CN208927899U - 一种新型的有机废气治理一体机 - Google Patents
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Abstract
一种新型的有机废气治理一体机，箱体内部依次设有阻漆棉、低温等离子电场、电场催化模块、低温等离子电场、电场催化模块、185nm波长紫外线灯管组、催化板、254nm波长紫外线灯管组，催化板；所述的电场催化模块由分子筛填充构成，所述的分子筛为表面涂有贵金属的陶瓷粒；所述的催化板为喷涂有TiO2的泡沫陶瓷板。本实用新型通过上述结构，提供了净化效率高、造价成本低、占地面积小的有机废气治理一体机，解决了现有技术中存在的由于反应选择性不理想而导致的应用效果差的技术问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种新型的有机废气治理一体机，属于废气处理设备领域。
背景技术
有机废气具有种类多、成分复杂、排放源广泛等特点，现阶段处理有机废气的方法分为两大类：(1)裂解为无害小分子类：催化燃烧、浓缩燃烧、低温等离子、光解法等；(2) 吸收吸附类：喷淋法、活性炭吸附等。
催化燃烧、浓缩燃烧处理效率高达95％以上，根据其作用原理，设备运行需要大量能耗，所以，该设备不仅前期投入巨大，运行过程中需要添加燃气，运行成本也很高；喷淋法利用溶剂吸附溶质，但处理效果在50％左右，而且该方法会产生废水等二次污染；活性炭吸附法，处理效果较好，但使用局限性较大，而且饱和的活性炭再生率较低，废弃的活性炭必须作为危险废物处置。
等离子技术：低温等离子体系中电子在增强电场的作用下受到激励，这些高能电子与气体分子(O2，H20)发生碰撞，将气体分子激发到高能级。高能级分子由于量能增加导致键断裂，生产强氧化自由基·O，·OH，OH2。同时，VOC分子在高能电子的碰撞激发下，形成小脆片基团和原子。这些碎片基团和有机物分子在强氧化基团以及其他活性离子的作用下被去除，最终转化成CO2，H20以及其他降解产物。
尽管等离子体能够产生高能电子和众多活性物种，从而快速引发各种等离子体化学反应，使常规下难以发生的反应得以实现，但是纯等离子体存在目标产物选择性低和能耗大等问题，其中最主要的是CO及其他中间副产物的产生。在三氯乙烯的降解试验中发现，其对还原产物CO2的选择性不到25％，而对CO的选择性高于70％，导致等离子技术在实际使用中达不到所预期的效果。
发明内容
针对以上问题，本实用新型提出一种新型的有机废气治理一体机，在外部箱体一侧设有进气口，一侧设有出气口，其特征在于：箱体内部，由进气口至出气口方向，依次设有阻漆棉、低温等离子电场I、电场催化模块I、低温等离子电场II、电场催化模块II、185nm波长紫外线灯管组、催化板I、254nm波长紫外线灯管组，催化板II；低温等离子电场I与电场催化模块I之间距离小于100mm；所述的电电场催化模块I和、电场催化模块II由分子筛填充构成，所述的分子筛为表面涂有贵金属的陶瓷粒；所述的催化板I和催化板II为喷涂有 TiO2的泡沫陶瓷板。本实用新型通过上述结构，提供了一种低温等离子电场与电场催化模块相结合、波长紫外线灯管组与催化板相结合的结构，解决了现有技术中存在的由于反应选择性不理想而导致的应用效果差的技术问题。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种新型的有机废气治理一体机，包括有整体的箱体结构，在外部箱体一侧设有进气口，一侧设有出气口，其特征在于：箱体内部，由进气口至出气口方向，依次设有阻漆棉、低温等离子电场I、电场催化模块I、低温等离子电场II、电场催化模块II、185nm波长紫外线灯管组、催化板I、254nm波长紫外线灯管组，催化板II；低温等离子电场I与电场催化模块I之间距离小于100mm；所述的电电场催化模块I和、电场催化模块II由分子筛填充构成，所述的分子筛为表面涂有贵金属的陶瓷粒；所述的催化板I和催化板II为喷涂有TiO2的泡沫陶瓷板。
所述的185nm波长紫外线灯管组和波长紫外线灯管组的结构相同，均由多根紫外线灯管平行排列组成，根紫外线灯插在灯槽托内进行固定，根紫外线灯设置方向与气流前进方向相垂直。
所述的根紫外线灯上安装有镇流器。
所述的分子表面涂敷的贵金属为铂、钯、铱中的一种或几种的组合。
本实用新型的有益效果为：
1、本技术将等离子和催化技术组合在一起，形成优势互补。常温下，等离子放电过程产生的高活性物种，这些高活性物种由催化剂吸收利用，选择性地转化为CO2达到真正意义上的VOCs去除。
2、本技术将特定紫外线灯与催化板组合，使化学键断裂从而将废气分子裂解成CO2和 H20等无害化分子到达净化的效果。整体处理效率可高达95％。
3、本结构造价低廉，占用面积小，适用性能强。
附图说明
图1：为本实用新型结构示意图。
图2：为低温等离子电场I和低温等离子电场II结构示意图。
具体实施方式
一种新型的有机废气治理一体机，包括有整体的箱体结构，在外部箱体一侧设有进气口，一侧设有出气口，箱体内部，由进气口至出气口方向，依次设有阻漆棉1、低温等离子电场I2-1、电场催化模块I3-1、低温等离子电场II2-2、电场催化模块II3-2、185nm波长紫外线灯管组5、催化板I6-1、254nm波长紫外线灯管组7，催化板II6-2；低温等离子电场I2- 1与电场催化模块I3-1之间距离小于100mm；所述的电电场催化模块I3-1和、电场催化模块II3-2由分子筛填充构成，所述的分子筛为表面涂有贵金属的陶瓷粒；所述的催化板I6-1和催化板II6-2为喷涂有TiO2的泡沫陶瓷板。
所述的185nm波长紫外线灯管组5和波长紫外线灯管组7的结构相同，均由多根紫外线灯管平行排列组成，紫外线灯插在灯槽托内进行固定，根紫外线灯设置方向与气流前进方向相垂直。
所述的紫外线灯上安装有镇流器4。
所述的分子表面涂敷的贵金属为铂、钯、铱中的一种或几种的组合。
现有技术中，在三氯乙烯的降解试验中发现，其对还原产物CO2的选择性不到25％，而对CO的选择性高于70％；在去除甲苯实验中，处理后的气体经检测发现了甲酸，苯甲酸，苯甲醇以及大分子聚合的碳氢化合物。所有有机分子的反应过程类似，现在以甲苯为例：
1)O2的活化：O2+e→O·+O·+e
2)甲苯的活化：
3)甲苯的氧化(目标反应)：
4)甲苯的偶联(副反应，积碳)：
因此本实用新型在使用低温等离子电场I和低温等离子电场II的同时，引入配合电场催化模块I和电场催化模块II，引入催化剂提高等离子体反应目标产物的选择性和提高等离子体化学反应的能量效率。催化剂在上述反应的主要作用为：加速目标反应即反应3)的反应速度，提高反应3)的选择性，同时避免副反应例如反应4)的发生。
由此，将等离子和催化技术组合在一起，形成优势互补。常温下，等离子放电过程产生的高活性物种，这些高活性物种由催化剂吸收利用，选择性地转化为CO2达到真正意义上的 VOCs去除。
低温等离子电场I和低温等离子电场II采用蜂窝电场，作用原理：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。因其电离后产生的电子平均能量在10ev，适当控制反应条件可以实现一般情况下难以实现或速度很慢的化学反应变得十分快速。
电场催化模块I和电场催化模块II采用分子筛为载体，表面喷涂贵金属：铂、钯、铱，使用时可以喷涂有以上金属的一种或者几种的组合。催化剂能提高目标产物的选择性和提高等离子体化学反应的能量效率。
光解光催化技术是利用紫外线光束激发小分子的化学键，使化学键断裂从而将废气分子裂解成CO2和H20等无害化分子到达净化的效果。但由于有机废气一般分子成分比较复杂，所以现有技术中单独使用光解光催化的效率不是很高，一般能到达70％。
紫外线灯管工作原理：
1、185nm波长紫外线灯管组5发出185nm波长紫外线的光子能量高达647KJ/mol，大多数化学物质的分子结合能比185nm波长的能量低，因此污染物质分子键经过185高能紫外线光能的裂解能被打断，而大多数有机废气是C、H、O结构的，且化学键小于185nm紫外线能量，所以能把这些有机废气在有O2的情况下分解成CO2和H20。
2、主要是利于185nm紫外线持续和O2结合产生的臭氧来分解有机废气。
催化板I和催化板II是利用泡沫陶瓷为催化剂载体，上面喷涂TIO2，TIO2催化剂可大大提高光解效率。
镇流器4：电子镇流器是一个将工频交流电源转换成高频交流电源的变换器，工频电源经过射频干扰(RFI)滤波器，全波整流和无源(或有源)功率因素校正器(PPFC或APFC)后，变为直流电源。通过DC/AC变换器，输出20K-100KHZ的高频交流电源，加到与灯连接的LC串联谐振电路加热灯丝，同时在电容器上产生谐振高压，加在灯管两端，但使灯管"放电"变成"导通"状态，再进入发光状态，此时高频电感起限制电流增大的作用，保证灯管获得正常工作所需的灯电压和灯电流，为了提高可靠性，常增设各种保护电路，如异常保护，浪涌电压和电流保护，温度保护等等。
具体使用时：
有机废气进入本实用新型有机废气治理一体机装置中，先进入阻漆棉1，阻漆棉能阻挡有机废气中的大颗粒，防止大颗粒进入后端设备，造成阻塞。
经阻漆棉1预处理后的有机废气进入低温等离子电场I，当外加电压达到气体的放电电压时，气体被击穿，产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体。低温等离子体降解污染物是利用这些高能电子、自由基等活性粒子和废气中的污染物作用，使污染物分子在极短的时间内发生分解，长链分子降解为断链分子，以达到降解污染物的目的，通过引入催化剂提高等离子体反应目标产物的选择性和提高等离子体化学反应的能量效率，此阶段反应效率高达85％以上。
此时有机废气中含有少量的断链分子及一些游离基团，再进入光解光催化阶段：
1、185nm波长紫外线的光子能量高达647KJ/mol，大多数化学物质的分子结合能比185nm波长的的能量低，因此污染物质分子键经过185高能紫外线光能的裂解能被打断，而大多数有机废气是C、H、O结构的，且化学键小于185nm紫外线能量，所以能把这些有机废气在有O2的情况下分解成CO2和H20。
2、主要是利于185nm紫外线持续和O2结合产生的臭氧来分解有机废气。
3、经过254nm波段紫外线光束，254nm紫外线照射在TIO2催化板上，大大提高了光解效率并能光解前段剩余的臭氧分子。
Claims (4)
1.一种新型的有机废气治理一体机，包括有整体的箱体结构，在外部箱体一侧设有进气口，一侧设有出气口，其特征在于：箱体内部，由进气口至出气口方向，依次设有阻漆棉(1)、低温等离子电场I(2-1)、电场催化模块I(3-1)、低温等离子电场II(2-2)、电场催化模块II(3-2)、185nm波长紫外线灯管组(5)、催化板I(6-1)、254nm波长紫外线灯管组(7)，催化板II(6-2)；低温等离子电场I(2-1)与电场催化模块I(3-1)之间距离小于100mm；所述的电场催化模块I(3-1)和电场催化模块II(3-2)由分子筛填充构成，所述的分子筛为表面涂有贵金属的陶瓷粒；所述的催化板I(6-1)和催化板II(6-2)为喷涂有TiO2的泡沫陶瓷板。
2.根据权利要求1所述的一种新型的有机废气治理一体机，其特征在于：所述的185nm波长紫外线灯管组(5)和波长紫外线灯管组(7)的结构相同，均由多根紫外线灯平行排列组成，紫外线灯插在灯槽托内进行固定，紫外线灯设置方向与气流前进方向相垂直。
3.根据权利要求2所述的一种新型的有机废气治理一体机，其特征在于：所述的紫外线灯上安装有镇流器(4)。
4.根据权利要求1所述的一种新型的有机废气治理一体机，其特征在于：所述的贵金属为铂、钯、铱中的一种或几种的组合。
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|---|---|---|---|---|
| CN110548392A (zh) * | 2019-07-17 | 2019-12-10 | 苏州郎庚环保科技有限公司 | 一种粒子净化组合机 |
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