二氧化氯等氧化剂对废气继续发生着的氧化反应。废气在溶解、过滤、分离多种条件下的催化氧化，使废气所携带的有毒有害物质的化学电位被改变，化学性质发生变化，使有毒有害的废气变为无毒无害的气体。氧化还原反应同时产生的气浮现象使气体沿极板间隔上升排向大气，达到国家废气排放标准。

该工艺及设备是利用水对气体过滤功能；在引力的作用下气体混合于水中，水作为气体的载体功能；电解所必须的电解质，水作为电解质对气体直接发生氧化还原反应，水的电解质功能；此时水在电解持续作用下成为电解水，电解水中形成的多种氧化剂，对混合于水中的气体又以不同的氧化电位对气体所含物质发生持续氧化功能；水在本工艺中构成四位一体，合四为一。

废气在外部引风机的引力下，由进气口进入设备水槽，也称为预处理水槽，主要作用是：a、过滤废气中的粉尘颗粒和烟雾；b、将废气能溶于水中的物质溶解于水中；c、水受到持续有效的电解时水中产生大量氢氧自由基、负氧离子、次氯酸、二氧化氯等强氧化剂，当废气混合于水中间接的发生多电位氧化反应。

废气经过预处理水槽处理后进入废气电解处理槽，这时的废气和水已混合为一体，废气在引风机引力作用下由水槽下部进入电解处理槽，废气沿着电解电极正负极板间隔向上运动。当废气通过电极间隔时在正极受到氧化反应，在负极接受还原反应。电解对废气直接发生着氧化还原反应，废气中所含物质的化学电位升高或降低，而发生氧化还原反应。于此同时水受到电解持续氧化作用时产生的氢氧自由基、二氧化氯等氧化剂对废气继续发生着间接的氧化反应。废气在溶解、过滤、分离多种条件下的催化氧化，使废气所携带的有毒有害物质的化学电位被改变，化学性质发生变化，使有毒有害的废气变为无毒无害的气体，排向大气。因此，电解废气处理装置能够使有毒有害的气体物质变成无毒无害的气体物质。

在引风机引力的作用下在进气口形成一个稳定的负压条件，废气在负压的条件下进入设备箱体，设备箱体根据工艺要求设有废气预氧化过滤处理槽，颗粒物收集沉积槽，电解氧化处理槽、引风机、风压调节器、泥水分离等，整个废气电解处理装置构成一个完整的箱式设备。整个设备为全密封负压状态下工作，设备设有进出气口和沉渣收集口，当废气在引风机的引力下沿风道向风机送出口方向运动，引力首先克服了水槽内水密度形成的阻力，当废气通过正负电极间隔时电解对气水混合电解过程中部分水分子被分解成氢离子、氧离子，氢离子、氧离子形成聚合现象产生大量胶性气体，形成细小气泡从水中溢出。所谓胶性就是氢离子带正电荷，氧离子带负电荷，正电荷的离子向上运动过程中吸附带负电荷的离子。带负电荷的离子在向上运动过程中吸附带正电荷的离子，形成络合气浮现象。此时废气受到直接电解氧化和间接氧化同时和水中析出的氢离子、氧离子在正负电荷作用下使废气得到更深度的净化并随着气体的上浮效应使净化处理的气体溢出水面进入排气通道，排向大气。

本发明在废气处理设备中加入电解装置就能使废气处理更彻底可靠。该工艺适用各种废气处理，具有广阔的发展前景，本发明的优点如下：

（1）气体无需其它辅助工艺，就能得到彻底的净化效果；

（2）利用水的密度对废气进行过滤，溶解于水中的物质经电解处理后进行循环使用，不造成二次污染；

（3）将废气和水混合进行电解，水即作为正负极之间的导体形成正负极的电子迁移运动，当废气在引力作用下穿越正、负电子之时，电极直接对废气发生氧化还原反应，而此时水也被电解所产生的多种氧化剂对废气发生间接多电位氧化作用，多重氧化持续发生是本发明最重要的特点；

（4）电极板选用抗氧化钛金属为基材，涂有多种贵金属具有催化效果和良好的析氧过电位，电流密度均匀，电流效率高，电极使用寿命较长；

（5）电极板设计为菱形三维电极，有效增大电极面积，提高电流效率；

（6）电解采用低压直流高频率电源，节约能源，减少能耗，降低运行成本；

（7）工艺设备处理废气功能强大，该设备工艺可以同时处理多种废气和粉尘颗粒，对有机物和无机物都有很好的处理效果。该工艺设备主要利用电解来改变废气的化学电位，使其化学性质发生改变，因此不需为处理哪一种废气单独制定一套设备工艺，也不要加入化学药品；

（8）占地空间小，投资少，运行费用低。该设备工艺构成简单，几乎没有复杂的管道，只需要一个进气装置，一个吸风机，一个废气处理箱，一个泥水分离器。废气处理箱可以根据气体排放量的大小设计不同的规格，占地空间小。设备电极板采用钛电极板，使用寿命长，不需要加入其他化学药品，经常补充废气处理箱中的水即可，整个设备投资少，运行费用低，比国内其他废气处理设备投资节约15-35%左右的投资；

（9）本发明工艺、设备具有良好废气处理能力和安全性能，不会产生爆燃、回火现象，适应各种废气处理和多行业的废气处理。

本发明利用电解的电化学原理和化学氧化剂氧化原理，使经过电解装置的废气的化学电位发生变化，从而改变其化学性质来处理废气，，且凡在废气处理设备中加入电解装置，利用水的媒介作用，即便电解材料不一样，只要其工作原理相同，均属于本发明的专利范畴。如果未经通知说明仿造本设备，则属于侵权行为；如果因需要使用本发明，则需要向发明人付费说明。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种废气电解处理设备，其特征在于，所述设备包括：

一废气过滤槽，且所述废气过滤槽还连接一电解催化氧化槽，且所述电解催化氧化槽的出气口连接一风机，所述废气过滤槽及所述电解催化氧化槽的底部通过一沉渣槽连通，且所述沉渣槽、所述电解催化氧化槽和所述废气过滤槽内部设有水；

所述沉渣槽底部设有一出渣口；沉渣槽出渣口和泥水分离器相连；

其中，还包括将废气引入到电解处理设备内废气过滤槽及废气电解催化氧化槽内的引风机。

2.根据权利要求1所述的废气电解处理设备，其特征在于，电解催化氧化槽通过低压直流电供电。

3.根据权利要求1所述的废气电解处理设备，其特征在于，所述设备内用水通过液位控制由供水器为其内部自动补充供水。

4.根据权利要求1所述的废气电解处理设备，其特征在于，还包括将处理后的废气引出的负压调节器。

5.根据权利要求1所述的废气电解处理设备，其特征在于，还包括对所述沉渣槽、所述电解催化氧化槽和所述废气过滤槽内的水位进行自动控制的自动补水控制器。

6.一种基于权利要求1～5任一项所述废气电解处理设备的处理方法，其特征在于，所述方法包括：

将废气被送入到一废气水过滤槽，过滤其中内部的粉微粒和烟雾，过滤处理后的废气在引风机引力作用下由水槽下部进入电解催化氧化处理槽，废气沿着电解电极正负极板闻隔向上运动，废气在溶解、过滤、分离多种条件下进行的催化氧化，使废气所携带的有毒有害物质的化学电位得到改变，化学性质发生变化，使有毒有害的废气变为无毒无害的气体。