CN110180340A - 一种低温等离子废气处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低温等离子废气处理装置，它包括箱体；所述箱体的中间设有腔室，箱体的两端分别设有与腔室连通的进气口和出气口；所述腔室内设有多条纵向平行分布的阳极板；所述阳极板的两端分别与进气口和出气口相对；所述阳极板上设有多组均匀分布的插接孔；所述插接孔上设有垂直贯穿的等离子管；所述等离子管的一端设在箱体内，另一端通过固定板固定；所述箱体内设有高压发生器；所述高压发生器的两极通过导线和高压接头分别与等离子管和阳极板连接。本发明结构合理，阳极板采用纵向排列的板状，并设有冷却管，废气从中间穿过，不易发生残留，有效的解决了现有技术中存在寿命短和使用不方便的技术问题。
Description
技术领域
本发明属于环保设备技术领域，涉及污水处理，具体涉及一种低温等离子废气处理装置。
背景技术
低温等离子废气处理,是在外加电场的作用下，介质放电产生的大量携能电子轰击污染物分子，使其电离、解离和激发，然后便引发了一系列复杂的物理、化学反应，使复杂大分子污染物转变为简单小分子安全物质，或使有毒有害物质转变成无毒无害或低毒低害的物质，从而使污染物得以降解去除。
目前，低温等离子废气处理装置，包括等离子管，等离子管的外面套接有套管，等离子管和套管之间形成阴、阳两极，通过高压放电产生电离子。由于工业废气排出时，温度本身就较高，所以等离子管和套管得不到有效降温，长时间高温运作容易烧坏，使用寿命较短；时间久了，颗粒污染物在套筒内容易堆积，影响放电效果，并且不方便清理，实现使用起来十分不方便。
等离子废气处理装置的放电强弱可影响有害气体的去除效率和能量利用率， 而反应器内填充物的介电常数、吸附效果与放电特性存在相应关系，因此，相对介电常数高、吸附效果好的填料可以提高处理率，抑制有害副产物的产生。目前，常用的填料有微孔γ-Al2O3球形颗粒吸附剂、陶瓷吸附剂、钛酸钡吸附剂、负有纳米TiO2 吸附剂等。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术的低温等离子废气处理装置存在寿命短和使用不方便的技术问题，提供一种低温等离子废气处理装置，以解决现有技术的不足。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种低温等离子废气处理装置，它包括箱体；所述箱体的中间设有腔室，箱体的两端分别设有与腔室连通的进气口和出气口；所述腔室内设有多条纵向平行分布的阳极板；所述阳极板的两端分别与进气口和出气口相对；所述阳极板上设有多组均匀分布的插接孔；所述插接孔上设有垂直贯穿的等离子管；所述等离子管的一端设在箱体内，另一端通过固定板固定；所述箱体内设有高压发生器；所述高压发生器的两极通过导线和高压接头分别与等离子管和阳极板连接。
进一步的，所述阳极板采用铝板，内部设有冷却盘管，冷却盘管在阳极板的上面设有一组循环接头。
进一步的，所述阳极板采用密闭设置的双层板，冷却盘管设在双层板的中间；所述阳极板对应等离子管的插接孔通过一个圆柱形套环与双层板密封。
进一步的，所述进气口和出气口与腔室之间分别设有锥形口；所述进气口对应的锥形口末端设有导风板。
进一步的，所述腔室内设有套接在等离子管上的冷却箱；所述冷却箱贴近腔室内壁设置，设在等离子管的一端或两端；所述冷却箱的两端分别设有循环接头。
作为本发明的另一技术方案，所述腔室内置填料，所述填料介电常数高、吸附效果好，能够提高废气处理效率，降低反应器能耗，避免二次污染物的产生；
具体地，所述填料按照如下工艺制备而得：
步骤1）将壳聚糖添加到5-15倍重量的醋酸中，搅拌分散均匀，然后与石墨纤维按照1-2:2-3的质量比混合，再置于50℃的温度下30min，得到改性石墨纤维；
步骤2）将高岭土过100目筛，收集筛下物，然后加入3-5倍重量的浓度为10%的盐酸，200rpm搅拌10-20min，再添加1%重量份的阳离子表面活性剂，继续以200rpm搅拌10-20min，然后离心收集沉淀，得到改性高岭土；
步骤3）将将改性石墨纤维、改性高岭土、尿素以及碳酸氢铵按照20-30:10-20:1-2:1-2的质量比添加到反应釜中，300rpm搅拌15min，然后进入滚筒造粒机造粒，再置于80-90℃条件下，烘干30min，得到颗粒；
步骤4）将步骤3）所得颗粒投入到烧结炉中进行烧结，烧结温度700-800℃，保温30min，取出，自然冷却至室温，得到填料。
优选地，所述壳聚糖为脱N-乙酰基脱除率为55-70%的壳聚糖。
优选地，所述醋酸的浓度为1%；
所述阳离子表面活性剂为硬脂酰胺基丙基二甲胺乳酸盐或十二烷基三甲基氯化铵。
与现有技术相比较，本发明取得的有益效果主要包括但是并不限于以下几个方面：
本发明结构合理，阳极板采用纵向排列的板状，并设有冷却管，废气从中间穿过，不易发生残留，有效的解决了现有技术中存在寿命短和使用不方便的技术问题。石墨纤维具备耐热性、耐腐蚀性、高导电性和无毒害等性质，通过壳聚糖进行改性，提高了界面粘结强度，提供了一个可消除界面内应力的可塑界面，组织相容性和吸附能力大大提升；本发明通过酸化和表面活性剂处理，使得高岭土层间距变大，同时表面吸附了部分阳离子，使得疏水性提高，增加了吸附有机物的能力；本发明尿素和碳酸氢钠作为造孔剂，通过煅烧工艺，提高了孔径的数量和比表面积，吸附力提升。
附图说明
图1是本发明俯视结构示意图；
图2是本发明阳极板结构示意图；
图3：不同填料对甲苯去除率的影响。
图中1、箱体 2、锥形口 3、导风板 4、阳极板 5、循环接头 6、固定板 7、等离子管8、腔室 9、进气口 10、出气口 11、冷却箱 12、高压发生器 13、高压接头 14、导线 15、插接孔 16、冷却盘管。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，在本发明的描述中，显然下文所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
根据图1和图2，一种低温等离子废气处理装置，它包括箱体1；所述箱体的中间设有腔室8，箱体的两端分别设有与腔室连通的进气口9和出气口10；所述腔室内设有多条纵向平行分布的阳极板4；所述阳极板的两端分别与进气口和出气口相对；所述阳极板上设有多组均匀分布的插接孔15；所述插接孔上设有垂直贯穿的等离子管7；所述等离子管的一端设在箱体内，另一端通过固定板6固定；所述箱体内设有高压发生器12；所述高压发生器的两极通过导线14和高压接头13分别与等离子管7和阳极板4连接。
等离子管7和阳极板4之间产生高能电子，废气在运行过程中，废气中的污染物分子在极短的时间内被电子击穿发生分解，从而使污染物得以降解去除。
所述阳极板4采用铝板，内部设有冷却盘管16，冷却盘管在阳极板的上面设有一组循环接头5。
所述冷却盘管16和循环接头5分别采用玻璃材质和橡胶软管。
所述相邻阳极板之间的间距为25-35mm，所述等离子管7距离插接孔15侧壁的距离为5-10mm。
所述阳极板采用密闭设置的双层板，冷却盘管设在双层板的中间；所述阳极板对应等离子管的插接孔通过一个圆柱形套环与双层板密封。
所述进气口和出气口与腔室之间分别设有锥形口2；所述进气口对应的锥形口末端设有导风板3。
所述腔室内设有套接在等离子管上的冷却箱11；所述冷却箱贴近腔室内壁设置，设在等离子管的一端或两端；所述冷却箱的两端分别设有循环接头。
所述冷却箱内设有玻璃内壁，循环接头采用橡胶软管。
所述阳极板对应的腔室8底面设有清理通道。
本发明结构合理，阳极板采用纵向排列的板状，并设有冷却管，废气从中间穿过，不易发生残留，有效的解决了现有技术中存在寿命短和使用不方便的技术问题。
实施例2
一种用于低温等离子废气处理装置的填料，按照如下工艺制备而得：
步骤1）将脱N-乙酰基脱除率为55-70%的壳聚糖添加到10倍重量的浓度为1%的醋酸中，搅拌分散均匀，然后与石墨纤维按照1:1的质量比混合，再置于50℃下30min，得到改性石墨纤维；
步骤2）将高岭土过100目筛，收集筛下物，然后加入3倍重量的浓度为10%的盐酸，200rpm搅拌10min，再添加1%重量份硬脂酰胺基丙基二甲胺乳酸盐，继续以200rpm搅拌10min，然后离心收集沉淀，得到改性高岭土；
步骤3）将将改性石墨纤维、改性高岭土、尿素以及碳酸氢铵按照20:10:1:1的质量比添加到反应釜中，300rpm搅拌15min，然后进入滚筒造粒机造粒，控制粒径为1mm，再置于90℃条件下，烘干30min，得到颗粒；
步骤4）将步骤3）所得颗粒投入到烧结炉中进行烧结，烧结温度750℃，保温30min，取出，自然冷却至室温，得到填料。
实施例3
一种用于低温等离子废气处理装置的填料，按照如下工艺制备而得：
将脱N-乙酰基脱除率为55-70%的壳聚糖添加到8倍重量的浓度为1%的醋酸中，搅拌分散均匀，然后与石墨纤维按照2:3的质量比混合，再置于50℃30min，得到改性石墨纤维；
将高岭土过100目筛，收集筛下物，然后加入5倍重量的浓度为10%的盐酸，200rpm搅拌10min，再添加1%重量份的十二烷基三甲基氯化铵，继续以200rpm搅拌20min，然后离心收集沉淀，得到改性高岭土；
将将改性石墨纤维、改性高岭土、尿素以及碳酸氢铵按照30:15:2:1的质量比添加到反应釜中，300rpm搅拌15min，然后进入滚筒造粒机造粒，控制粒径为2mm，再置于85℃条件下，烘干30min，得到颗粒；
将所得颗粒投入到烧结炉中进行烧结，烧结温度800℃，保温30min，取出，自然冷却至室温，得到填料。
实施例4
采用常规的γ-Al2O3颗粒、陶瓷、4A分子筛三种填料作为对照填料，本发明填料选用实施例2制备的填料；验证本发明填料的性能。
以甲苯气体为测试污染物，实验条件: 甲苯的进口浓度均为600mg/m3，流量为50L/h，湿度为10%。
选择电压强度为16-22kV，如图3所示，各组别试验条件完全相同，通入甲苯气体同时加电压条件下，检测电压和填料对去除率的影响，可以看出相同电压下，本发明填料的去除效果最好，因为，较常规的填料相比较，本发明不但具备较好的吸附作用，能使有机分子在其表面相对富集，一定程度上可以增加甲苯在反应区的停留时间，还具备较高的介电常数，强化外加电场，生成大量强氧化性自由基等活性粒子，能够促进污染物的降解。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种低温等离子废气处理装置，它包括箱体；所述箱体的中间设有腔室，箱体的两端分别设有与腔室连通的进气口和出气口；其特征是，所述腔室内设有多条纵向平行分布的阳极板；所述阳极板的两端分别与进气口和出气口相对；所述阳极板上设有多组均匀分布的插接孔；所述插接孔上设有垂直贯穿的等离子管；所述等离子管的一端设在箱体内，另一端通过固定板固定；所述箱体内设有高压发生器；所述高压发生器的两极通过导线和高压接头分别与等离子管和阳极板连接。
2.根据权利要求1所述的一种低温等离子废气处理装置，其特征是：所述阳极板采用铝板，内部设有冷却盘管，冷却盘管在阳极板的上面设有一组循环接头。
3.根据权利要求1所述的一种低温等离子废气处理装置，其特征是：所述阳极板采用密闭设置的双层板，冷却盘管设在双层板的中间；所述阳极板对应等离子管的插接孔通过一个圆柱形套环与双层板密封。
4.根据权利要求1所述的一种低温等离子废气处理装置，其特征是：所述进气口和出气口与腔室之间分别设有锥形口；所述进气口对应的锥形口末端设有导风板。
5.根据权利要求1所述的一种低温等离子废气处理装置，其特征是：所述腔室内设有套接在等离子管上的冷却箱；所述冷却箱贴近腔室内壁设置，设在等离子管的一端或两端；所述冷却箱的两端分别设有循环接头。
6.根据权利要求1所述的一种低温等离子废气处理装置，其特征是：所述腔室内置填料。
7.根据权利要求6所述的一种低温等离子废气处理装置，其特征是：所述填料按照如下工艺制备而得：
步骤1）将壳聚糖添加到5-15倍重量的醋酸中，搅拌分散均匀，然后与石墨纤维按照1-2:2-3的质量比混合，再置于50℃的温度下30min，得到改性石墨纤维；
步骤2）将高岭土过100目筛，收集筛下物，然后加入3-5倍重量的浓度为10%的盐酸，200rpm搅拌10-20min，再添加1%重量份的阳离子表面活性剂，继续以200rpm搅拌10-20min，然后离心收集沉淀，得到改性高岭土；
步骤3）将将改性石墨纤维、改性高岭土、尿素以及碳酸氢铵按照20-30:10-20:1-2:1-2的质量比添加到反应釜中，300rpm搅拌15min，然后进入滚筒造粒机造粒，再置于80-90℃条件下，烘干30min，得到颗粒；
步骤4）将步骤3）所得颗粒投入到烧结炉中进行烧结，烧结温度700-800℃，保温30min，取出，自然冷却至室温，得到填料。
8.根据权利要求7所述的一种低温等离子废气处理装置，其特征是：所述壳聚糖为脱N-乙酰基脱除率为55-70%的壳聚糖。
9.根据权利要求7所述的一种低温等离子废气处理装置，其特征是：所述醋酸的浓度为1%。
10.根据权利要求7所述的一种低温等离子废气处理装置，其特征是：所述阳离子表面活性剂为硬脂酰胺基丙基二甲胺乳酸盐或十二烷基三甲基氯化铵。
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