CN201684543U - 低温等离子体活性炭塔 - Google Patents

低温等离子体活性炭塔 Download PDF

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孙新成
范洪波
谢国华
李建录
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Abstract

本实用新型涉及一种低温等离子体活性炭塔,包括一外壳,该外壳内由底部至顶部依次设置有进风室、低温等离子催化模块、炭过滤模块以及出风室,该进风室设置有进风口,该出风室设置有一出风口;藉此,低温等离子体催化模块与活性炭模块紧密相连并且一体式组装于外壳内,其结构紧凑,灵活使用,运行费用低;并且废气处理是由下而上经过进风室、低温等离子催化模块、炭过滤模块至出风室出气,有利用废气向上流动,便于低温等离子体与催化降解、活性炭吸附结合,协同处理废气;本实用新型可以取得高处理效率、无需活性炭异位再生、一次投资和运行费用低、操作简便、无二次污染等效果。

Description

低温等离子体活性炭塔
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种低温等离子体活性炭塔,尤其是提供一种基于低温等离子体 催化与活性炭协同作用的有机废气处理塔装置,属于环境保护技术领域。
背景技术
[0002] 有机废气主要来自于工业生产过程和污染防治场所,主要包括喷漆废气、玩具与 制鞋车间废气等工业废气以及垃圾中转站、污水处理厂、水果贮存库等场产生的有机废气。 该有机废水中含有苯系物、甲醛、乙烯等挥发性有机物(VOC)以及恶臭气体成份,对环境质 量和人体健康造成了巨大的危害,其环境污染问题已引起各国政府及环保部门的高度重 视。
[0003] 国内外对于有机废气的处理方法主要有吸附(主要采用活性炭)、吸收、催化燃 烧、生物方法以及等离子体技术等。其中活性炭吸附、催化燃烧、生物方法是常用的处理方 式。对于有机废气的处理,其关键问题是如何实现良好的处理效果与较低的投资和运行费 用之间的统一,以及操作过程的简单易行性。活性炭吸附的投资费用较低,并且处理效果 良好,是最常用的有机废气处理工程技术。但是,由于活性炭吸附饱和后需要再生,而目前 常用的热再生等技术一般无法对活性炭进行原位再生,所以采用活性炭吸附的运行费用较 高,且操作过程复杂。生物处理方法投资与运行费用均较低,但运行操作复杂,占地面积大, 存在二次污染的可能性。催化燃烧方法存在着吸附浓缩一再脱附燃烧的过程,设备体积较 大,贵金属催化剂价格高,一次投资大等问题。
[0004] 近年来,采用低温等离子体技术处理有机废气越来越受到业界的关注,该技术处 理效果较好,运行费用低,操作管理简便,占地少。不过采用低温等离子体技术处理有机废 气的工程投资较高,而且脉冲放电过程中处理后废气中污染物浓度瞬时变化较大,处理效 果的稳定性不足,另外还会产生臭氧,造成二次污染,显然不利于实际应用;因此申请人藉 此提出一种低温等离子体活性炭塔设计,以解决前述所存在之问题。
实用新型内容
[0005] 本实用新型针对上述现有技术所存在之缺失,主要目的在于提供一种结构简单、 实用的低温等离子体活性炭塔,其可有效地解决活性炭再生操作复杂,运行费用高以及低 温等离子体技术处理效果瞬时波动大且有二次污染之问题。
[0006] 为实现上述之目的,本实用新型采取如下技术方案:
[0007] —种低温等离子体活性炭塔,包括一外壳,该外壳内由底部至顶部依次设置有进 风室、低温等离子催化模块、炭过滤模块以及出风室,该进风室设置有进风口,该出风室设 置有一出风口。
[0008] 所述活性炭模块是由复数个炭过滤管竖向排列而成,其一端接近于低温等离子催 化模块,另一端连通于出风室。
[0009] 所述炭过滤管为颗粒活性炭、粉末活性炭或活性炭纤维。
3[0010] 所述低温等离子体催化模块为流光放电低温等离子体发生器,该发生器配有高压 脉冲电源以及金属针状放电正极、蜂窝板状负极,该负极板上负载有催化剂。
[0011] 所述出风口连接有一出风管道。
[0012] 本实用新型优点在于低温等离子体催化模块与活性炭模块紧密相连并且一体式 组装于外壳内,其结构紧凑,灵活使用,运行费用低。废气处理是由下而上经过进风室、低温 等离子催化模块、炭过滤模块至出风室出气,有利用废气向上流动,便于低温等离子体与催 化降解、活性炭吸附结合,协同处理有机废气;该低温等离子体催化模块还可以有效地对活 性炭进行原位再生,最后利用活性炭的吸附能力,一方面对低温等离子催化模块处理后的 残余废气进行深度净化,保证处理效果,另一方面消除低温等离子催化模块所产生的臭氧 及高能粒子对大气质量的影响;因此本实用新型可以取得高处理效率、无需活性炭异位再 生、一次投资和运行费用低、操作简便、无二次污染等效果。
[0013] 其次,进一步可利用低温等离子体所产生的高能电子、离子、自由基(如0、0H、H) 等高能粒子,可以对有机废气进行直接降解;并且低温等离子体催化模块为流光放电低温 等离子体发生器时,在放电过程所产生的紫外光和高能粒子可以激发催化剂的活性,降解 有机废气污染物;再者,低温等离子体催化模块中采用催化剂可以充分利用低温等离子体 发生器放电过程所产生的紫外光和高能粒子,显著提高低温等离子体对废气污染物的降解 能力;
[0014] 本发明可以广泛用于处理工业生产车间、垃圾中转站、污水处理厂、水果贮存库等 场所产生的有机废气。
附图说明
[0015] 图1是本实用新型正视图;
[0016] 图2是本实用新型侧视图;
[0017] 图3是本实用新型A-A剖视图
[0018] 图4是本实用新型B-B剖视图<
[0019] 附图标号说明:
[0020] 10、外壳 11、进风室[0021] 111、进风口 12、低温等离子催化模块
[0022] 13、炭过滤模块131、炭过滤管
[0023] 14、出风室15、出风管道
具体实施方式
[0024] 下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步描述。
[0025] 请参阅图1至图4所示,一种低温等离子体活性炭塔,包括一外壳10,该外壳10 内由底部至顶部依次设置有进风室11、低温等离子催化模块12、炭过滤模块13以及出风室 14,该进风室11设置有进风口 111,该出风室14设置有一出风口,该出风口连接有一出风管 道15。所述活性炭模块13是由复数个炭过滤管131竖向排列而成,其一端接近于低温等离 子催化模块12,另一端连通于出风室14,该炭过滤管131为颗粒活性炭、粉末活性炭或活性 炭纤维。[0026] 所述低温等离子体催化模块12为流光放电低温等离子体发生器,该发生器配有 高压脉冲电源以及金属针状放电正极、蜂窝板状负极,该负极板上负载有催化剂。
[0027] 本实用新型低温等离子活性炭塔使用时,废气经过除尘等预处理措施,由进风口 111进入进风室11中,然后经过低温等离子催化模块12处理,在经过蜂窝负极时,与放电高 能离子在催化剂的作用下废气中的污染物反应降解,放电过程中产生一定量臭氧;再接着, 废气通过活性炭模块13,一定量的臭氧和未反应掉的污染物被活性炭吸收,也有部分高能 粒子进入到活性炭中,继续反应,最后经过活性炭模块13的废气得到了充分的净化,最后 进入出风室14,由出风室14的出风口经出风管道15排放到大气中。
[0028] 现对采用本实用新型低温等离子活性炭塔具体实验如下:
[0029] 具体实验(一)
[0030] (1)低温等离子体催化模块12,高压脉冲电源的脉冲频率为f = 33kHz,脉冲峰值 电压U = 15kV ;活性炭模块采用颗粒活性炭填充床(直径0. 07-0. 12mm)。
[0031] (2)采用模拟含甲苯的废气,进口质量浓度为160mg/m3,气体流量控制在 300-500m3/h。
[0032] (3)打开低温等离体子催化模块12和风机电源开关后,废气在风机的抽吸作用下 由进风口 111进入进风室11中,然后依次经低温等离子催化模块12、炭过滤模块13进行处 理,最后经出风室14后通过出风管道排入大气中;气体在本装置中的停留时间约为2s。
[0033] (4)在风机出口处取样分析残余甲苯浓度,测得8h内残余甲苯浓度基本低于 10mg/m3,去除率在90%以上。
[0034] 具体实验(二)
[0035] (1)低温等离子体催化模块负极板上负载含纳米二氧化钛催化剂,高压脉冲电源 的脉冲频率为f = 50kHz,脉冲峰值电压U = 20kV ;活性炭模块采用活性炭纤维填充床(ν =0. 3m/s,活性炭装填厚度0. 2m)。
[0036] (2)采用模拟甲醛挥发废气,进口质量浓度为120mg/m3,气体流量控制在 500-1000m3/h。
[0037] (3)打开低温等离体子催化模块12和风机电源开关后,废气在风机的抽吸作用下 由进风口 111进入进风室11中,然后依次经低温等离子催化模块12、炭过滤模块13进行处 理,最后经出风室14后通过出风管道排入大气中;气体在反应器中的停留时间约为Is。
[0038] (4)在风机出口处取样分析残余甲醛浓度,测得8h内残余甲醛浓度基本低于5mg/ m3,去除率在95%以上。
[0039] 经上述实验证明,采用本实用新型低温等离子活性炭塔处理废气明显可以取得高 处理效率、无需活性炭异位再生、一次投资和运行费用低、操作简便、无二次污染等效果。
[0040] 因此,本实用新型设计重点在于低温等离子体催化模块与活性炭模块紧密相连并 且一体式组装于外壳内,结构紧凑,灵活使用,运行费用低。废气处理是由下而上经过进风 室、低温等离子催化模块、炭过滤模块至出风室出气,有利用废气向上流动,便于低温等离 子体与催化降解、活性炭吸附结合,协同处理有机废气;该低温等离子体催化模块还可以有 效地对活性炭进行原位再生,最后利用活性炭的吸附能力,一方面对低温等离子催化模块 处理后的残余废气进行深度净化,保证处理效果,另一方面消除低温等离子催化模块所产 生的臭氧及高能粒子对大气质量的影响。
5[0041] 以上所述,仅是本实用新型结构较佳实施例而已,并非对本实用新型的技术范围 作任何限制,故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同 变化与修饰,均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (5)

  1. 一种低温等离子体活性炭塔,其特征在于:包括一外壳,该外壳内由底部至顶部依次设置有进风室、低温等离子催化模块、炭过滤模块以及出风室,该进风室设置有进风口,该出风室设置有一出风口。
  2. 2.根据权利要求1所述的低温等离子体活性炭塔,其特征在于:所述活性炭模块是由 复数个炭过滤管竖向排列而成,其一端接近于低温等离子催化模块,另一端连通于出风室。
  3. 3.根据权利要求2所述的低温等离子体活性炭塔,其特征在于:所述炭过滤管为颗粒 活性炭、粉末活性炭或活性炭纤维。
  4. 4.根据权利要求1所述的低温等离子体活性炭塔,其特征在于:所述低温等离子体催 化模块为流光放电低温等离子体发生器,该发生器配有高压脉冲电源以及金属针状放电正 极、蜂窝板状负极,该负极板上负载有催化剂。
  5. 5.根据权利要求1所述的低温等离子体活性炭塔,其特征在于:所述出风口连接有一 出风管道。
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