CN108970348B - 低温等离子体发生器和低温等离子体处理污染物的方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低温等离子体发生器和低温等离子体处理污染物的方法及其应用，所述方法对污染物进行低温等离子体放电，其特征在于，所述对污染物进行低温等离子体放电的方式为间歇式，且相邻两次低温等离子体放电的时间间隔为0.1s‑50s。通过本发明的方法能够有效降低低温等离子体发生器内活性粒子的复合机率，提高了活性粒子降解废水和废气中的污染物的效率。
Description
技术领域
本发明涉及废水废气处理领域，具体地说，涉及一种低温等离子体处理污染物的方法、抑制低温等离子体处理污染物中活性组分复合的方法，用于上述方法的低温等离子体发生器及其应用。
背景技术
挥发性有机物(VOCs)是大气污染物的重要来源。大量VOCs排入大气，与NOx、SOx、O3等发生复杂的物理化学反应，导致雾霾的产生，给人体健康带来严重危害。目前，VOCs常规的处理方法有活性炭吸附法、吸收法、蓄热燃烧法、催化燃烧法、催化氧化法、生物法、光催化法及组合技术等，每种技术都有其适用的范围和条件。以石油化工VOCs排放为例，排放量占VOCs排放总量的50％以上的是中低浓度VOCs废气(包括废水集输、储存、处理过程逸散，工艺无组织，冷却循环水系统)，传统低浓度VOCs废气处理技术实现稳定达标排放的难度极大，如吸附浓缩燃烧法难以实现高含苯系物废气达标排放、生物法的总烃去除率较低(低于70％)且抗气体冲击负荷差、吸收法则存在溶剂挥发带来的二次污染等。等离子体技术VOCs治理技术是一种新型的工业废气净化方法，适合于处理中低浓度VOCs废气的治理，该技术具有即开即停、处理的污染物范围广、抗浓度和流量波动能力强、净化效率高等优点。
为了利用低温等离子体处理这些有毒有害气体，人们针对废气处理中低温等离子体的作用机理和产生低温等离子体的方法进行了大量的基础研究。低温等离子体中能量的传递大致为：电子从电场中得到能量，通过碰撞将能量转化为分子的内能和动能，获得能量的分子被激发，与此同时，部分分子被电离，这些活化了的粒子相互碰撞从而引起一系列复杂的物理化学反应。因等离子体内富含的大量活性粒子如离子、电子、激发态的原子和分子及自由基等，从而为等离子体技术通过化学反应处理VOCs和恶臭物质提供了条件。但在对VOCs和恶臭物质进行降解的过程中，活性粒子往往未与VOCs和恶臭物质进行反应时已经被新产生的高能电子激发的新的活性粒子复合，从而活性粒子的利用率不高。
此外低温等离子体的放电介质为空气或氧气时能够产生O3，而臭氧的寿命比其他活性粒子要长，如果未被充分利用，会有部分O3分子被新产生的活性粒子复合掉，不仅导致活性粒子的利用率不高，而且会生成二次污染物，如氮氧化物等。
因此降低低温等离子体发生器内活性粒子的复合机率，也就意味着提高了活性粒子降解VOCs和恶臭物质的效率，降低二次污染物生成机率。
针对上述问题，虽然专利CN204429064U、CN204380489U、CN201830541U、CN103418217B、CN204485611U、CN203002160U均提及了多级串联放电，但这些专利的技术方案只是简单地增加了等离子体发生器的级数和总输入功率，与本发明在相同功率输入的前提下间隔布设等离子体发生器，有效降低活性组分复合机率，提高对废水或废气的处理效果在机理和效果上有本质不同；此外这些专利中每级放电的时间较长，均试图通过延长放电时间来提高处理效果，与本专利中缩短每一级的放电时间有本质不同。
发明内容
本发明通过对废水和废气间隔放电降低了低温等离子体发生器内活性粒子的复合机率，提高了活性粒子降解废水和废气中的污染物的效率，降低二次污染物生成机率。
为实现上述目的，本发明第一方面提供一种低温等离子体处理污染物的方法，该方法包括对污染物进行低温等离子体放电，其中，所述对污染物进行低温等离子体放电的方式为间歇式，且相邻两次低温等离子体放电的时间间隔为0.1s-50s。
优选地，污染物每次与低温等离子体放电区域的接触时间＜5s。
优选地，使所述污染物通过多个依次排列的放电区域和非放电区域，所述放电区域为低温等离子体放电单元产生的放电区域。
本发明第二方面提供一种抑制低温等离子体处理污染物中活性组分复合的方法，该方法包括使所述污染物通过多个依次排列的放电区域和非放电区域的步骤，其中，所述放电区域为低温等离子体放电单元产生的放电区域。
优选地，所述污染物在所述放电区域的停留时间＜5s。
优选地，所述污染物在两个相邻的低温等离子体放电区域的非放电时间为0.1s-50s。
优选地，所述低温等离子体放电单元的电源为高压交流电源、高压直流电源、高压脉冲电源中的任意一种或任意两种组合。
优选地，所述低温等离子体放电单元的放电形式为电晕放电、单介质阻挡放电、双介质阻挡放电、辉光放电、射频放电、滑动弧放电、射流放电中的任意一种。
优选地，使用低温等离子体发生器处理污染物，所述低温等离子体发生器内设置两个或两个以上的低温等离子体放电单元，且放电单元在污染物流动方向上间隔布设，将低温等离子体反应器间隔为放电区域和非放电区域。
更优选地，所述低温等离子体发生器为栅格式、线筒式、板线式或板板式中的任意一种。
优选地，所述非放电区域设置有吸附剂、臭氧催化剂或光催化剂。
优选地，使所述污染物通过2-100个依次排列的放电区域和非放电区域。
优选地，所述污染物为废气和/或废水。
本发明第三方面提供一种抑制低温等离子体处理污染物过程中活性组分复合的方法，该方法所使用的低温等离子体发生器内设置两个或两个以上的低温等离子体放电单元，且放电单元在污染物流动方向上间隔布设，将低温等离子体反应器间隔为放电区域和非放电区域。
优选地，所述污染物在每个低温等离子体放电区域的停留时间＜5s。
优选地，所述污染物在所述非放电区域的停留时间为0.1s-50s。
优选地，所述非放电区域设置有吸附剂、臭氧催化剂、光催化剂。
优选地，所述低温等离子体放电单元的电源为高压交流电源、高压直流电源、高压脉冲电源中的任意一种或任意两种组合。
优选地，所述低温等离子体放电单元的放电形式为电晕放电、单介质阻挡放电、双介质阻挡放电、辉光放电、射频放电、滑动弧放电、射流放电中的任意一种。
优选地，低温等离子体发生器为栅格式、线筒式、板线式或板板式中的任意一种。
本发明第四方面提供一种低温等离子体发生器，该低温等离子体发生器内设置两个或两个以上的低温等离子体放电单元，且放电单元在污染物流动方向上间隔布设，将低温等离子体反应器间隔为放电区域和非放电区域。
优选地，所述污染物在每个放电区域的停留时间＜5s。
优选地，所述污染物在所述非放电区域的停留时间为0.1s-50s。
优选地，单个所述非放电区域的长度为单个所述放电区域的长度的1-200倍。
优选地，所述非放电区域设置有吸附剂、臭氧催化剂或光催化剂。
优选地，所述低温等离子体放电单元的电源为高压交流电源、高压直流电源、高压脉冲电源中的任意一种或任意两种组合。
优选地，所述低温等离子体放电单元的放电形式为电晕放电、单介质阻挡放电、双介质阻挡放电、辉光放电、射频放电、滑动弧放电、射流放电中的任意一种。
优选地，低温等离子体发生器为栅格式、线筒式、板线式或板板式中的任意一种。
本发明第五方面提供上述方法以及低温等离子体发生器在处理废气和/或废水中的应用。
本发明沿着废水和废气流动方向上布置多组放电单元，通过对废水或废气间隔放电，可以降低低温等离子体发生器内活性粒子的复合机率，提高活性粒子对污染物的降解效率。
下面通过对有机废气总烃降解效果的变化，分析抑制低温等离子体活性组分复合的效果：
(1)沿着废水和废气流动方向上布置多组放电单元，可以有效地增强介质的扰动，促进介质的混合，从而增加活性自由基与污染物分子的碰撞和反应机率，提高活性自由基的利用效率。小试、中试和工业实验的数据表明，开启单个放电单元，并在其后安置一个未开启的放电单元，经过两级式介质阻挡放电设备与其后未安置放电单元的相比，有机废气总烃的降解效率提升了3％；
(2)低温等离子体发生过程中活性自由基的产生依赖于放电过程的能量注入，一般情况下，随着注入能量的升高，活性自由基的产量随之上升，但增加逐渐变慢，并且单个放电单元的注入能量及活性自由基的生成密度存在上限。因此，在一定的功耗下，采用多组放电单元，合理地分配能量注入，对于活性自由基的产量有着重要的影响。小试和中试实验研究表明，采用单个放电单元，并在其后设置一个未开启的放电单元，经过两级式介质阻挡的放电设备与只设置单个放电单元的相比，前者的总烃降解效率明显高于后者；
(3)试验表明，采用两个放电单元，每个放电单元功率均为180W，有机废气与低温等离子体发生器接触时间各为0.1S，将两个低温等离子体发生器的间距由0.3m增至1.0m，总烃降解效率为81％。在总功耗一定的情况下，相比于单个放电单元，并增加放电间距，开启两组放电单元的总烃降解效率提升了19％。原因是，放电过程产生的O和O3等活性自由基密度较高且寿命较长(＞1s)，在经第一个放电单元产生并随着气体的流动到达第二个放电单元时难以完全消耗，在第二个放电单元周边仍有大量的O和O3等活性自由基，它们的存在会抑制第二个放电单元O和O3的产生，因此，两个放电单元布置较近时，所产生的总的O和O3量低于两个放电单元单独布置时产生之和，该发明中采用间距可调节的设计，有效避免这一问题。
附图说明
图1为本发明的立式间隔式低温等离子发生器的示意图。
图2为本发明的卧式间隔式低温等离子发生器的示意图。
附图标记说明
1-低温等离子体反应器；2-低温等离子体发生器；3-低温等离子体电源；4-接线盒；5-视窗；6-排污口；7-吹扫口。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
在本发明中，术语“电晕放电”是指气体介质在不均匀电场中的局部自持放电。
在本发明中，术语“单介质阻挡放电”是指有一个绝缘介质插入放电空间的一种非平衡放电。
在本发明中，术语“双介质物阻挡放电”是指两个绝缘介质插入放电空间的一种非平衡放电。
在本发明中，术语“辉光放电”是指低压气体中显示辉光的气体放电现象，即稀薄气体中的自持放电(自激导电)现象。
在本发明中，术语“射频放电”是指在外加2-60MHz频率的交变电场的作用下，气体被击穿形成等离子体。
在本发明中，术语“滑动弧放电”是一种气体放电等离子体发生方式，可以在常压下产生一种周期性的非平衡等离子体。
在本发明中，术语“射流放电”是指利用气流及放电电场的作用，使放电区域产生的等离子体从喷嘴或孔口中喷出，在开放的外界环境中形成了厘米级甚至更长的射流状等离子体，实现了在间隙外的开放空间中形成稳定的等离子体。
本发明提供一种低温等离子体处理污染物的方法，该方法包括对污染物进行低温等离子放电，其中，所述对污染物进行低温等离子放电的方式为间歇式，且相邻两次低温等离子放电的时间间隔为0.1s-50s。
根据本发明，“对污染物进行低温等离子放电的方式为间歇式”是指，对同一污染物进行低温等离子体放电是间隔的。例如可以在同一个地方对污染物进行一次低温等离子放电后，间隔规定的时间再次进行低温等离子放电；也可以使污染物以一定速度流过多个间隔排列的低温等离子体放电区域。
优选地，每次低温等离子体放电的时间＜5s。
在本发明中，优选使所述污染物通过多个依次排列的放电区域和非放电区域，所述放电区域为低温等离子体放电单元产生的放电区域。
根据本发明，通过对污染物进行间隔的低温等离子体放电，可以降低活性粒子的复合机率，提高活性粒子对污染物的降解效率。
根据本发明，优选地，所述污染物在所述放电区域的停留时间＜5s。通过控制所述污染物在所述放电区域的停留时间，能够进一步抑制低温等离子体处理污染物中活性组分的复合。
作为所述污染物在所述放电区域的停留时间的具体例子例如可以举出：0.01s、0.03s、0.05s、0.1s、0.3s、0.5s、0.7s、0.9s、3s和5s等。
根据本发明，优选地，所述污染物在所述非放电区域的停留时间为0.1s-50s。通过控制所述污染物在所述放电区域的停留时间，能够进一步抑制低温等离子体处理污染物中活性组分的复合。
作为所述污染物在所述非放电区域的停留时间的具体例子例如可以举出：0.1s、0.6s、1s、2s、3s、5s、10s、15s、25s、30s和50s等。
根据本发明，所述污染物在所述放电区域和在所述非放电区域的停留时间可以通过控制所述污染物的流经速度、所述放电区域和所述非放电区域的长度来控制。一般地，所述污染物的流经速度可以为0.01-20m/s，优选为0.05-10m/s，更优选为0.05-1m/s。此外，所述放电区域的长度优选为0.05-150cm，更优选为0.05-100cm，更优选为0.05-10cm；所述非放电区域的长度优选为0.5-1500cm，更优选为30-200cm，更优选为60-200cm。
根据本发明，优选地，所述非放电区域设置有吸附剂、臭氧催化剂或光催化剂。
优选地，所述吸附剂为活性炭、分子筛、有机高分子材料。
优选地，所述臭氧催化剂为负载Co、Mn、Ni单金属或双金属氧化物的碳基或分子筛基催化剂。
优选地，所述光催化剂为负载TiO2、WO3的碳基或分子筛基催化剂。
根据本发明，所述低温等离子体放电单元通过连接电源进行放电，作为所述电源可以为本领域通常用于低温等离子体放电的各种电源。优选地，所述低温等离子体放电单元的电源为高压交流电源、高压直流电源、高压脉冲电源中的任意一种或任意两种组合。
根据本发明，优选地，所述低温等离子体放电单元的放电形式为电晕放电、单介质阻挡放电、双介质阻挡放电、辉光放电、射频放电、滑动弧放电、射流放电中的任意一种。
在本发明的一个特别优选的实施方式中，使用低温等离子体发生器处理污染物，所述低温等离子体发生器内设置两个或两个以上的低温等离子体放电单元，且放电单元在污染物流动方向上间隔布设，将低温等离子体反应器间隔为放电区域和非放电区域。
根据本发明，所述低温等离子体发生器为栅格式、线筒式、板线式或板板式中的任意一种。
根据本发明，其包括使所述污染物通过多个依次排列的放电区域和非放电区域的步骤。从能耗与污染物去除效率的平衡点来考虑，优选使所述污染物通过2-100个依次排列的放电区域和非放电区域；更优选使所述污染物通过2-4个依次排列的放电区域和非放电区域；更优选使所述污染物通过4个依次排列的放电区域和非放电区域。
根据本发明，所述污染物可以为废气和/或废水。作为所述废水例如可以为工业废水和生活污水废水。作为所述废气例如可以为喷涂车间、石油化工生产装置、有机溶剂生产装置、有机溶剂储运设施产生、污水处理设施产生的有机挥发废气。
本发明还提供一种抑制低温等离子体处理污染物中活性组分复合的方法，该方法包括使所述污染物通过多个依次排列的低温等离子体放电区域和非放电区域的步骤，其中，所述放电区域为低温等离子体放电单元产生的放电区域。
在本发明中，通过使所述污染物(例如为废水和废气)通过多个依次排列的放电区域和非放电区域，也即通过沿着废水和废气流动方向上布置多组放电单元，通过对废水或废气间隔放电，可以降低低温等离子体发生器内活性粒子的复合机率，提高活性粒子对污染物的降解效率。
根据本发明，优选地，所述污染物在所述放电区域的停留时间＜5s。通过控制所述污染物在所述放电区域的停留时间，能够进一步抑制低温等离子体处理污染物中活性组分的复合。
作为所述污染物在所述放电区域的停留时间的具体例子例如可以举出：0.01s、0.03s、0.05s、0.1s、0.3s、0.5s、0.7s、0.9s、3s和5s等。
根据本发明，优选地，所述污染物在所述非放电区域的停留时间为0.1s-50s。通过控制所述污染物在所述放电区域的停留时间，能够进一步抑制低温等离子体处理污染物中活性组分的复合。
作为所述污染物在所述非放电区域的停留时间的具体例子例如可以举出：0.1s、0.6s、1s、2s、3s、5s、10s、15s、25s、30s和50s等。
根据本发明，所述污染物在所述放电区域和在所述非放电区域的停留时间可以通过控制所述污染物的流经速度、所述放电区域和所述非放电区域的长度来控制。
一般地，所述污染物的流经速度可以为0.01-20m/s，优选为0.05-10m/s，更优选为0.05-1m/s。此外，所述放电区域的长度优选为0.05-150cm，更优选为0.05-100cm，更优选为0.05-10cm；所述非放电区域的长度优选为0.5-1500cm，更优选为30-200cm，更优选为60-200cm。
根据本发明，优选地，所述非放电区域设置有吸附剂、臭氧催化剂或光催化剂。
优选地，所述吸附剂为活性炭、分子筛、有机高分子材料。
优选地，所述臭氧催化剂为负载Co、Mn、Ni单金属或双金属氧化物的碳基或分子筛基催化剂。
优选地，所述光催化剂为负载TiO2、WO3的碳基或分子筛基催化剂。
根据本发明，所述低温等离子体放电单元通过连接电源进行放电，作为所述电源可以为本领域通常用于低温等离子体放电的各种电源。优选地，所述低温等离子体放电单元的电源为高压交流电源、高压直流电源、高压脉冲电源中的任意一种或任意两种组合。
根据本发明，优选地，所述低温等离子体放电单元的放电形式为电晕放电、单介质阻挡放电、双介质阻挡放电、辉光放电、射频放电、滑动弧放电、射流放电中的任意一种。
在本发明的一个特别优选的实施方式中，使用低温等离子体发生器处理污染物，所述低温等离子体发生器内设置两个或两个以上的低温等离子体放电单元，且放电单元在污染物流动方向上间隔布设，将低温等离子体反应器间隔为放电区域和非放电区域。
作为上述等离子体发生器更优选图1所示的间隔式低温等离子体反应器(也称为低温等离子体反应器，图1所示立式间隔式低温等离子发生器主要用于气体污染物的处理)。如图1所示，低温等离子体反应器1为罐状结构，低温等离子体发生器2插入低温等离子体反应器1中，电源3通过接线盒4与低温等离子体发生器2连接，用于对低温等离子体发生器2进行供电，视窗设置在低温等离子体反应器1的外壁上，用于监视低温等离子体反应器1中的情况，排污口6设置在低温等离子体反应器1的底部，用于排污，吹扫口7设置在低温等离子体反应器1的侧部，用于吹扫低温等离子体发生器。
作为上述等离子体发生器更优选图2所示的间隔式低温等离子发生器(也称为低温等离子体反应器，图2所示卧式间隔式低温等离子发生器主要用于液体污染物的处理。)。如图2所示，低温等离子体反应器1为罐状结构，低温等离子体发生器2插入低温等离子体反应器1中，电源3通过接线盒4与低温等离子体发生器2连接，用于对低温等离子体发生器2进行供电，视窗设置在低温等离子体反应器1的外壁上，用于监视低温等离子体反应器1中的情况，排污口6设置在低温等离子体反应器1的内部，并通过管道连接到低温等离子体反应器1下侧外壁上，用于排污，吹扫口设置在低温等离子体反应器1的侧部，用于吹扫低温等离子体发生器。
根据本发明，所述低温等离子体发生器为栅格式、线筒式、板线式或板板式中的任意一种。
根据本发明，其包括使所述污染物通过多个依次排列的放电区域和非放电区域的步骤。从能耗与污染物去除效率平衡点来考虑，优选使所述污染物通过2-100个依次排列的放电区域和非放电区域；更优选使所述污染物通过2-4个依次排列的放电区域和非放电区域；更优选使所述污染物通过4个依次排列的放电区域和非放电区域。
根据本发明，所述污染物可以为废气和/或废水。作为所述废水例如可以为工业废水和生活污水废水。作为所述废气例如可以为喷涂车间、石油化工生产装置、有机溶剂生产装置、有机溶剂储运设施产生、污水处理设施产生的有机挥发废气。
本发明还提供一种抑制低温等离子体处理污染物过程中活性组分复合的方法，该方法所使用的低温等离子体发生器内设置两个或两个以上的低温等离子体放电单元，且放电单元在污染物流动方向上间隔布设，将低温等离子体反应器间隔为放电区域和非放电区域。
优选地，所述污染物在每个低温等离子体放电区域的停留时间＜5s。
优选地，所述污染物在所述非放电区域的停留时间为0.1s-50s。
根据本发明，所述污染物在所述放电区域和在所述非放电区域的停留时间可以通过控制所述污染物的流经速度、所述放电区域和所述非放电区域的长度来控制。
一般地，所述污染物的流经速度可以为0.01-20m/s，优选为0.05-10m/s，更优选为0.05-1m/s。此外，所述放电区域的长度优选为0.05-150cm，更优选为0.05-100cm，更优选为0.05-10cm；所述非放电区域的长度优选为0.5-1500cm，更优选为30-200cm，更优选为60-200cm。
优选地，所述非放电区域设置有吸附剂、臭氧催化剂、光催化剂。
优选地，所述吸附剂为活性炭、分子筛、有机高分子材料。
优选地，所述吸附剂为活性炭、分子筛、有机高分子材料。
优选地，所述臭氧催化剂为负载Co、Mn、Ni单金属或双金属氧化物的碳基或分子筛基催化剂。优选地，所述光催化剂为负载TiO2、WO3的碳基或分子筛基催化剂。
优选地，所述低温等离子体放电单元的电源为高压交流电源、高压直流电源、高压脉冲电源中的任意一种或任意两种组合。
优选地，所述低温等离子体放电单元的放电形式为电晕放电、单介质阻挡放电、双介质阻挡放电、辉光放电、射频放电、滑动弧放电、射流放电中的任意一种。
优选地，低温等离子体发生器为栅格式、线筒式、板线式或板板式中的任意一种。
本发明还提供一种低温等离子体发生器，该低温等离子体发生器内设置两个或两个以上的低温等离子体放电单元，且放电单元在污染物流动方向上间隔布设，将低温等离子体反应器间隔为放电区域和非放电区域。
优选地，所述污染物在每个放电区域的停留时间＜5s。
优选地，所述污染物在所述非放电区域的停留时间为0.1s-50s。
根据本发明，所述污染物在所述放电区域和在所述非放电区域的停留时间可以通过控制所述污染物的流经速度、所述放电区域和所述非放电区域的长度来控制。
一般地，所述污染物的流经速度可以为0.01-20m/s，优选为0.05-10m/s，更优选为0.05-1m/s。此外，所述放电区域的长度优选为0.05-150cm，更优选为0.05-100cm，更优选为0.05-10cm；所述非放电区域的长度优选为0.5-1500cm，更优选为30-200cm，更优选为60-200cm。
优选地，所述非放电区域设置有吸附剂、臭氧催化剂、光催化剂。优选地，所述吸附剂为活性炭、分子筛、有机高分子材料。
优选地，所述吸附剂为活性炭、分子筛、有机高分子材料。
优选地，所述臭氧催化剂为负载Co、Mn、Ni单金属或双金属氧化物的碳基或分子筛基催化剂。
优选地，所述光催化剂为负载TiO2、WO3的碳基或分子筛基催化剂。
优选地，所述低温等离子体放电单元的电源为高压交流电源、高压直流电源、高压脉冲电源中的任意一种或任意两种组合。
优选地，所述低温等离子体放电单元的放电形式为电晕放电、单介质阻挡放电、双介质阻挡放电、辉光放电、射频放电、滑动弧放电、射流放电中的任意一种。
优选地，低温等离子体发生器为栅格式、线筒式、板线式或板板式中的任意一种。
在本发明的一个特别优选的实施方式中，作为上述等离子体发生器更优选图1所示的间隔式低温等离子发生器(也称为低温等离子体反应器，图1所示立式间隔式低温等离子发生器主要用于气体污染物的处理)。如图1所示，低温等离子体反应器1为罐状结构，低温等离子体发生器2插入低温等离子体反应器1中，电源3通过接线盒4与低温等离子体发生器2连接，用于对低温等离子体发生器2进行供电，视窗设置在低温等离子体反应器1的外壁上，用于监视低温等离子体反应器1中的情况，排污口6设置在低温等离子体反应器1的底部，用于排污，吹扫口7设置在低温等离子体反应器1的侧部，用于吹扫低温等离子体发生器。
在本发明的另一个特别优选的实施方式中，作为上述等离子体发生器更优选图2所示的间隔式低温等离子发生器(也称为低温等离子体反应器，图2所示卧式间隔式低温等离子发生器主要用于液体污染物的处理)。如图2所示，低温等离子体反应器1为罐状结构，低温等离子体发生器2插入低温等离子体反应器1中，电源3通过接线盒4与低温等离子体发生器2连接，用于对低温等离子体发生器2进行供电，视窗设置在低温等离子体反应器1的外壁上，用于监视低温等离子体反应器1中的情况，排污口6设置在低温等离子体反应器1的内部，并通过管道连接到低温等离子体反应器1下侧外壁上，用于排污，吹扫口设置在低温等离子体反应器1的侧部，用于吹扫低温等离子体发生器。
本发明还提供上述方法以及上述低温等离子体发生器在处理废水和/或废气中的应用。
以下通过实施例对本发明进行进一步的说明，但本发明并不仅限于下述实施例。
实施例1
间隔式低温等离子发生器的设定参数如下：将2个单介质阻挡、线筒式低温等离子体发生器在介质流动方向上间隔布设，总输入功率360W，介质流动的速度为0.05m/s，介质与每个等离子体发生器接触时间为0.9s，介质在非放电区域的停留时间为0.1s。
取某炼油厂污水处理装置产生的有机挥发废气进行试验，实验前，废气中苯的含量为80mg/Nm3，经过上述间隔式低温等离子发生器降解之后，苯的含量为24mg/Nm3，苯去除率达70％。
对比例1
普通低温等离子发生器的设定参数如下：将1个单介质阻挡、线筒式低温等离子体发生器在介质流动方向上连续布设，总输入功率360W，介质流动的速度为0.05m/s，介质与等离子体发生器接触时间为1.8s，介质在非放电区域停留时间为0.1s。
取与实施例1相同的有机废气进行试验，苯的去除率为49％。
实施例2
间隔式低温等离子发生器的设定参数如下：将2个双介质阻挡、栅格式低温等离子体发生器在介质流动方向上间隔布设，总输入功率360W，介质与每个等离子体发生器接触时间为0.1s，介质在非放电区域停留时间为50s。
取某炼油厂污水处理装置产生的有机废气挥发气进行试验，实验前，废气中总烃含量为760mg/Nm3，经过上述间隔式低温等离子发生器降解之后，总烃含量为152mg/Nm3，总烃去除率达89％。
对比例2
普通低温等离子发生器的设定参数如下：将1个双介质阻挡、格栅式低温等离子体发生器外层电极在介质流动方向上连续布设，总输入功率360W，介质流动的速度为0.1m/s，介质与等离子体发生器接触时间为0.2s，介质在非放电区域停留时间为50s。
取与实施例2相同的有机废气进行试验，总烃去除率为67％。
实施例3
间隔式低温等离子发生器的设定参数如下：将3个电晕放电阵列、线筒式低温等离子体发生器间隔布设，总输入功率360W，介质与每个等离子体发生器接触时间为0.1s，介质在非放电区域停留时间为30s。
取某炼油厂污水处理装置产生的有机挥发气废气进行试验，实验前，废气中硫醇、硫醚等恶臭气体的恶臭浓度含量为10000，经过上述间隔式低温等离子发生器降解之后，恶臭气体的恶臭浓度含量为1000，去除率达90％。
对比例3
普通低温等离子发生器的设定参数如下：将1个电晕放电阵列线筒式低温等离子体发生器外层电极在介质流动方向上布设，总输入功率360W，介质与等离子体发生器接触时间为0.3s，介质在非放电区域停留时间为30s。
取与实施例3相同的有机废气进行试验，硫醇、硫醚等恶臭气体的恶臭浓度去除率为56％。
实施例4
间隔式低温等离子发生器的设定参数如下：将4个电晕放电阵列、线筒式低温等离子体发生器在介质流动方向上间隔布设，脉冲电源总输入功率360W，介质流动的速度为0.1m/s，介质与每个等离子体发生器接触时间为5s，介质在非放电区域停留时间为25s。
取某炼油厂污水处理装置的出水进行试验，实验前，废水中COD的含量为90mg/L，经过上述间隔式低温等离子发生器降解之后，COD的含量为49.5mg/L，去除率达55％。
对比例4
普通低温等离子发生器的设定参数如下：将1个电晕放电阵列、线筒式低温等离子体发生器在介质流动方向上布设，总输入功率360W，介质流动的速度为0.1m/s，介质与每个等离子体发生器接触时间为20s，在非放电区域停留时间为25s。
取与实施例4相同的废水进行试验，COD去除率为40％。
实施例5
间隔式低温等离子发生器的设定参数如下：将5个辉光放电低温等离子体发生器在介质流动方向上间隔布设，总输入功率360W，介质流动的速度为10m/s，介质与每个等离子体发生器接触时间为0.01s，介质在非放电区域停留时间为5s。
取某炼油厂污水处理装置产生的有机挥发气进行试验，实验前，废气中苯的含量为120mg/Nm3，经过上述间隔式低温等离子发生器降解之后，苯的含量为80mg/Nm3，苯去除率达33％。
对比例5
普通低温等离子发生器的设定参数如下：将1个辉光放电低温等离子体发生器在介质流动方向上连续布设，总输入功率360W，介质流动的速度为10m/s，介质与等离子体发生器接触时间为0.05s，介质在非放电区域停留时间为5s。
取与实施例5相同的有机挥发气进行试验，苯去除率为21％。
实施例6
间隔式低温等离子发生器的设定参数如下：将2个介质阻挡放电低温等离子体发生器在介质流动方向上间隔0.6m布设，总输入功率360W，介质流动的速度为1m/s，介质与每个等离子体发生器接触时间为0.05s，介质在非放电区域停留时间为0.6s。
取某炼油厂污水处理装置产生的有机挥发气进行试验，实验前，废气中苯的含量为120mg/Nm3，经过上述间隔式低温等离子发生器降解之后，苯的含量为74mg/Nm3，苯去除率达38％。
对比例6
间隔式低温等离子发生器的设定参数如下：将2个介质阻挡放电低温等离子体发生器在介质流动方向上间隔0.3m布设，总输入功率360W，介质流动的速度为1m/s，介质与每个等离子体发生器接触时间为0.05s，介质在非放电区域停留时间为0.3s。
取与实施例6相同的有机挥发气进行试验，苯去除率为35％。
实施例7
间隔式低温等离子发生器的设定参数如下：将2个介质阻挡放电低温等离子体发生器在介质流动方向上间隔0.6m布设，在两个低温等离子体发生器之间填充5cm厚的吸附剂、臭氧催化剂、光催化剂层，总输入功率360W，介质流动的速度为1m/s，介质与每个等离子体发生器接触时间为0.05s，介质在非放电区域停留时间为2s。
取某炼油厂污水处理装置产生的有机挥发气进行试验，实验前，废气中苯的含量为120mg/Nm3，经过上述间隔式低温等离子发生器降解之后，苯的含量为46mg/Nm3，苯去除率达61％。
对比例7
间隔式低温等离子发生器的设定参数如下：将2个介质阻挡放电低温等离子体发生器在介质流动方向上间隔0.6m布设，总输入功率360W，介质流动的速度为1m/s，介质与每个等离子体发生器接触时间为0.05s，介质在非放电区域停留时间为2s。
取与实施例7相同的有机挥发气进行试验，苯去除率为38％。
由上述实施例1-7和对比例1-7可以看出，本发明通过对废水和废气间隔放电，降低了低温等离子体发生器内活性粒子的复合机率，明显提高了活性粒子降解废水和废气中的污染物的效率。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种抑制低温等离子体处理污染物过程中活性组分复合的方法，其特征在于，所使用的低温等离子体发生器内设置两个或两个以上的低温等离子体放电单元，且放电单元在污染物流动方向上间隔布设，将低温等离子体反应器间隔为放电区域和非放电区域，其中，所述污染物在每个放电区域的停留时间＜5s，所述污染物在所述非放电区域的停留时间为0.1s-50s，且所述非放电区域设置有吸附剂、臭氧催化剂或光催化剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述低温等离子体放电单元的电源为高压交流电源、高压直流电源、高压脉冲电源中的任意一种或任意两种组合。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述低温等离子体放电单元的放电形式为电晕放电、单介质阻挡放电、双介质阻挡放电、辉光放电、射频放电、滑动弧放电、射流放电中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，低温等离子体发生器为栅格式、线筒式、板线式或板板式中的任意一种。
5.一种低温等离子体发生器，其特征在于，该低温等离子体发生器内设置两个或两个以上的低温等离子体放电单元，且放电单元在污染物流动方向上间隔布设，将低温等离子体反应器间隔为放电区域和非放电区域，其中，所述污染物在每个放电区域的停留时间＜5s，所述污染物在所述非放电区域的停留时间为0.1s-50s，且所述非放电区域设置有吸附剂、臭氧催化剂或光催化剂。
6.根据权利要求5所述的低温等离子体发生器，其中，单个所述非放电区域的长度为单个所述放电区域的长度的1-200倍。
7.根据权利要求5所述的低温等离子体发生器，其中，所述低温等离子体放电单元的电源为高压交流电源、高压直流电源、高压脉冲电源中的任意一种或任意两种组合。
8.根据权利要求5所述的低温等离子体发生器，其中，所述低温等离子体放电单元的放电形式为电晕放电、单介质阻挡放电、双介质阻挡放电、辉光放电、射频放电、滑动弧放电、射流放电中的任意一种。
9.根据权利要求5所述的低温等离子体发生器，其中，低温等离子体发生器为栅格式、线筒式、板线式或板板式中的任意一种。
10.权利要求1-4中任意一项所述的方法和权利要求5-9中任意一项所述的低温等离子体发生器在处理废气和/或废水中的应用。
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