CN108479385A - 二噁英分解装置及其处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种二噁英分解装置及其处理方法，其包括外筒，所述外筒的顶部和底部的侧面分别设有进气口和出气口，外筒的内部设有内介质层和外介质层，所述内介质层的内侧设有内电极，外介质层的外侧缠绕有外电极，外筒的内侧上部和下部分别设有上筛孔板和下筛孔板，所述内介质层和外介质层之间填充有填料球，所述填料球填充于上筛孔板和下筛孔板之间。本发明的一种二噁英的分解方法和设备，在内外电极之间采用双介质阻挡放电方式产生放电区域，放电区域填充填料球，实现流化状态，增加放电区域电子跟废气的碰撞几率，填料球主要含有高硅型ZSM‑5分子筛、钯和锰，兼有吸附催化功能，还可以缓解放电区域的结焦物质的沉积。
Description
技术领域
本发明涉及一种二噁英分解装置及其处理方法，属于有机污染物处理技术领域。
背景技术
二噁英被称为“地球上毒性最强的毒物”，包括210种氯化三环芳烃类化合物组成，这类物质非常稳定，熔点较高，极难溶于水，可以溶于大部分有机溶剂，是无色无味的脂溶性物质，所以非常容易在生物体内积累，进入人体后易在脂肪中溶解而积蓄，引起内分泌系统紊乱，故又称为环境荷尔蒙物质，且分解排除相当缓慢，对人体危害严重。
其中含氯物料焚烧和炼钢过程是产生二噁英的重要来源，其中城市生活垃圾焚烧产生的二噁英受到的关注程度最高。为了保护我们赖以生存的环境及我们的身体健康，针对分解二噁英的技术一直备受重视。
当前二噁英的分解方法主要包括吸附法、光降解法、高温焚烧法、等离子法等。其中等离子体法因简洁高效等优点受到重视，但传统等离子体方法在使用时容易存在能效低，污染物分解不彻底的问题，因而等离子体与催化技术的结合备受关注。目前等离子体中催化单元基本集中在固定床式和表面涂覆式，前者容易引发结焦物沉积和气体放电不均匀，而后者因气固接触面有限，使得装置的整体处理效能一般。
发明内容
本发明提供了一种等离子体催化分解二噁英的方法与设备。本方法采用等离子体在常温下诱导催化氧化反应，使含二噁英的气体通过反应区时，在羟基自由基的作用下，发生羟基取代氯基团的反应和后续的深度氧化反应，最终使二噁英分子结构破坏，发生分解反应，转化为小分子有机酸或二氧化碳。为提高反应区的电场分布均匀性和反应气体与催化剂的充分接触，本发明采用小球状催化剂，并在反应气体通过反应区时，在气流的带动下形成流化状态。在放电区的上下设置筛孔板，阻挡填料球流出。
由于烟气中的二噁英含量极低，属于纳克(ng)级别，因此在气体通过等离子放电区时，其碰撞几率非常低。而本发明中的催化剂填充小球在750℃下灼烧后，形成带有镂空的结构，该物料镂空结构的孔径一部分为2～50nm，这个孔径范围能有效吸附二噁英，起到一个富集浓缩的作用，同时本小球表面附有催化剂锰和钯，在等离子的协同作用下达到脱氯、开环降解二噁英的目的。另外烟气中含有一定量的水，而水在等离子的作用下，产生OH自由基，OH自由基有很强的氧化性，可以断开C-O和C-Cl的键，达到降解的目的。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供一种二噁英分解装置，其包括外筒，所述外筒的顶部和底部的侧面分别设有进气口和出气口，外筒的内部设有内介质层和外介质层，所述内介质层的内侧设有内电极，外介质层的外侧缠绕有外电极，外筒的内侧上部和下部分别设有上筛孔板和下筛孔板，所述内介质层和外介质层之间填充有填料球，所述填料球填充于上筛孔板和下筛孔板之间。
作为优选方案，所述外筒的上部侧面设有绝缘油进口。
作为优选方案，所述外筒的下部侧面设有外电极引线出口。
作为优选方案，所述外筒的顶部设有内电极引线连接口。
作为优选方案，所述内电极为导电金属管。
作为优选方案，所述填料球为固载有钯、锰的沸石分子筛。
作为优选方案，所述填料球的制备方法包括如下步骤：
将沸石分子筛与有机粘合剂混匀后，造粒成粒径为2～10mm的颗粒；
将所述颗粒在750℃下灼烧后，形成带有镂空结构的球状物料；
将所述球状物料浸渍于含有金属盐的溶液中后，烘干，得到所述填料球。
作为优选方案，所述有机粘合剂包括聚丙烯酸酯、石蜡、有机硅等，所述沸石分子筛的粒径为100～200目，硅铝比不低于100。
作为优选方案，所述含有金属盐的溶液的制备方法为：
将钯盐、锰盐和水按照(1～5):(5～10):100的重量比混合后，超声条件下搅拌30min，所述钯盐为醋酸钯或氯化钯，所述锰盐为硫酸锰。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明的一种二噁英的分解方法和设备，在内外电极之间采用双介质阻挡放电方式产生放电区域，放电区域填充填料球，实现流化状态，增加放电区域电子跟废气的碰撞几率，填料球主要含有高硅型ZSM-5分子筛、钯和锰，兼有吸附催化功能，还可以缓解放电区域的结焦物质的沉积；
2、外电极外面增加保护罩，且在外电极及保护罩之间添加绝缘油，阻挡外部空气跟外电极的直接接触，可以有效地防止外电极对空气进行拉弧放电，以及产生的臭氧物质扩散到空气中，还能起到隔热降温的双重作用；
3、净化效率高、安全稳定等特点可以通过合理布局来处理高浓度，大风量废气；
4、适用范围广泛，也可用于污水厂、制药行业、各喷涂车间、化纤厂、皮革厂等，解决各种难降解的异味废气污染问题，具有广泛的市场前景。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明的结构示意图正视图；
图2是本发明的结构示意图侧视图；
图3是本发明的结构示意图后视图；
图4是本发明中的上筛孔板的结构示意图；
图5是本发明中的内电极的结构示意图；
图6是本发明未填充填料球时的结构示意图；
图7是本发明中内介质层和外介质层部分的结构示意图；
图中：1、进气口；2、出气口；3、内电极；4、外电极；5、填料球；6、下筛孔板；7、上筛孔板；8、绝缘油进口；9、外电极引线出口；10、内电极引线连接口，11、外筒，12、内介质层，13、外介质层。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1～4所示，本发明提供一种二噁英分解装置，其包括外筒11，外筒11的顶部和底部的侧面分别设有进气口1和出气口2，外筒1的内部设有内介质层12和外介质层13，内介质层12的内侧设有内电极3，外介质层13的外侧缠绕有外电极4，外筒11的内侧上部和下部分别设有上筛孔板7和下筛孔板6，内介质层12和外介质层13之间填充有填料球5，填料球5填充于上筛孔板7和下筛孔板6之间。
外筒11的上部侧面设有绝缘油进口8。
外筒11的下部侧面设有外电极引线出口9。
外筒11的顶部设有内电极引线连接口10。
内电极3为导电金属管。
所述填料球为固载有钯、锰的沸石分子筛。
本发明中的填料球的制备方法包括如下步骤：
将沸石分子筛与有机粘合剂混匀后，造粒成粒径为2～10mm的颗粒；将所述颗粒在750℃下灼烧后，形成带有镂空结构的球状物料；
将所述球状物料浸渍于含有金属盐的溶液中后，烘干，得到所述填料球。
所述有机粘合剂包括聚丙烯酸酯、石蜡、有机硅等，所述沸石分子筛的粒径为100～200目，硅铝比不低于100。
所述含有金属盐的溶液的制备方法为：将钯盐、锰盐和水按照(1～5):(5～10):100的重量比混合后，超声条件下搅拌30min，所述钯盐为醋酸钯或氯化钯，所述锰盐为硫酸锰。
使用时，含有二噁英的气体由进风口进风，经过由内电极和外电极进行放电产生的放电区域，然后从出风口排出，其中内电极和外电极放电区域内置内介质层和外介质层，且该区域充催化小球，并呈流化状态，上下由筛孔板阻挡，催化小球兼有吸附催化功能，增加废气在放电区域的碰撞几率，增强降解效率。
上筛孔板和下筛孔板均采用带小孔的无机绝缘材料，小孔直径小于填料球的直径，以阻挡填料球漏出，保持填料球的流化状态，来确保填料球带来的净化效果。
外电极和外筒之间添加绝缘油，阻挡外部空气跟外电极的直接接触，可以有效地防止外电极对空气进行拉弧放电，以及产生的臭氧物质扩散到空气中，还能起到隔热降温的双重作用。
综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。
Claims (9)
1.一种二噁英分解装置，其特征在于，包括外筒，所述外筒的顶部和底部的侧面分别设有进气口和出气口，外筒的内部设有内介质层和外介质层，所述内介质层的内侧设有内电极，外介质层的外侧缠绕有外电极，外筒的内侧上部和下部分别设有上筛孔板和下筛孔板，所述内介质层和外介质层之间填充有填料球，所述填料球填充于上筛孔板和下筛孔板之间。
2.如权利要求1所述的二噁英分解装置，其特征在于，所述外筒的上部侧面设有绝缘油进口。
3.如权利要求1所述的二噁英分解装置，其特征在于，所述外筒的下部侧面设有外电极引线出口。
4.如权利要求1所述的二噁英分解装置，其特征在于，所述外筒的顶部设有内电极引线连接口。
5.如权利要求1所述的二噁英分解装置，其特征在于，所述内电极为导电金属管。
6.如权利要求1所述的二噁英分解装置，其特征在于，所述填料球为固载有钯、锰的沸石分子筛。
7.如权利要求6所述的二噁英分解装置，其特征在于，所述填料球的制备方法包括如下步骤：
将沸石分子筛与有机粘合剂混匀后，造粒成粒径为2～10mm的颗粒；
将所述颗粒在750℃下灼烧后，形成带有镂空结构的球状物料；
将所述球状物料浸渍于含有金属盐的溶液中后，烘干，得到所述填料球。
8.如权利要求7所述的二噁英分解装置，其特征在于，所述有机粘合剂包括聚丙烯酸酯、石蜡、有机硅中的至少一种，所述沸石分子筛的粒径为100～200目，硅铝比不低于100。
9.如权利要求7所述的二噁英分解装置，其特征在于，所述含有金属盐的溶液的制备方法为：
将钯盐、锰盐和水按照(1～5):(5～10):100的重量比混合后，超声条件下搅拌30min，所述钯盐为醋酸钯或氯化钯，所述锰盐为硫酸锰。
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