CN105597529B - 一种低温等离子体协同两段催化降解工业有机废气的工艺及装置 - Google Patents

一种低温等离子体协同两段催化降解工业有机废气的工艺及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN105597529B
CN105597529B CN201510991679.XA CN201510991679A CN105597529B CN 105597529 B CN105597529 B CN 105597529B CN 201510991679 A CN201510991679 A CN 201510991679A CN 105597529 B CN105597529 B CN 105597529B
Authority
CN
China
Prior art keywords
catalyst
shell
electrode
exhaust gas
plate electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510991679.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN105597529A (zh
Inventor
刘越
赵业红
吴忠标
王海强
翁小乐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University ZJU filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CN201510991679.XA priority Critical patent/CN105597529B/zh
Publication of CN105597529A publication Critical patent/CN105597529A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105597529B publication Critical patent/CN105597529B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/869—Multiple step processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8668—Removing organic compounds not provided for in B01D53/8603 - B01D53/8665
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8678—Removing components of undefined structure
    • B01D53/8687—Organic components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1021—Platinum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1023—Palladium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/104—Silver
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/206—Rare earth metals
    • B01D2255/2063—Lanthanum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/206—Rare earth metals
    • B01D2255/2065—Cerium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20707—Titanium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/2073—Manganese
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20746—Cobalt
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20753—Nickel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20761—Copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/209—Other metals
    • B01D2255/2092—Aluminium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/70—Non-metallic catalysts, additives or dopants
    • B01D2255/702—Carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/80—Type of catalytic reaction
    • B01D2255/806—Electrocatalytic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/702—Hydrocarbons
    • B01D2257/7027—Aromatic hydrocarbons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/708—Volatile organic compounds V.O.C.'s
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/80—Employing electric, magnetic, electromagnetic or wave energy, or particle radiation
    • B01D2259/818—Employing electrical discharges or the generation of a plasma

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

本发明公开了一种低温等离子体协同两段催化降解工业有机废气的工艺及装置，包括顺次连接的等离子体催化反应器和催化反应器；所述等离子体催化反应器包括第一外壳、设置于第一外壳内的电极对和设置于电极对之间的第一催化剂；所述催化反应器包括第二壳体和设置于第二壳体内的催化剂床，所述催化剂床上设置第二催化剂。本发明可以实现对大风量、低浓度的工业废气的深度处理，并控制了副产物地排放，而且成本低廉。

Description

一种低温等离子体协同两段催化降解工业有机废气的工艺及 装置
技术领域
本发明属于废气处理技术领域，具体涉及一种低温等离子体协同两段催化过程降解工业废气的工艺。
背景技术
近年来，我国多个城市出现大规模重度雾霾天气，其实质是大气气溶胶浓度过高，而挥发性有机污染物(VOCs)是重要前驱物。另外，VOCs还会引起光化学烟雾、臭氧层破坏、全球气候变暖等大气问题，并且对人畜有毒害作用。而工业源，如有机化工、石油化工、煤化工、制药、印刷、喷涂等是主要的排放源，每年有几百万吨的产生量。
目前，处理工业挥发性有机物的方法主要有吸附、吸收、催化燃烧、光催化等，但是这些传统技术一般适用于处理高浓度废气，且存在能耗高、运行费用高及二次污染的问题。低温等离子体技术是一种新技术，被认为是处理VOCs的有效方法，等离子体包含大量高能电子、自由基、臭氧等活性粒子，其与污染物作用，使得污染物分子发生物理和化学变化，大分子变小分子，有毒物变成低毒无毒物，从而实现污染物的降解。低温等离子体技术具有效率高、能耗低、结构简单、成本低、适合处理大风量低浓度废气等优点，但单一的技术也难达到较高的效率。所以研究人员多将等离子体技术与催化剂集合，可实现VOCs的深度氧化，并且过滤降解过程中产生的小分子有机物、O3、NOx、气溶胶等副产物。
而低温等离子体技术与催化剂的结合方式可分为原位式和后置式，原位式是将催化剂放置在等离子体产生区域内，等离子体在催化剂原位产生，可将催化剂和放电更紧密结合，高效率降解VOCs，并且拦截气溶胶，但缺点是副产物O3和NOx比较多，容易发生副产物泄漏；后置式是将催化层放置在等离子体区域的后面，催化剂可以分解副产物O3等，并且分解产生的活性氧会分解有机物，但自由基寿命短很少能到达后段催化剂层，总体效率低，且气溶胶易覆盖催化层，导致催化剂失活。
中国专利公开号为CN 102958264公开了《一种基于催化剂反电晕沿面击穿的等离子体发生装置及方法和应用》，该装置将高比电阻催化剂放置于高压电极对间，在催化剂上原位产生等离子体，这样的原位放置形式使得等离子体和催化剂紧密结合，对VOCs的去除率达到95％以上，但缺点是仍有副产物O3和NOx的排出。中国专利公开号为CN 201997245公开了《一种低温等离子体催化降解工业废气的装置》，其低温等离子体反应器的输出端设置有催化剂装置，与采用单纯低温等离子体处理废气相比，可以大大优化废气处理效果。
综上所述，低温等离子体技术与催化剂结合可以有效的提高降解率，并且控制副产物的排放。但是原位式和后置式催化各有优缺点，不能达到最优效果。
发明内容
本发明提供一种低温等离子体协同两段催化降解工业有机废气的工艺及装置，可以实现对大风量、低浓度的工业废气的深度处理，并控制了副产物地排放，而且成本低廉。
一种低温等离子体协同两段催化降解工业有机废气的装置，包括顺次连接的等离子体催化反应器和催化反应器；所述等离子体催化反应器包括第一外壳、设置于第一外壳内的电极对和设置于电极对之间的第一催化剂；所述催化反应器包括第二壳体和设置于第二壳体内的催化剂床，所述催化剂床上设置第二催化剂。
优选地，所述第一催化剂为蜂窝或泡沫负载型催化剂；所述第二催化剂为颗粒状负载型催化剂。
进一步地，所述蜂窝或泡沫催化剂为负载型催化剂，载体是高比电阻材料如氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化锆等，然后负载活性组分贵金属(Pt、Pd、Ag等)、过渡金属氧化物(Mn、Co、Ni、Cu等)或者几者的混合物。活性组分和载体的质量比为：(0.01～0.1)：1。
所述颗粒状负载型催化剂，载体为氧化铝或活性炭，活性组分为过渡金属氧化物(Mn、Co、Ni、Cu等)、稀土金属氧化物(Ce、La等)或者几者的混合物。活性组分和载体的质量比为：(0.01～0.1)：1。
更进一步优选地，第一催化剂采用泡沫状氧化铝或氧化钛负载型催化剂，，孔径20～100ppi；第二催化剂采用颗粒状氧化铝或活性炭负载型催化剂，粒径3～5mm。
本发明将等离子体与两段复合式催化协同起来，并且前后两段催化层配合不同催化剂组分，前段中主要提高对有机物的降解效率，后段主要降解副产物和残留的小分子有机物，以期可以达到高效无副产物的最理想效果。
优选地，所述电极对包括针电极和板电极，所述针电极接高压电源正极，所述板电极接地，所述第一催化剂置于板电极上。所述板电极也可以先接高压电源负极再接地，电源选用工频的直流高压电源，更简单，且成本低廉。
进一步优选地，所述针电极包括电极针安装板和固定在电极针安装板上的若干电极针。更进一步地，所述电极针的长度为35～40mm，针尖的直径为0.5mm。
进一步优选地，所述板电极为多孔电极板。多孔电极板的孔径以便于气体穿过且催化剂不易下漏为宜。
进一步优选地，所述第一催化剂的顶面与针电极针尖之间的距离为10～20mm。
本发明构建多针和多孔板电极对，分别与高压电源的正负极相连，并且在电极对之间与后段分别放置泡沫及颗粒状催化剂；使用时，将有机废气通入反应器内，高压电源开始供电，电压范围10kV-30kV，电极对之间产生电晕放电，产生等离子体；电晕放电产生电荷的迁移，会在泡沫催化剂层上产生荷电及电荷的累积，累积的电荷会产生附加电场，当高压电场和附加电场叠加到足够大时，会引起催化剂层的反电晕放电，产生催化剂层的沿面气体放电，从而也产生等离子体。
当低浓度(10-200ppm)工业有机废气如三苯、醛、酮、醇、烷烃、酯类等一种或多种混合物气体经过电极对之间的电晕放电区域时，会得到等离子体的预处理；然后经过泡沫催化层时，有机物会被原位降解；最后经过后置催化剂层，前段的O3在此处分解产生的活性氧对前段残留的小分子有机物进一步净化，并无副产物地排出。
优选地，所述第一壳体和第二壳体为一体结构，所述第一壳体为上半部，第二壳体为下半部，第一壳体的顶部设置进气口，第二壳体的底部设置出气口，所述板电极水平安装于第一壳体内。
在第一壳体和第二壳体为一体结构基础上进一步优选，所述针电极位于板电极上方，针尖朝向板电极，第一催化剂置于板电极上，电极针的长度为35～40mm，针尖的直径为0.5mm，第一催化剂在板电极上的堆置厚度为5～50mm，第一催化剂的顶面与针电极针尖之间的距离为10～20mm。
优选地，所述催化剂床为与第二壳体同轴的圆柱筒，所述第二催化剂置于圆柱筒内，圆柱筒与第二壳体之间为水浴循环系统。催化反应采用水浴控温，温度范围可以控制在10-90℃。
本发明还提供了一种利用所述装置进行工业有机废气降解的方法，包括如下步骤：
工业有机废气依次经过等离子体放电催化降解和催化剂催化降解得净化气体。
所有有机废气中有机物浓度为10～200ppm，反应器中有机废气的总流量为2L/min；施加电压为14～19KV。
所述有机废气中有机物优选为甲苯、二甲苯、乙酸乙酯等有机物，采用本发明装置及方法对这些有机物的脱除率可达96％以上。
后段催化反应的温度为25～35℃。
实现本发明工艺的装置包括低温等离子体发生装置、高压电源和催化剂；装置呈两段式结构，第一段由针板电极对构成，针板之间设置蜂窝或泡沫型高比电阻催化剂，第二段为后置催化剂层。本发明工艺中电晕放电与两段催化有效结合，前段的活性粒子在催化剂上原位产生与催化剂充分结合，高效率降解VOCs废气，另外还截留并降解了大部分气溶胶，有效防止后段催化剂的失活；后段催化过程在分解O3、NOx等副产物的过程中产生活性氧组分，进一步降解残留的小分子有机物，使各种污染物都降到几个ppm甚至0ppm。整个工艺对VOCs去除效率高、保障了低副产物的排放，另外节约成本，适用于处理大风量低浓度的工业有机废气。
与现有方法相比，本发明具有如下有益效果：
①将直流电源和针板电晕放电结合，既降低了运行成本，又最大限度地提高了电晕放电的能量效率；
②将一段式和两段式等离子体催化相耦合，第一段催化是原位催化，且采用多孔道大比表面积的蜂窝或泡沫催化剂，电晕放电直接在催化剂上发生，协同作用更紧密，降解效率高，并且可以使气溶胶在等离子体和催化剂的协同作用下被截留并分解，延长催化剂寿命，后段催化剂层可以分解O3、NOx等副产物，产生的活性氧更进一步净化了反应器前段残留的小分子污染物；
③前后段采用不同组分的催化剂，第一段活性组分为贵金属(Pt、Pd、Ag等)、过渡金属氧化物(Mn、Co、Ni、Cu等)或者几种的混合物，可以高效率协同降解三苯等有机物；第二段活性组分为过渡金属氧化物(Mn、Co、Ni、Cu等)、稀土金属氧化物(Ce、La等)或者几种的混合物，可以更有效分解O3、NOx并进一步降解小分子有机物，保证无副产物排放。如MnOx、CoOx和CeOx复合，常温下，既可以提高污染物的降解率，也可以大大减少O3、NOx等副产物的产生量。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图。
图中所示附图标记如下：
1-针电极 2-板电极 3-第一催化剂
4-第二催化剂 5-高压电源 6-水浴循环系统
7-等离子体催化反应器 8-催化反应器。
具体实施方式
下面结合附图，对发明装置的具体技术方案进行阐明。
如图1所示，本发明装置为两段复合催化式；包括等离子体发生器7、催化反应器8和高压电源5。
等离子体反生器7包括第一壳体和设置在第一壳体内的电极对，电极对包括针电极1和板电极2，板电极为多孔板，针电极由若干根电极针安装在对应的安装板上组成，针电极采用不锈钢材质，本实施方式中，40mm等长的不锈钢针均匀分布在多孔板上方，针尖朝向板电极，针尖直径为0.5mm；针电极1与高压电源5的正极相连，电源另一端接地；板电极2接地或者连接电源负极再接地，板电极上放置第一催化剂3；多孔板电极2采用不锈钢材质；高压电源5采用工频高压直流电源。
本实施方式中，等离子体发生器7的第一壳体由圆柱形有机玻璃制成，有良好绝缘性，内径140mm。
催化反应器8由两个同轴圆柱组成，外圆柱为第二壳体，内圆柱放置催化剂4，内圆柱与外圆柱之间是水浴循环系统6。
本实施方式中，第一壳体和第二壳体为一体结构，第一壳体为上半部，第二壳体为下半部，第一壳体顶部设置进气口，第二壳体底部设置出气口，板电极2水平安装于第一壳体内的中部，第一催化剂顶面与针电极的针尖之间的间距为10～20mm，第一催化剂的厚度5～50mm。
第一催化剂为蜂窝或泡沫催化剂；第二催化剂为颗粒状负载型催化剂。
蜂窝或泡沫催化剂为负载型催化剂，载体是高比电阻材料如氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化锆等，然后负载活性组分贵金属(Pt、Pd、Ag等)、过渡金属氧化物(Mn、Co、Ni、Cu等)或者几者的混合物。活性组分和载体的质量比为：(0.01～0.1)：1。
颗粒状负载型催化剂，载体为氧化铝或活性炭等，活性组分为过渡金属氧化物(Mn、Co、Ni、Cu等)、稀土金属氧化物(Ce、La等)或者几者的混合物。活性组分和载体的质量比为：(0.01～0.1)：1。
优选地，第一催化剂3采用泡沫状氧化铝或氧化硅负载型催化剂，外径138mm，厚度20mm，孔径20ppi；
第二催催化剂4采用颗粒状氧化铝或活性炭负载型催化剂，粒径3～5mm。
本实施方式等离子体协同催化发生的方法为：有机污染废气从装置的进气口进入，高压电源供电，增加电压到14～19KV，电极对之间产生电晕放电，产生等离子体；电晕放电产生电荷的迁移，会在泡沫催化剂层上产生荷电及电荷的累积，累积的电荷会产生附加电场，当高压电场和附加电场叠加到足够大时，会引起催化剂层的反电晕放电，产生催化剂层的沿面气体放电，从而也产生等离子体；寿命长的等离子体会进入到后置催化层。
黑暗状态下会看到针电极与板电极之间的刷状蓝光，催化剂上也有蓝色光亮放电点；用示波器和电压探头测量电压，用微安表测量平均放电电流，在有泡沫催化剂的作用下，放电电流增大，等离子体的能量密度也相应增大。
应用本实施方式处理有机废气的方法为：在空气气流、鼓泡瓶、混合罐的作用下，用甲苯、二甲苯、乙酸乙酯等有机物模拟有机废气，浓度为10～200ppm，总流量2L/min；接通高压电源，电极对之间发生电晕放电，催化剂上也发生一定的反电晕放电，甲苯等通过前段原位催化放电后，大部分被处理成CO2和H2O及无毒小分子有机物；再经过后段颗粒物催化层后被进一步净化，O3和NOx在催化剂上被完全分解，并且分解的活性氧对有机物有降解作用；此实施方式是耦合了一段催化和两段催化的催化体系，可实现有机物的强化处理，并且前段催化剂截留降解气溶胶，后端催化剂保障了无副产物O3和NOx的排放。
具体应用实施例如下：
实施例1
催化剂制备：第一段催化剂采用浸渍煅烧法制备，以50％硝酸锰水溶液、硝酸钴、泡沫氧化铝为原料，按照锰氧化物和氧化钴负载量为1％和4％的比例配置溶液，通过过量浸渍氧化铝烘干后，在450℃温度下，置于马弗炉中煅烧4h，即得到催化剂。第二段催化剂也采用浸渍煅烧法制备，以50％硝酸锰水溶液、硝酸铈、颗粒状氧化铝为原料，按照锰氧化物和氧化铈负载量为2.5％和2.5％的比例配置溶液，通过过量浸渍氧化铝烘干后，在450℃温度下，置于马弗炉中煅烧4h，即得到催化剂。
应用处理：气体通过两段反应器，前段为外径138mm，厚度20mm，孔径20ppi泡沫氧化铝负载的1％MnOx-4％CoOx/Al2O3催化剂，后段为粒径3～5mm的颗粒状氧化铝负载的2.5％MnOx-2.5％CeOx/Al2O3催化剂，装填量为0.04L。初始气体浓度为：[甲苯]＝200ppm，以空气为载气。放电电压为18KV正高压，当水浴控温为30℃时，甲苯的脱除率为98％，O3残留0ppm，NOx残留0ppm。
实施例2
催化剂制备：第一段催化剂采用浸渍煅烧法制备，以硝酸银、硝酸钴、泡沫氧化铝为原料，按照银和氧化钴负载量为0.6％和3.4％的比例配置溶液，通过过量浸渍氧化铝烘干后，在450℃温度下，置于马弗炉中煅烧4h，即得到催化剂。第二段催化剂也采用浸渍煅烧法制备，以50％硝酸锰水溶液、硝酸铈、颗粒状氧化铝为原料，按照锰氧化物和氧化铈负载量为2.5％和2.5％的比例配置溶液，通过过量浸渍氧化铝烘干后，在450℃温度下，置于马弗炉中煅烧4h，即得到催化剂。
应用处理：气体通过两段反应器，前段为外径138mm，厚度20mm，孔径20ppi泡沫氧化铝负载的0.6％Ag-3.4％CoOx/Al2O3催化剂，后段为粒径3～5mm的颗粒状氧化铝负载的2.5％MnOx-2.5％CeOx/Al2O3催化剂，装填量为0.04L。初始气体浓度为：[苯]＝200ppm，以空气为载气。放电电压为18KV正高压，当水浴控温为30℃时，苯的脱除率为96％，O3残留0ppm，NOx残留0ppm。
实施例3
催化剂制备：第一段催化剂采用浸渍煅烧法制备，以50％硝酸锰水溶液、硝酸钴、泡沫氧化铝为原料，按照锰氧化物和氧化钴负载量为1％和4％的比例配置溶液，通过过量浸渍氧化铝烘干后，在450℃温度下，置于马弗炉中煅烧4h，即得到催化剂。第二段催化剂也采用浸渍煅烧法制备，以硝酸镍、硝酸镧、颗粒状活性炭为原料，按照氧化镍和氧化镧负载量为3％和2％的比例配置溶液，通过过量浸渍活性炭烘干后，在350℃温度下，置于马弗炉中煅烧4h，即得到催化剂。
应用处理：气体通过两段反应器，前段为外径138mm，厚度20mm，孔径20ppi泡沫氧化铝负载的1％MnOx-4％CoOx/Al2O3催化剂，后段为粒径3～5mm的颗粒状活性炭负载的3％NiOx-2％LaOx/AC催化剂，装填量为0.04L。初始气体浓度为：[二甲苯]＝200ppm，以空气为载气。放电电压为18KV正高压，当水浴控温为30℃时，二甲苯的脱除率为97％，O3残留0ppm，NOx残留0ppm。
实施例4
催化剂制备：第一段催化剂采用浸渍煅烧法制备，以50％硝酸锰水溶液、硝酸镍、泡沫氧化铝为原料，按照锰氧化物和氧化镍负载量为2％和3％的比例配置溶液，通过过量浸渍氧化铝烘干后，在450℃温度下，置于马弗炉中煅烧4h，即得到催化剂。第二段催化剂也采用浸渍煅烧法制备，以50％硝酸锰水溶液、硝酸铈、颗粒状氧化铝为原料，按照锰氧化物和氧化铈负载量为2.5％和2.5％的比例配置溶液，通过过量浸渍氧化铝烘干后，在450℃温度下，置于马弗炉中煅烧4h，即得到催化剂。
应用处理：气体通过两段反应器，前段为外径138mm，厚度20mm，孔径20ppi泡沫氧化铝负载的2％MnOx-3％NiOx/Al2O3催化剂，后段为粒径3～5mm的颗粒状氧化铝负载的2.5％MnOx-2.5％CeOx/Al2O3催化剂，装填量为0.04L。初始气体浓度为：[乙酸乙酯]＝200ppm，以空气为载气。放电电压为18KV正高压，当水浴控温为30℃时，乙酸乙酯的脱除率为99％，O3残留0ppm，NOx残留0ppm。
实施例5
催化剂制备：第一段催化剂采用浸渍煅烧法制备，以50％硝酸锰水溶液、硝酸钴、泡沫氧化铝为原料，按照锰氧化物和氧化钴负载量为1％和4％的比例配置溶液，通过过量浸渍氧化铝烘干后，在450℃温度下，置于马弗炉中煅烧4h，即得到催化剂。第二段催化剂也采用浸渍煅烧法制备，以50％硝酸锰水溶液、硝酸铈、颗粒状氧化铝为原料，按照锰氧化物和氧化铈负载量为2.5％和2.5％的比例配置溶液，通过过量浸渍氧化铝烘干后，在450℃温度下，置于马弗炉中煅烧4h，即得到催化剂。
应用处理：气体通过两段反应器，前段为外径138mm，厚度20mm，孔径20ppi泡沫氧化铝负载的1％MnOx-4％CoOx/Al2O3催化剂，后段为粒径3～5mm的颗粒状氧化铝负载的2.5％MnOx-2.5％CeOx/Al2O3催化剂，装填量为0.04L。混合气体初始浓度为：[甲苯]＝100ppm，[乙酸乙酯]＝100ppm，以空气为载气。放电电压为18KV正高压，当水浴控温为30℃时，甲苯的脱除率为98％，乙酸乙酯的脱除率为99％，O3残留0ppm，NOx残留0ppm。
实施例6
催化剂制备：第一段催化剂采用浸渍煅烧法制备，以硝酸银、硝酸钴、泡沫氧化铝为原料，按照银和氧化钴负载量为0.6％和3.4％的比例配置溶液，通过过量浸渍氧化铝烘干后，在450℃温度下，置于马弗炉中煅烧4h，即得到催化剂。第二段催化剂也采用浸渍煅烧法制备，以硝酸镍、硝酸铈、颗粒状活性炭为原料，按照氧化镍和氧化铈负载量为2.5％和2.5％的比例配置溶液，通过过量浸渍活性炭烘干后，在350℃温度下，置于马弗炉中煅烧4h，即得到催化剂。
应用处理：气体通过两段反应器，前段为外径138mm，厚度20mm，孔径20ppi泡沫氧化铝负载的0.6％Ag-3.4％CoOx/Al2O3催化剂，后段为粒径3～5mm的颗粒状活性炭负载的2.5％NiOx-2.5％CeOx/AC催化剂，装填量为0.04L。初始气体浓度为：[甲苯]＝100ppm，[丙酮]＝100ppm，以空气为载气。放电电压为18KV正高压，当水浴控温为30℃时，甲苯的脱除率为97％，丙酮的脱除率为98％，O3残留0ppm，NOx残留0ppm。
实施例7
催化剂制备：第一段催化剂采用浸渍煅烧法制备，以氯化钯、硝酸钴、泡沫氧化铝为原料，按照钯和氧化钴负载量为0.3％和2.7％的比例配置溶液，通过过量浸渍氧化铝烘干后，在500℃温度下，置于马弗炉中煅烧4h，即得到催化剂。第二段催化剂也采用浸渍煅烧法制备，以硝酸镍、硝酸铈、颗粒状活性炭为原料，按照氧化镍和氧化铈负载量为2.5％和2.5％的比例配置溶液，通过过量浸渍活性炭烘干后，在350℃温度下，置于马弗炉中煅烧4h，即得到催化剂。
应用处理：气体通过两段反应器，前段为外径138mm，厚度20mm，孔径20ppi泡沫氧化铝负载的0.3％Pd-2.7％CoOx/Al2O3催化剂，后段为粒径3～5mm的颗粒状活性炭负载的2.5％NiOx-2.5％CeOx/AC催化剂，装填量为0.04L。初始气体浓度为：[甲苯]＝100ppm，[苯]＝100ppm，以空气为载气。放电电压为18KV正高压，当水浴控温为30℃时，甲苯的脱除率为99％，苯的脱除率为96％，O3残留0ppm，NOx残留0ppm。

Claims (1)

1.一种工业有机废气降解的方法，其特征在于，包括如下步骤：
工业有机废气依次经过等离子体原位放电催化降解和催化剂催化降解得到净化气体；有机废气中有机物浓度为10~200ppm，反应器中有机废气的总流量为2L/min；施加电压为14~19KV，后段催化反应的温度为25~35℃;有机废气中有机物为甲苯、二甲苯或乙酸乙酯；
实现所述方法的装置包括顺次连接的等离子体催化反应器和催化反应器；所述等离子体催化反应器包括第一壳体、设置于第一壳体内的电极对和设置于电极对之间的第一催化剂；所述催化反应器包括第二壳体和设置于第二壳体内的催化剂床，所述催化剂床上设置第二催化剂；
所述电极对包括针电极和板电极，所述针电极接高压电源正极，所述板电极接地，所述第一催化剂置于板电极上，所述针电极包括电极针安装板和固定在电极针安装板上的若干电极针，所述板电极为多孔电极板；
所述针电极位于板电极上方，针尖朝向板电极，第一催化剂置于板电极上，电极针的长度为35~40mm，针尖的直径为0.5mm，第一催化剂在板电极上的堆置厚度为5~50mm，第一催化剂的顶面与针电极针尖之间的距离为10~20mm；
第一催化剂采用泡沫状氧化铝或氧化钛负载型催化剂，孔径20~100ppi；第二催化剂采用颗粒状氧化铝或活性炭负载型催化剂，粒径3~5mm；
所述第一壳体和第二壳体为一体结构，所述第一壳体为上半部，第二壳体为下半部，第一壳体的顶部设置进气口，第二壳体的底部设置出气口，所述板电极水平安装于第一壳体内；所述催化剂床为与第二壳体同轴的圆柱筒，所述第二催化剂置于圆柱筒内，圆柱筒与第二壳体之间为水浴循环系统。
CN201510991679.XA 2015-12-24 2015-12-24 一种低温等离子体协同两段催化降解工业有机废气的工艺及装置 Active CN105597529B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510991679.XA CN105597529B (zh) 2015-12-24 2015-12-24 一种低温等离子体协同两段催化降解工业有机废气的工艺及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510991679.XA CN105597529B (zh) 2015-12-24 2015-12-24 一种低温等离子体协同两段催化降解工业有机废气的工艺及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105597529A CN105597529A (zh) 2016-05-25
CN105597529B true CN105597529B (zh) 2018-07-24

Family

ID=55978201

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510991679.XA Active CN105597529B (zh) 2015-12-24 2015-12-24 一种低温等离子体协同两段催化降解工业有机废气的工艺及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105597529B (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107252627A (zh) * 2017-06-27 2017-10-17 中煤科工集团西安研究院有限公司 一种VOCs处理工艺及设备
CN107321148A (zh) * 2017-07-14 2017-11-07 四川大学 一种脱除低浓度大流量的VOCs的方法及其改性催化剂
CN107899420B (zh) * 2017-12-21 2020-05-05 厦门大学 一种去除挥发性有机物的等离子体催化方法及装置
CN108745371A (zh) * 2018-06-29 2018-11-06 四川省达科特能源科技股份有限公司 用于高频低温等离子技术治理有机废气的催化剂及制备方法
CN109331643A (zh) * 2018-10-12 2019-02-15 浙江大学台州研究院 等离子体催化氧化苯系物污染物的装置及方法
CN110935309B (zh) * 2018-10-23 2022-03-22 北京市生态环境保护科学研究院 一种两段式低浓度voc催化降解的方法
CN109772111B (zh) * 2019-02-01 2022-02-22 广州尚洁环保科技有限公司 一种基于电子厂车间有机废气微放电处理装置
CN110339707A (zh) * 2019-06-21 2019-10-18 厦门大学 一种低温等离子体催化氧化VOCs的方法
CN110292854B (zh) * 2019-07-03 2021-10-29 浙江工商大学 一种脉冲等离子耦合双流化床催化降解VOCs的装置与方法
CN112316679B (zh) * 2020-10-20 2022-02-25 中国科学院地球环境研究所 一种低温等离子体VOCs净化装置及方法
CN117000014A (zh) * 2023-07-31 2023-11-07 南大恩洁优环境技术(江苏)股份公司 一种适用于VOCs治理的新型双介质阻挡反应器

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002336645A (ja) * 2001-05-21 2002-11-26 Daikin Ind Ltd プラズマ触媒反応器、空気浄化装置、窒素酸化物浄化装置、及び燃焼排ガス浄化装置
CN1864820A (zh) * 2006-04-21 2006-11-22 中国人民解放军军事医学科学院卫生学环境医学研究所 一种低温等离子体驱动光催化气体净化装置
CN201684543U (zh) * 2010-04-28 2010-12-29 东莞市环顺环保器材有限公司 低温等离子体活性炭塔
CN102773007A (zh) * 2011-05-12 2012-11-14 魏飞 一种有机气体等离子催化器
CN102958264A (zh) * 2012-11-20 2013-03-06 浙江大学 一种基于催化剂反电晕沿面击穿的等离子体发生装置及方法和应用
CN103638761A (zh) * 2013-11-28 2014-03-19 江苏省环境科学研究院 一种低温等离子体耦合催化氧化去除恶臭气体的方法及其装置
CN104069722A (zh) * 2014-05-22 2014-10-01 浙江大学 一种三位一体工业源异味废气处理装置及方法
CN204063192U (zh) * 2014-04-18 2014-12-31 南通大学 稀土催化低温等离子体厨房油烟净化装置
CN104645993A (zh) * 2015-02-05 2015-05-27 昆明理工大学 一种炭基催化剂的制备方法及应用
CN105032144A (zh) * 2015-08-10 2015-11-11 杭州科瑞特环境技术有限公司 内嵌紫外灯管的双介质阻挡放电有机废气处理装置及其方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2975018B1 (fr) * 2011-05-10 2016-11-25 Commissariat Energie Atomique Dispositif pour le traitement des gaz par plasma de surface

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002336645A (ja) * 2001-05-21 2002-11-26 Daikin Ind Ltd プラズマ触媒反応器、空気浄化装置、窒素酸化物浄化装置、及び燃焼排ガス浄化装置
CN1864820A (zh) * 2006-04-21 2006-11-22 中国人民解放军军事医学科学院卫生学环境医学研究所 一种低温等离子体驱动光催化气体净化装置
CN201684543U (zh) * 2010-04-28 2010-12-29 东莞市环顺环保器材有限公司 低温等离子体活性炭塔
CN102773007A (zh) * 2011-05-12 2012-11-14 魏飞 一种有机气体等离子催化器
CN102958264A (zh) * 2012-11-20 2013-03-06 浙江大学 一种基于催化剂反电晕沿面击穿的等离子体发生装置及方法和应用
CN103638761A (zh) * 2013-11-28 2014-03-19 江苏省环境科学研究院 一种低温等离子体耦合催化氧化去除恶臭气体的方法及其装置
CN204063192U (zh) * 2014-04-18 2014-12-31 南通大学 稀土催化低温等离子体厨房油烟净化装置
CN104069722A (zh) * 2014-05-22 2014-10-01 浙江大学 一种三位一体工业源异味废气处理装置及方法
CN104645993A (zh) * 2015-02-05 2015-05-27 昆明理工大学 一种炭基催化剂的制备方法及应用
CN105032144A (zh) * 2015-08-10 2015-11-11 杭州科瑞特环境技术有限公司 内嵌紫外灯管的双介质阻挡放电有机废气处理装置及其方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105597529A (zh) 2016-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105597529B (zh) 一种低温等离子体协同两段催化降解工业有机废气的工艺及装置
CN105521705A (zh) 一种低温等离子体协同催化治理有机废气的方法
CN107486253B (zh) 一种介质阻挡放电等离子体使失活的Ag/Al2O3催化剂原位再生的方法
CN105749745B (zh) 一种热电晕放电聚焦催化降解喷漆有机废气的装置与方法
CN107115789A (zh) 高能紫外光催化协同臭氧氧化处理废气的装置及方法
CN108295842A (zh) 一种用于空气净化器的复合光催化材料
CN102744077B (zh) 一种烧结金属纤维束催化剂的制备方法、催化剂及装置
CN1698937A (zh) 一种低温等离子空气净化催化反应器及其制备工艺
CN203899429U (zh) 一种催化型低温等离子体处理恶臭气体的装置
CN114832824B (zh) 等离子体处理金属有机框架制备高效金属氧化物催化剂的方法
CN205252898U (zh) 一种VOCs的光电一体化处理装置
CN205517253U (zh) 一种精密吸附器
CN113385184B (zh) 协同放电等离子体催化降解VOCs的Mn-Co-La复合催化剂及其制备方法和应用
CN108355486B (zh) 低温等离子体协同催化装置
CN206823546U (zh) 一种等离子体催化净化气体处理装置
CN103994499B (zh) 一种等离子体协同钼酸铋薄膜催化空气净化装置
CN108786896A (zh) 一种贵金属催化剂的制备方法
CN202724994U (zh) 一种用于治理废气的等离子体催化的装置
CN202666618U (zh) 复合空气净化装置
CN204193765U (zh) 有机废气等离子体燃烧净化设备
CN108317602B (zh) 级联式环筒放电与催化联合空气净化系统
CN202061136U (zh) 一种车载空气净化装置
CN214389551U (zh) 一种氮氧化物处理系统
CN110585905B (zh) 一种光催化降解油烟的燃料电池装置及其工作方法
CN203663705U (zh) 一种序批式等离子体催化反应系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant