CN201200858Y - 低温等离子+复合光催化工业废气处理器 - Google Patents

低温等离子+复合光催化工业废气处理器 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种用以对大流量有机废气处理的低温等离子+复合光催化工业废气处理器，包括有介质阻挡放电发生器和电晕放电的等离子分离器、脉冲数字电源、等离子脉冲变压器，设有由机身、机顶、低座构成的机体以及光催化室，机体前后端分别有进风口和出风口，机体内设有废气处理通道，该废气处理通道由介质阻挡放电发生器、电晕放电的等离子分离器、光催化室依次串联组成，介质阻挡放电发生器由脉冲数字电源及等离子脉冲变压器控制，其气体输入端与机体前端的进风口连接，介质阻挡放电发生器的气体输出端经变径发兰与电晕放电的等离子分离器的输入端连接，该等离子分离器的输出端与光催化室的进口发兰连接，该光催化室的出口发兰与机体后端的出风口连接。

Description

低温等离子+复合光催化工业废气处理器
技术领域
本实用新型涉及一种工业废气处理装置，特别是一种用以对大流量有机废气处理的低温等离子+复合光催化工业废气处理器。
背景技术
对于大流量工业有机废气，目前尚缺乏确切有效的治理手段。目前见诸报道的低温等离子技术应用于工业废气治理的，主要有电晕放电和介质阻挡放电方式两种，前者电子密度相对较低，对有机废气降解效率有限，主要用于除油尘等，后者虽然电子密度及对有机物降解效果均佳，但单独使用时技术要求较高，用于大流量有机废气处理时，其制造成本及运行时能耗(电能)较高，且在实际应用中需要解决部分相应的技木难题。而光催化技术由于其对有机物降解时间效能方面的限制，单独使用其对流速和流量很大的工业废气降解很难取得较好的效果。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能实现对大流量工业有机废气的治理，将工业废气中有害的高分子有机物降解为低分子的无害物质(如CO2及H2O等)的低温等离子+复合光催化工业废气处理器。
为实现本实用新型的目的采用了如下技术方案：本实用新型一种低温等离子+复合光催化工业废气处理器，包括有介质阻挡放电发生器和电晕放电的等离子分离器、脉冲数字电源、等离子脉冲变压器，其特征是设有由机身、机顶、低座构成的机体以及光催化室，机体前后端分别设有进风口和出风口，机体内设有废气处理通道，该废气处理通道由介质阻挡放电发生器、电晕放电的等离子分离器和光催化室依次串联组成，介质阻挡放电发生器由脉冲数字电源及等离子脉冲变压器控制，其气体输入端与机体前端的进风口连接，介质阻挡放电发生器的气体输出端经变径发兰与电晕放电的等离子分离器的输入端连接，该等离子分离器的输出端与光催化室的进口发兰连接，该光催化室的出口发兰与机体后端的出风口连接。
按本实用新型提供的低温等离子+复合光催化工业废气处理器，将介质阻挡放电发生器和低温等离子分离器与光催化室结合，充分利用前者在由脉冲数字电源及等离子脉冲变压器控制的外加电场的作用下，介质放电产生的大量携能电子轰击由进风口送入，并从该电场(放电间隙)通过的有机工业废气的分子，使其电离、离解和激发，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为无毒无害或低毒低害物质，从而使污染物得以降解去除，而后通过变径发兰进入低温等离子分离器，再经低温等离子分离器采用电晕放电对该废气进行再处理，并去除介质阻挡放电发生器处理过程中废气产生的油尘，然后进入光催化室，再利用光触媒(光催化剂)氧化分解，降解尚未完成降解的各类有害气体，将工业废气中有害的高分子有机物降解为低分子的无害物质(如CO2及H2O等)，从而达到对恶臭、有毒气体满意的降解效果，经处理过的达标废气从出风口排出，实现对大流量工业有机废气的治理；采用双介质阻挡放电发生器，属于干法处理，不需要任何吸附剂、催化剂及其他任何助燃燃料，只需采用380V交流电，经等离子脉冲变压器振荡升压获得高频脉冲电场，其产生的高能量电子，轰击从该电场(放电间隙)通过的工业废气中的恶臭、有毒的气体分子，对其产生弹性及非弹性碰撞，使其分解，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为无毒无害或低毒低害物质，由于电极不直接与放电气体发生接触从而避免了电极的腐蚀，本实用新型工作安全可靠、操作简单、运行费用低、治理效率高，其等离子体与光催化共同发生协调效应，从而在实际工业应用中大幅度提高降解有机废气的效率和大幅度降解能耗，对氯丁橡胶生产线尾气处理上，对有机废气降解和恶臭降解达80％以上。
所谓等离子体是继固体、气体、液体三态后，列为物质的第四态，由正离子、负离子、电子和中性离子组成，因体系中正负电荷总数相等，故称为“等离子体”。等离子体按粒子温度可分为平衡态(电子温度＝离子温度)与非平衡态(电子温度>>离子温度)两类。非平衡态等离子体电子温度可上万度，离子及中性离子温度可低至室温，即体系表现温度仍很低，故称“低温等离子体”，一般由气体放电产生。气体放电有多种形式，其中工业上使用的主要是电晕放电(在去除废气中的油尘上应用己相当成熟)和介质阻挡放电(用于废气中难降解物质的去除)两种。
光触媒(也称光催化剂)的本体是纳米级锐钛型二氧化钛(TiO2)，作为一种新的光催化半导体材料，被誉为当今世界上最先进的空气净化新技术，近年来在中国也得到较广泛的应用。在室温下，当波长在380nm以下的紫外光照射到纳米级二氧化钛颗粒上时，在价带的电子被紫外光所激发，跃迁到导带形成自由电子，而在价带形成一个带正电的空穴，这样就形成电子—空穴对。利用所产生的空穴的氧化及自由电子的还原能力，二氧化钛和表面接触的H2O、O2发生反应，产生氧化力极强的自由基，这些自由基可分解几乎所有有机物质，将其所含的氢(H)和碳(C)变成水和二氧化碳。泡沫镍既有金属镍耐高温，抗腐蚀，化学性质稳定的特征，又具有泡沫独特的三维网状结构，以它为基体，附载纳米二氧化钛构成的复合光催化抗菌金属滤网，保留了泡沫镍的所有优点，超过95％孔隙率保证了良好的空气通透性，而在其包面分布均匀的光触媒材料比表面积大，表面覆盖率高，最大限度增大了与空气和紫外光的接触面，加之泡沫金属的三维特性，使得光催化‘反应腔’饱满，保证了其光催化效率。在紫外光照射下，当工业废气旋流进入复合光催化抗菌金属滤网，即进入光催化反应腔时，高能电子—空穴对迅即与有毒有害的有机物质直接进行化学反应，将其氧化、分解为无污染的水和二氧化碳等。
附图说明
本实用新型有如下附图：
图1是本实用新型的立体图；
图2是图1内部废气处理通道的正视图；
图3是图1内部废气处理通道的俯视图；
图4是光催化室的正视图；
图5是光催化室的腔休内视图；
图6是图5的俯视图；
图7是图5的A-A视图；
图8是图5的B-B视图；
图9是双介质阻挡放电发生器结构示意图。
具体实施方式
下面参照附图说明本实用新型的实施方案。如图1、图2、图3所示，一种低温等离子+复合光催化工业废气处理器，包括有介质阻挡放电发生器1和电晕放电的等离子分离器3、脉冲数字电源2、等离子脉冲变压器5，其特征是设有由机身9、机顶7、低座10构成的机体以及光催化室4，机体前后端分别设有进风口6和出风口8，机体内设有废气处理通道，该废气处理通道由介质阻挡放电发生器1、电晕放电的等离子分离器3和光催化室4依次串联组成，介质阻挡放电发生器1由脉冲数字电源2及等离子脉冲变压器5控制，其气体输入端与机体前端的进风口6连接，介质阻挡放电发生器的气体输出端经变径发兰17与电晕放电的等离子分离器3的输入端连接，该等离子分离器的输出端与光催化室4的进口发兰15连接，该光催化室4的出口发兰16与机体后端的出风口8连接。
在附图所示的实施例中，前述的废气处理通道为上下两个并列的处理通道，该两个废气处理通道每个均由介质阻挡放电发生器1、电晕放电的等离子分离器3、光催化室4依次串联组成，上下两个光催化室4的出口发兰16输出并联后与机体后端的出风口8连接，如图1—图3所示。光催化室4为一腔体，该腔体内设有紫外线光源和复合光催化镍网14，前述紫外线光源由多个紫外光灯座11和该灯座上的紫外线灯12构成，光催化室4的中部一侧设置紫外光灯座11，在光催化室4的腔体内进口发兰15的后端和出口发兰16的前端竖向并列设置多个复合光催化镍网14，光催化室4内中部紫外线灯12前、后两侧分别横向设置复合光催化镍网14，如图4-图8所示。紫外光灯座为28W紫外光灯座，紫外光灯座上的灯为28W单端大功率石英紫外线灯。复合光催化镍网14以泡沫镍为基体，在该基体上覆盖有纳米二氧化钛。介质阻挡放电发生器1采用双介质阻挡放电发生器，该双介质阻挡放电发生器由等离子脉冲变压器5、高压电极18、接地电极21及该两电极上的放电介质19构成，两电极上的放电介质之间的空间为放电间隙20，如图9所示。等离子脉冲变压器5由脉冲数字电源2控制，380V交流电经等离子脉冲变压器获得高频脉冲电场，通过高压电极、接地电极上的放电介质进行高压放电，其产生的高能量电子，轰击从放电间隙通过的工业废气中的恶臭、有毒的气体分子，对其产生弹性及非弹性碰撞，使其分解，再利用光触媒的作用，对有害气体继续降解，从而对恶臭气体达到满意的综合降解效果。

Claims (4)

1、一种低温等离子+复合光催化工业废气处理器，包括有介质阻挡放电发生器(1)和电晕放电的等离子分离器(3)、脉冲数字电源(2)、等离子脉冲变压器(5)，其特征是设有由机身(9)、机顶(7)、低座(10)构成的机体以及光催化室(4)，机体前后端分别设有进风口(6)和出风口(8)，机体内设有废气处理通道，该废气处理通道由介质阻挡放电发生器(1)、电晕放电的等离子分离器(3)和光催化室(4)依次串联组成，介质阻挡放电发生器(1)由脉冲数字电源(2)及等离子脉冲变压器(5)控制，其气体输入端与机体前端的进风口(6)连接，介质阻挡放电发生器的气体输出端经变径发兰(17)与电晕放电的等离子分离器(3)的输入端连接，该等离子分离器的输出端与光催化室(4)的进口发兰(15)连接，该光催化室(4)的出口发兰(16)与机体后端的出风口(8)连接。
2、按权利要求1所述的低温等离子+复合光催化工业废气处理器，其特征是前述的废气处理通道为上下两个并列的处理通道，该两个废气处理通道每个均由介质阻挡放电发生器(1)、电晕放电的等离子分离器(3)、光催化室(4)依次串联组成，上下两个光催化室(4)的出口发兰(16)输出并联后与机体后端的出风口(8)连接。
3、按权利要求1或2所述的低温等离子+复合光催化工业废气处理器，其特征是前述的光催化室(4)为一腔体，该腔体内设有紫外线光源和复合光催化镍网(14)，前述紫外线光源由多个紫外光灯座(11)和该灯座上的紫外线灯(12)构成，光催化室(4)的中部一侧设置紫外光灯座(11)，在光催化室(4)的腔体内进口发兰(15)的后端和出口发兰(16)的前端竖向并列设置多个复合光催化镍网(14)，光催化室(4)内中部紫外线灯(12)前、后两侧分别横向设置复合光催化镍网(14)。
4、按权利要求1或2所述的低温等离子+复合光催化工业废气处理器，其特征是前述的介质阻挡放电发生器(1)采用双介质阻挡放电发生器，该双介质阻挡放电发生器由等离子脉冲变压器(5)、高压电极(18)、接地电极(21)及该两电极上的放电介质(19)构成，两电极上的放电介质之间的空间为放电间隙(20)。
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