CN108786394A - 介质阻挡低温等离子体光催化一体式有机废气净化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种介质阻挡低温等离子体光催化一体式有机废气净化装置，在固定支撑外壳(8)内装有介质阻挡放电单元、光催化光管单元，介质阻挡放电单元成排布置，相邻的两排之间错位布置，光催化光管单元布设在两个相邻的介质阻挡放电单元之间；介质阻挡放电单元是由高压电极(5)、介质管(3)、光催化剂载体(4)、低压电极(2)自内向外套装组合构成一体式结构，低压电极(2)为金属网制成的管式结构，高压电极(5)也为金属网制成的管式结构。本发明具有放电面积大、等离子放电与光催化几乎同时运行、工艺简单、处理效率高，且易损件更换方便的优点，适于处理大风量、低浓度、成分复杂的有机废气的治理。
Description
技术领域
本发明涉及低温等离子体、光催化科学技术在环境治理领域的应用，更具体地说涉及一种介质阻挡低温等离子体光催化一体式有机废气净化装置。
背景技术
随着近年来，社会经济的不断发展，工业化进程不断加快，环境污染问题日益受到人们的关注。环境污染主要有固废、水、气这三方面的污染，大气污染主要是挥发性有机污染物(VOCs)为主，它除了引起人们常见的雾霾以外，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，等离子体光催化技术是常用的有机废气处理方法之一，然而这种方法在实际应用中存在很多问题。其主要问题有：1)市场应用的蜂窝等离子体设备在制造过程中由于现有加工工艺的条件存在较大的缺陷，造成等离子不均匀放电，且放电点强度减弱，这样大大消减了电离的效果。2)市场用排式双介质阻挡放电设备与废气接触的时间较短，有机废气在短时间不能得到高效处理，且设备维修不方便。3)市场用低温等离子设备与光催化设备是分体设备，当废气经过低温等离子设备放电区时，有机物分子处于高效活跃状态，一旦离开低温等离子放电区，有机物分子又回归到冷态，再经光催化段，被紫外光激活，这种从冷态到高活性状态，又需要花费大量的能耗。
中国专利ZL201220460217.7公开了一种多管并联式低温等离子体有害气体净化装置，含有壳体、进气口、出气口，在壳体内设有分隔花板，将壳体内分隔成为两个区域，即上箱体与下箱体，相互并联的低温等离子体反应管位于下箱体内并竖直固定在分隔花板上；电晕线穿过各个低温等离子体反应管的中心，接地极连接各个低温等离子体反应管的陶瓷管外表面的铜丝网。该有害气体净化装置具有适应性强、使用维护简便等优点，适用于工业企业生产场所内低浓度有害气体的净化。但该装置也存在着放电面积小、有机废气穿过设备的时间短、净化效率不高，难以适应大风量、低浓度、成分复杂的有机废气的治理。
发明内容
本发明的目的就是现有技术存在的上述问题，而提供一种具有放电面积大、等离子放电与光催化几乎同时运行、工艺简单、处理效率高，且易损件更换方便的介质阻挡低温等离子体光催化一体式有机废气净化装置。
为实现本发明的上述目的，本发明介质阻挡低温等离子体光催化一体式有机废气净化装置采用以下技术方案：
本发明一种介质阻挡低温等离子体光催化一体式有机废气净化装置，含有固定支撑外壳，在固定支撑外壳内装有介质阻挡放电单元、光催化光管单元，所述的介质阻挡放电单元成排布置，相邻的两排之间错位、交叉布置，光催化光管单元布设在两个相邻的介质阻挡放电单元之间。所述的介质阻挡放电单元是由高压电极、介质管、光催化剂载体、低压电极自内向外套装组合构成一体式结构，一体式结构便于安装和更换。低压电极为金属网制成的管式结构，高压电极为具有一定支撑强度的金属网制成的管式结构，介质管为一端开口、另一端为机械可密封端的半封闭式石英玻璃管或陶瓷管；所述的光催化光管单元采用光催化光管；低压电极和高压电极的电源接线都通过导线从介质管的开口端接到介质低温等离子电源的接线端口，光催化光管的电源线先接到镇流器，再接到光催化光管电源。
进一步地，所述的光催化光管采用紫外线光管；所述的光催化剂载体为覆载光催化剂的柱状载体。
进一步地，所述的光催化剂载体采用活性炭纤维布ACF；所述的光催化剂为具有光催化性质的二氧化钛、氧化锌或它们改性后的衍生物。
进一步地，所述的光催化光管为具有能发出180nm～300nm波长的紫外线光管。
进一步地，所述的固定支撑外壳由不锈钢材料制成；所述的介质低温等离子电源、光催化光管电源和固定支撑外壳为整体结构。
进一步地，光催化剂载体的厚度为3～5mm；所述的光催化光管为具有能发出185nm或者254nm波长的紫外线光管。
本发明介质阻挡低温等离子体光催化一体式有机废气净化装置采用以上技术方案后，具有以下积极效果：
(1)本发明将介质阻挡放电技术和光催化技术有机结合，并同时实施，是为了利用介质阻挡放电时有机废气所处的高能态，此时的有机废气中VOCs的活性很高，同时作用于高能紫外光及光催化剂，提高反应效率。
(2)本发明将介质阻挡放电技术和光催化技术组合成模块化，便于安装，维修，且易于更换，节省更换时间。
(3)本发明将光催化剂涂覆在活性炭纤维布上，且置于等离子体放电区域内，大大提高了高活性态有机废气与光催化剂的反应效率，从而提高了治理效果；
(4)本发明适用于处理大风量、低浓度、成分复杂的有机废气的治理，适用性强。
附图说明
图1是本发明介质阻挡低温等离子体光催化一体式有机废气净化装置的实施例的主视图；
图2是本发明介质阻挡低温等离子体光催化一体式有机废气净化装置的实施例的局部放大图；
图3是本发明介质阻挡低温等离子体光催化一体式有机废气净化装置的实施例的截面俯视图。
附图标记为：1-光催化光管；2-低压电极；3-介质管；4-光催化剂载体；5-高压电极；6-介质低温等离子电源；7-光催化光管电源；8-固定支撑外壳。
具体实施方式
为更好地描述本发明，下面结合附图对本发明介质阻挡低温等离子体光催化一体式有机废气净化装置作进一步详细说明。
由图1所示的本发明介质阻挡低温等离子体光催化一体式有机废气净化装置的实施例的主视图并结合图2、图3看出，本发明介质阻挡低温等离子体光催化一体式有机废气净化装置，含有固定支撑外壳8，在固定支撑外壳8内装有介质阻挡放电单元、光催化光管单元，所述的介质阻挡放电单元成排布置，相邻的两排之间错位、交叉布置，光催化光管单元布设在两个相邻的介质阻挡放电单元之间。所述的介质阻挡放电单元是由高压电极5、介质管3、光催化剂载体4、低压电极2自内向外套装组合构成一体式结构，便于一体式单元安装及更换。低压电极2为金属网制成的管式结构，高压电极5为具有一定支撑强度的金属网制成的管式结构，介质管3为一端开口、另一端为机械可密封端的半封闭式石英玻璃管或陶瓷管。所述的光催化光管单元采用光催化光管1，光催化光管1采用能发出185nm或者254nm波长的紫外线光管。光催化剂载体4为覆载光催化剂的柱状载体，光催化剂载体4的厚度为3～5mm，采用活性炭纤维布ACF；光催化剂采用具有光催化性质的二氧化钛或氧化锌。低压电极2和高压电极5的电源接线都通过导线从介质管3的开口端接到介质低温等离子电源6的接线端口，光催化光管1的电源线先接到镇流器，再接到光催化光管电源7。所述的固定支撑外壳8由不锈钢材料制成；所述的介质低温等离子电源6、光催化光管电源7和固定支撑外壳8为整体结构。
在实际应用中，高压电极5采用具有一定硬度的镀锌冲孔板，然后做成圆柱状的柱子，内置于介质管3内，且尽量靠近介质管3。
本发明将覆载催化剂的活性炭纤维布ACF放在等离子体的放电区域，使得催化反应和等离子同时作用于有机废气，避免了有机废气从高活性到冷态之后，又需从冷态被激活到高活性态。此技术的实施，大大提高了废气处理的效果。
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，但是熟悉本领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员依照在本发明精神所做的等效的修饰及变化，都应该涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。
Claims (6)
1.一种介质阻挡低温等离子体光催化一体式有机废气净化装置，含有固定支撑外壳(8)，其特征在于：在固定支撑外壳(8)内装有介质阻挡放电单元、光催化光管单元，所述的介质阻挡放电单元成排布置，相邻的两排之间错位布置，光催化光管单元布设在两个相邻的介质阻挡放电单元之间；所述的介质阻挡放电单元是由高压电极(5)、介质管(3)、光催化剂载体(4)、低压电极(2)自内向外套装组合构成一体式结构，低压电极(2)为金属网制成的管式结构，高压电极(5)也为金属网制成的管式结构，介质管(3)为一端开口、另一端为机械可密封端的半封闭式石英玻璃管或陶瓷管；所述的光催化光管单元采用光催化光管(1)；低压电极(2)和高压电极(5)的电源接线都通过导线从介质管(3)的开口端接到介质低温等离子电源(6)的接线端口，光催化光管(1)的电源线先接到镇流器，再接到光催化光管电源(7)。
2.如权利要求1所述的介质阻挡低温等离子体光催化一体式有机废气净化装置，其特征在于：所述的光催化光管(1)采用紫外线光管；所述的光催化剂载体(4)为覆载光催化剂的柱状载体。
3.如权利要求2所述的介质阻挡低温等离子体光催化一体式有机废气净化装置，其特征在于：所述的光催化剂载体(4)采用活性炭纤维布ACF；所述的光催化剂为具有光催化性质的二氧化钛、氧化锌或它们改性后的衍生物。
4.如权利要求1、2或3所述的介质阻挡低温等离子体光催化一体式有机废气净化装置，其特征在于：所述的光催化光管(1)为具有能发出180nm～300nm波长的紫外线光管。
5.如权利要求4所述的介质阻挡低温等离子体光催化一体式有机废气净化装置，其特征在于：所述的固定支撑外壳(8)由不锈钢材料制成；所述的介质低温等离子电源(6)、光催化光管电源(7)和固定支撑外壳(8)为整体结构。
6.如权利要求5所述的介质阻挡低温等离子体光催化一体式有机废气净化装置，其特征在于：光催化剂载体(4)的厚度为3～5mm；所述的光催化光管(1)为具有能发出185nm或者254nm波长的紫外线光管。
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