CN110883082A - 一种低温等离子体连续氧化床降解土壤中POPs污染物的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温等离子体连续氧化床降解土壤中POPs污染物的装置，包括撬装箱体，所述箱体的一端贯穿有进料管，所述箱体远离进料管的一端贯穿有出料管，所述箱体内壁的顶端固定连接有连接杆，所述连接杆的底端固定连接有高压放电电极，所述高压放电电极包括固定板、活动杆和高压电极，所述固定板的下表面活动连接有活动杆，所述活动杆远离固定板的一端固定连接有高压电极，所述箱体内部的底端固定连接有保护壳，所述保护壳靠近进料管一端的内部固定安装有载气机构。本发明利用介质阻挡放电产生的高活性粒子降解土壤中高毒有机污染物，具备系统连续、稳定运行和降解效率高等优点。

Description

一种低温等离子体连续氧化床降解土壤中POPs污染物的装置

技术领域

本发明涉及环保技术领域，具体为一种低温等离子体连续氧化床降解土壤中有机污染物的方法及装置。

背景技术

随着我国城市化进程的加快和产业结构调整政策的实施，对工业场地、废弃矿山及农田污染土壤进行修复治理，从而确保人居生态环境安全，是当前环保领域的一大热点。

POPs是一类具有长期残留性、生物累积性、半挥发性和高毒性，并通过各种环境介质(大气、水、生物等)能够长距离迁移对人类健康和环境具有严重危害的天然的或人工合成的有机污染物。POPs能够在环境中持久地存在，并且由于POPs物质对生物降解、光解、化学分解作用有较高的抵抗能力，因此，常规修复方法对于土壤中POPs的降解或去除难以取得良好的效果。

低温等离子体的污染物控制技术是一种新兴的高级氧化处理技术，具有无化学试剂参与反应、修复周期短、二次污染风险低等明显优势。等离子体主要由气体经电离放电产生，通过产生的高活性粒子将有机污染物降解。由于从能源消耗、操作便利及经费投入等角度考虑，放电宜在常温常压的条件下进行，因此，低温等离子体技术具有较好应用前景。目前，低温等离子体技术局限于实验室和半导体工业等，在“三废处理”尤其是污染土壤修复等环保领域较少应用。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种低温等离子体连续氧化床降解土壤中POPs污染物的装置，具备反应效率高和稳定运行等优点，为含POPs污染物的土壤修复治理提供新的解决途径。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低温等离子体连续氧化床装置，包括撬装箱体，所述箱体的一端有进料管，所述箱体远离进料管的一端贯穿有出料管，所述箱体内壁的顶端固定连接有连接杆，所述连接杆的底端固定连接有高压放电电极，所述高压放电电极包括固定板、活动杆和高压电极，所述固定板的下表面活动连接有活动杆，所述活动杆远离固定板的一端固定连接有高压电极，所述箱体内部的底端固定连接有保护壳，所述保护壳靠近进料管一端的内部固定安装有载气机构，所述载气机构包括抽风机和气体质量流量控制器，所述抽风机通过气体流量质量控制器连接进气管；所述保护壳靠近出料管一端的内部固定安装有电源控制器，实现交直流切换与变压功能；

所述氧化床靠近进料管的一端固定连接有进气管，外部空气通过载气机构及进气管进入氧化床；所述氧化床出料管一端的底部固定连接有出气管，所述氧化床内部的底端设置有微孔接地电极，所述微孔电极固定连接有接地线，所述氧化床下端连接有震动平台，所述震动平台由支架、震动电机、减震机构组成。

优选的，所述箱体为可移动撬装式结构(如集装箱)。

优选的，所述固定板下表面的中部开设有滑槽，所述滑槽内固定安装有滑轨，所述滑轨的外表面活动连接有活动杆。

优选的，所述空气滤网的表面涂有纳米二氧化钛光催化材料，具有提高活性粒子的氧化性能。

优选的，所述氧化床内填充有催化剂(其成分为过氧化钙、零价纳米铁、颗粒活性炭、碱性氧化物中的一种或几种)。

优选的，所述氧化床的内壁材质为石英玻璃。

优选的，所述进料管与出料管均采用螺旋式铰刀进行物料传输。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种低温等离子体连续氧化床降解土壤中有机污染物的方法及装置，具备以下有益效果：

1、通过设置内壁为石英材质的氧化床、进料管和高压放电电极，能有效地实现低温等离子体的双介质放电，放电在内壁为石英材质的氧化床内发生，放电产生臭氧等强氧化性的自由基粒子和紫外光，紫外光激发涂于高压放电电极的两侧的二氧化钛产生光生空穴和游离电子，空穴具有强氧化性，通过空穴和自由基粒子可将污染土壤中的有机污染物氧化降解。

2、通过设置固定板、滑槽、滑轨、活动杆和高压电极，能有效地实现高压电极为平板式，可巡回移动，增大单次修复的污染土方量，降低能耗。

3、通过氧化床搭载振动电机，能有效地实现氧化床内待修复污染土壤的混匀翻拌，有利于强氧化性的自由基粒子与污染土壤充分接触，大大提高了反应效率。

4、该修复有机污染土壤的低温等离子连续氧化床装置，通过设置氧化床内填充的臭氧催化剂，配合低温等离子体反应器，能有效地实现催化剂的协同效应，从而实现提高反应效率和降低能耗的作用。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2穿梭式等离子体放电端俯视示意图；

图3穿梭式高压放电端接口卡槽示意图；

图4有机污土高效氧化器示意面；

图5有机污土高效氧化器俯视图。

图中：1箱体、2进料管、3出料管、4连接杆、5高压放电电极、51固定板、52活动杆、53高压电极、7载气机构、8进气管、9振动电机、10PLC控制器、11氧化床、12接地线、13滑槽、14滑轨、15出气管、16微孔接地电极。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

请参阅图1至图3，本发明提供一种技术方案：一种低温等离子体连续氧化床降解土壤中有机污染物的方法及装置，包括箱体1，氧化床11的内壁材质为石英，箱体1的一端贯穿有进料管2，箱体1远离进料管2的一端贯穿有出料管3，进料管2与出料管3均与氧化床11相连接，该设计便于将污染土壤送入和排出氧化床11内，同时，进料管2与出料管3的一端均设置有阀门，箱体1内壁的顶端固定连接有连接杆4，连接杆4为绝缘体，连接杆4的底端固定连接有高压放电电极5，高压放电电极5的两侧均负载有纳米二氧化钛光催化材料，通过设置内壁为石英材质的氧化床11、进料管2和高压放电电极5，能有效地实现低温等离子体的双介质放电，放电在内壁为石英材质的氧化床11内发生，放电产生臭氧等强氧化性的自由基粒子和紫外光，紫外光激发涂于高压放电电极5的两侧的二氧化钛产生光生空穴和游离电子，空穴具有强氧化性，通过空穴和自由基粒子可将污染土壤中的有机污染物氧化降解，高压放电电极5包括固定板51、活动杆52和高压电极53，固定板51和活动杆52均为导体，固定板51的下表面活动连接有活动杆52，固定板51下表面的中部开设有滑槽13，滑槽13内固定安装有滑轨14，滑轨14的外表面活动连接有活动杆52，活动杆52远离固定板51的一端固定连接有高压电极53，通过设置固定板51、滑槽13、滑轨14、活动杆52和高压电极53，能有效地实现高压电极53为平板式，可巡回移动，增大单次修复的污染土方量，降低能耗，箱体1内部的底端固定连接有保护壳6，保护壳6靠近进料管2一端的内部固定安装有载气机构7，载气机构7包括抽风机和气体质量流量控制器(MFC)，抽风机又叫侧流鼓风机、离心鼓风机、小型鼓风机，是一种吹气或吸气两用的通用气源，气体质量流量控制器，缩写为MFC，MFC是带有控制气体质量流量的装置，MFC为Mass Flow Controller的缩写，即质量流量控制，载气机构7远离进料管2的一侧设置有振动电机9，振动电机9的数量为两个，该振动电机9为偏心振动电机，激振力可无极调整，振动电机9远离载气机构7的一侧设置有PLC控制器10，振动电机9的顶部设置有氧化床11，氧化床11为石英材质箱体，箱体的顶部为玻璃介质，待处理土壤置于箱体内，通过氧化床11搭载振动电机9，能有效地实现氧化床11内待修复污染土壤的混匀翻拌，有利于强氧化性的自由基粒子与污染土壤充分接触，大大提高了反应效率，氧化床11内填充有臭氧催化剂，臭氧催化剂为表面改性的铁屑，或以γ-Fe00H为主要成分成型填料，堆积密度为0.1～0.3kg/L，通过设置氧化床11内填充的臭氧催化剂，配合低温等离子体反应器，能有效地实现催化剂的协同效应，从而实现提高反应效率和降低能耗的作用，氧化床11靠近进料管2的一端固定连接有进气管8，进气管8远离氧化床11的一端与载气机构7固定连接，氧化床11远离进料管2的一端固定连接有接地线12，氧化床11远离进料管2一端的底部固定连接有出气管15，氧化床11内部的底端设置有微孔接地电极16，该微孔接地电极16与接地线12电连接。

综上所述，一种低温等离子连续氧化床降解土壤中POPs污染物的装置，通过设置内壁为石英材质的氧化床11、进料管2和高压放电电极5，能有效地实现低温等离子体的双介质放电，放电在内壁为石英材质的氧化床11内发生，放电产生臭氧等强氧化性的自由基粒子和紫外光，紫外光激发涂于高压放电电极5的两侧的二氧化钛产生光生空穴和游离电子，空穴具有强氧化性，通过空穴和自由基粒子可将污染土壤中的有机污染物氧化降解；通过设置固定板51、滑槽13、滑轨14、活动杆52和高压电极53，能有效地实现高压电极53为平板式，可巡回移动，增大单次修复的污染土方量，降低能耗；通过氧化床11搭载振动电机9，能有效地实现氧化床11内待修复污染土壤的混匀翻拌，有利于强氧化性的自由基粒子与污染土壤充分接触，大大提高了反应效率；通过设置氧化床11内填充的臭氧催化剂，配合低温等离子体反应器，能有效地实现催化剂的协同效应，从而实现提高反应效率和降低能耗的作用。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种低温等离子体连续氧化床降解土壤中POPs污染物的装置，包括箱体(1)，其特征在于：所述箱体(1)的一端贯穿有进料管(2)，所述箱体(1)远离进料管(2)的一端贯穿有出料管(3)，所述箱体(1)内壁的顶端固定连接有连接杆(4)，所述连接杆(4)的底端固定连接有高压放电电极(5)，所述高压放电电极(5)包括固定板(51)、活动杆(52)和高压电极(53)，所述固定板(51)的下表面活动连接有活动杆(52)，所述活动杆(52)远离固定板(51)的一端固定连接有高压电极(53)，所述箱体(1)内部的底端固定连接有保护壳(6)，所述保护壳(6)靠近进料管(2)一端的内部固定安装有载气机构(7)，所述载气机构(7)包括抽风机和气体质量流量控制器，所述载气机构(7)远离进料管(2)的一侧设置有振动电机(9)，所述振动电机(9)远离载气机构(7)的一侧设置有PLC控制器(10)，所述振动电机(9)的顶部设置有氧化床(11)，所述氧化床(11)靠近进料管(2)的一端固定连接有进气管(8)，所述氧化床(11)远离进料管(2)的一端固定连接有接地线(12)，所述氧化床(11)远离进料管(2)一端的底部固定连接有出气管(15)，所述氧化床(11)内部的底端设置有微孔接地电极(16)。

2.根据权利要求1所述的一种低温等离子体连续氧化床降解土壤中有机污染物的装置，其特征在于：所述固定板(51)下表面的中部开设有滑槽(13)，所述滑槽(13)内固定安装有滑轨(14)，所述滑轨(14)的外表面活动连接有活动杆(52)。

3.根据权利要求1所述的一种低温等离子体连续氧化床降解土壤中有机污染物的装置，其特征在于：所述高压放电电极(5)的两侧均负载有纳米二氧化钛光催化材料。

4.根据权利要求1所述的一种低温等离子体连续氧化床降解土壤中有机污染物的装置，其特征在于：所述氧化床(11)内填充有臭氧催化剂。

5.根据权利要求1所述的一种低温等离子体连续氧化床降解土壤中有机污染物的装置，其特征在于：所述氧化床(11)的内壁材质为石英。

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