CN116078127B - 针式电极协同柱体多通道吸附催化剂的介质阻挡放电管 - Google Patents
针式电极协同柱体多通道吸附催化剂的介质阻挡放电管 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了针式电极协同柱体多通道吸附催化剂的介质阻挡放电管，包括石英管，石英管的外部设置有高压极，石英管的内部设置有内电极，内电极的表面设置有多组放电针，每组所述放电针的两侧均设置有催化块，催化块包括块体，块体的表面贯穿设有倾斜的内通道，内通道的高端朝向对应的放电针；所述块体的周向侧壁设有倾斜的外通道，外通道的低端朝向对应的放电针。本发明可以减小对气体流动的阻碍，提高气体的混合交融效果，进而提高放电针对气体的处理效果，还能够长久保持。
Description
技术领域
本发明涉及介质阻挡放电技术领域，特别涉及针式电极协同柱体多通道吸附催化剂的介质阻挡放电管。
背景技术
低温等离子体技术作为一种广适性的废气/异味净化新技术，在过去的几十年中受到世界范围内的广泛关注，其去除废气/异味气体的机理为：在外加高压电场的作用下，放电产生的大量高能电子轰击目标气体分子，使其电离、解离和激发，同时放电会产生羟基、臭氧等强氧化物质，综合作用使大分子气体变成简单小分子，或有毒有害物质转变为无毒无害或低毒低害物质。介质阻挡放电（DBD）具有更高的高能粒子密度和稳定运行，因此介质阻挡放电反应器被广泛应用在实验室及工业中。为了降低低温等离子体能耗，提高选择性及处理效果，吸附剂及催化剂耦合等离子体已成为研究热点并逐步应用于工程实践。
一般吸附剂、催化剂放置在放电区，呈粉末状或者颗粒状，需要额外固定或者储存结构，并且直接将颗粒填充在放电区域会对气体流通形成较大阻力。也有催化剂通过涂抹、黏附在电极或者介质层等方式设置在反应器内，例如公开号为CN106807242A的中国发明专利公开了一种用于废气处理的具有催化涂层的双介质阻挡放电装置，该装置直接将催化层涂覆在介质板的表面。虽然能够减小对气流的阻碍，但催化和吸附的效果较填充式较差，且涂层难以长久保持。
发明内容
本发明的目的在于，提供针式电极协同柱体多通道吸附催化剂的介质阻挡放电管。本发明可以减小对气体流动的阻碍，提高气体的混合交融效果，进而提高放电针对气体的处理效果，还能够长久保持。
本发明的技术方案：针式电极协同柱体多通道吸附催化剂的介质阻挡放电管，包括石英管，石英管的外部设置有高压极，石英管的内部设置有内电极，内电极的表面设置有多组放电针，每组所述放电针的两侧均设置有催化块，催化块包括块体，块体的表面贯穿设有倾斜的内通道，内通道的高端朝向对应的放电针；所述块体的周向侧壁设有倾斜的外通道，外通道的低端朝向对应的放电针；
气体进入石英管后，经过放电针前侧倾斜设置的外通道和内通道，汇集至放电针所在的放电区域，在放电区域形成旋转流场，并且内通道流出的气体和外通道流出的气体发生碰撞；气体经过放电区域后，进入放电针后侧的外通道和内通道，在与后续催化块之间形成U型流场。
前述的针式电极协同柱体多通道吸附催化剂的介质阻挡放电管中，所述催化块由ZSM-5沸石分子筛制成，并且催化块呈柱状结构。
前述的针式电极协同柱体多通道吸附催化剂的介质阻挡放电管中，所述外通道和内通道靠近对应放电针一侧的口径大于远离放电针一侧的口径；气体经过放电针前侧的催化块时，由于外通道和内通道的口径逐渐增大，气体的流速逐渐降低，从而延长气体在对应放电针所在放电区域的滞留时间，提高对气体的处理效果；气体经过放电针后侧的催化块时，由于外通道和内通道的口径逐渐减小，气体的流速逐渐增大，从而提高气体形成的U型流场的混合效果。
前述的针式电极协同柱体多通道吸附催化剂的介质阻挡放电管中，所述内通道和外通道均呈等间距周向分布在催化块上，并且内通道和外通道交错分布。
前述的针式电极协同柱体多通道吸附催化剂的介质阻挡放电管中，所述催化块的周向侧壁与石英管内壁相接触。
前述的针式电极协同柱体多通道吸附催化剂的介质阻挡放电管中，所述高压极为不锈钢网，并且高压极完全覆盖所有放电针。
前述的针式电极协同柱体多通道吸附催化剂的介质阻挡放电管中，所述内通道呈喇叭状结构，所述外通道呈弧形槽状结构。
前述的针式电极协同柱体多通道吸附催化剂的介质阻挡放电管中，所述内电极由铝制成。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明在每组放电针的两侧均设置有催化块，催化块包括块体，块体的表面贯穿设有倾斜的内通道，内通道的高端朝向对应的放电针，块体的周向侧壁设有倾斜的外通道，外通道的低端朝向对应的放电针。气体进入石英管后，经过放电针前侧倾斜设置的外通道和内通道，汇集至放电针所在的放电区域，在放电区域形成旋转流场，并且内通道流出的气体和外通道流出的气体发生碰撞，从而促进气体在放电区域的交融效果；气体经过放电区域后，进入放电针后侧的外通道和内通道，在与后续催化块之间形成U型流场，进一步促进气体的融合效果。综上，本发明在保证催化效果的前提下，能够减小对气体流动的阻碍，提高气体的混合交融效果，进而提高放电针对气体的处理效果，还能够长久保持。
2、本发明中，外通道和内通道靠近对应放电针一侧的口径大于远离放电针一侧的口径。气体经过放电针前侧的催化块时，由于外通道和内通道的口径逐渐增大，气体的流速逐渐降低，从而延长气体在对应放电针所在放电区域的滞留时间，提高对气体的处理效果；气体经过放电针后侧的催化块时，由于外通道和内通道的口径逐渐减小，气体的流速逐渐增大，从而提高气体形成的U型流场的混合效果。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中催化块与放电针的位置分布示意图；
图3是本发明中催化块的结构示意图；
图4是本发明中气体的流向示意图。
附图中的标记为：1-石英管；2-内电极；3-高压极；4-放电针；5-催化块；501-块体；502-外通道；503-内通道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例：针式电极协同柱体多通道吸附催化剂的介质阻挡放电管，如附图1所示，包括石英管1，石英管1的外部设置有高压极3，所述高压极3为不锈钢网，石英管1的内部设置有内电极2，所述内电极2由铝制成，内电极2的表面设置有多组放电针4，并且高压极3完全覆盖所有放电针4。
如附图2所示，每组所述放电针4的两侧均设置有催化块5，所述催化块5由ZSM-5沸石分子筛制成，并且催化块5呈柱状结构，如附图3所示，催化块5包括块体501，块体501的表面贯穿设有倾斜的内通道503，所述内通道503呈喇叭状结构，内通道503的高端朝向对应的放电针4，即放电针4前侧的内通道503的进气端位于低位，出气端位于高位，而放电针4后侧的内通道503的进气端位于高位，出气端位于低位，其中低位更靠近块体501的圆心，高位则更远离块体501的圆心；所述块体501的周向侧壁设有倾斜的外通道502，所述外通道502呈弧形槽状结构，外通道502的低端朝向对应的放电针4，即放电针4前侧的外通道502的进气端位于高位，出气端位于低位，而放电针4后侧的外通道502的进气端位于低位，出气端位于高位。所述内通道503和外通道502均呈等间距周向分布在催化块5上，并且内通道503和外通道502交错分布；所述催化块5的周向侧壁与石英管1内壁相接触，使得气体只能够由内通道503和外通道502经过催化块5。
如附图4所示，图中，虚线箭头为经过内通道503的气体流向，实线箭头为经过外通道502的气体流向。气体进入石英管1后，经过放电针4前侧倾斜设置的外通道502和内通道503，汇集至放电针4所在的放电区域，由于气体经过内通道503和外通道502后，气体的流动方向会发生改变，所以会在放电区域形成旋转流场，并且内通道503流出的气体和外通道502流出的气体发生碰撞，从而促进气体在放电区域的交融效果；气体经过放电区域后，进入放电针4后侧的外通道502和内通道503，在与后续催化块5之间形成U型流场，进一步促进气体的融合效果。具体的，由外通道502流出的气体向远离内电极2的方向流动，与石英管1内壁碰撞后向石英管1中部折返，形成U型流场，由内通道503流出的气体向内电极2靠近，与内电极2的表面碰撞后远离内电极2，从而形成U型流场。
所述外通道502和内通道503靠近对应放电针4一侧的口径大于远离放电针4一侧的口径。气体经过放电针4前侧的催化块5时，由于外通道502和内通道503的口径逐渐增大，气体的流速逐渐降低，从而延长气体在对应放电针4所在放电区域的滞留时间，提高对气体的处理效果；气体经过放电针4后侧的催化块5时，由于外通道502和内通道503的口径逐渐减小，气体的流速逐渐增大，从而提高气体形成的U型流场的混合效果。
综上，本发明通过将催化和吸附材料制成催化块5，并在催化块5上设置内通道503和外通道502，在保证催化效果的前提下，能够减小对气体流动的阻碍，提高气体的混合交融效果，进而提高放电针4对气体的处理效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的权利要求书的保护范围之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.针式电极协同柱体多通道吸附催化剂的介质阻挡放电管，包括石英管（1），石英管（1）的外部设置有高压极（3），石英管（1）的内部设置有内电极（2），内电极（2）的表面设置有多组放电针（4），其特征在于：每组所述放电针（4）的两侧均设置有催化块（5），催化块（5）包括块体（501），块体（501）的表面贯穿设有倾斜的内通道（503），内通道（503）的高端朝向对应的放电针（4）；所述块体（501）的周向侧壁设有倾斜的外通道（502），外通道（502）的低端朝向对应的放电针（4）；
气体进入石英管（1）后，经过放电针（4）前侧倾斜设置的外通道（502）和内通道（503），汇集至放电针（4）所在的放电区域，在放电区域形成旋转流场，并且内通道（503）流出的气体和外通道（502）流出的气体发生碰撞；气体经过放电区域后，进入放电针（4）后侧的外通道（502）和内通道（503），在与后续催化块（5）之间形成U型流场；具体的，由外通道（502）流出的气体向远离内电极（2）的方向流动，与石英管（1）内壁碰撞后向石英管（1）中部折返，形成U型流场；由内通道（503）流出的气体向内电极（2）靠近，与内电极（2）的表面碰撞后远离内电极（2），从而形成U型流场。
2.根据权利要求1所述的针式电极协同柱体多通道吸附催化剂的介质阻挡放电管，其特征在于：所述催化块（5）由ZSM-5沸石分子筛制成，并且催化块（5）呈柱状结构。
3.根据权利要求1所述的针式电极协同柱体多通道吸附催化剂的介质阻挡放电管，其特征在于：所述外通道（502）和内通道（503）靠近对应放电针（4）一侧的口径大于远离放电针（4）一侧的口径；气体经过放电针（4）前侧的催化块（5）时，由于外通道（502）和内通道（503）的口径逐渐增大，气体的流速逐渐降低，从而延长气体在对应放电针（4）所在放电区域的滞留时间，提高对气体的处理效果；气体经过放电针（4）后侧的催化块（5）时，由于外通道（502）和内通道（503）的口径逐渐减小，气体的流速逐渐增大，从而提高气体形成的U型流场的混合效果。
4.根据权利要求1所述的针式电极协同柱体多通道吸附催化剂的介质阻挡放电管，其特征在于：所述内通道（503）和外通道（502）均呈等间距周向分布在催化块（5）上，并且内通道（503）和外通道（502）交错分布。
5.根据权利要求1所述的针式电极协同柱体多通道吸附催化剂的介质阻挡放电管，其特征在于：所述催化块（5）的周向侧壁与石英管（1）内壁相接触。
6.根据权利要求1所述的针式电极协同柱体多通道吸附催化剂的介质阻挡放电管，其特征在于：所述高压极（3）为不锈钢网，并且高压极（3）完全覆盖所有放电针（4）。
7.根据权利要求1所述的针式电极协同柱体多通道吸附催化剂的介质阻挡放电管，其特征在于：所述内通道（503）呈喇叭状结构，所述外通道（502）呈弧形槽状结构。
8.根据权利要求1所述的针式电极协同柱体多通道吸附催化剂的介质阻挡放电管，其特征在于：所述内电极（2）由铝制成。
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- 2023-03-03 CN CN202310194717.3A patent/CN116078127B/zh active Active
Patent Citations (8)
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