CN2738870Y - 使用非平衡等离子体的气体处理装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种通过布置多个表面放电电极，每个电极在厚度方向具有多个从中穿过的通孔，在电极之间布置多个光催化剂构件而构成的气体处理装置。其中在由表面放电电极产生的非平衡等离子体区域中布置包括光催化剂、固态物质和催化剂的多个光催化剂构件，将例如废气的作业气体和包括有害化学物质的有害气体引入该区域，然后进行分解。该表面放电电极包括一接地电极、一包围接地电极的绝缘体和多个经由绝缘体相对接地电极布置的表面电极，通过其起电作用产生非平衡等离子体。

Description

使用非平衡等离子体的气体处理装置
技术领域
本实用新型涉及一种使用通过表面放电电极产生的非平衡等离子体的气体处理装置。
本申请要求日本专利申请No.2003-364898的优先权，在此将该申请的内容引入作为参考。
背景技术
一般性废料和工业废弃物焚烧炉所排出的废气包括例如NOX、SOX和二恶英的有害化学物质。为了避免环境污染和对人体产生不期望的影响，要求通过分解处理，使含有害化学物质的有害气体成为无害气体之后，再排放到大气中。
通常地，已开发出了不同的气体处理装置作为分解处理有害气体的装置，在其中，开发了一种利用放电的特定的气体处理装置，并已投入实际应用。该气体处理装置的优点在于它不需要进行气体处理的后处理，装置尺寸也可以减小。
在使用放电的气体处理装置中，可以使用热等离子体和非平衡等离子体(或低温等离子体)。特别地，使用非平衡等离子体的气体处理装置的特征在于只有电子能量(或电子温度)较高，而离子能量和分子能量(或者离子温度和分子温度)较低。因此，使用非平衡等离子体的气体处理装置的优点在于，由于在高电子温度的平常温度下处理气体，因此，可应用于不适用高温条件的特定材料和条件，其中这样的非平衡等离子体装置也容易制造。使用热等离子体的气体处理装置可能产生通常难以产生的自由基，从而实现特定的化学反应。
为了产生非平衡等离子体，可以使用例如电晕放电、无声放电、光点放电(或者填充床(a packed-bed)型放电)、表面放电、脉冲流光放电(需要高压脉冲发生器)等等放电装置。
特别地，当在低于大气压下产生非平衡等离子体时，必须使用脉冲流光放电、无声放电和表面放电中的一种。其中，经常使用的是表面放电，因为其在电极形状设计方面具有相对高的自由度。
图12示意性地给出了通常已知的表面放电电极的结构，其具有圆筒形状。
一般来说，图12的表面放电电极具有一个圆筒形的接地电极1；一个圆筒形的，包围该接地电极1的介电构件2和多个表面电极3，这些表面电极布置在介电构件2的内圆周表面的附近。通过导线4将接地电极1和表面电极3与电源5连接。
在表面放电电极中，如图13所示，当电源5在接地电极1和表面电极3之间施加电压时，在表面电极3的表面上产生非平衡等离子体，从而形成等离子体层6。当将气体“g”(在下文中称为作业气体)例如废气和包括诸如NOX、SOX及二恶英的有害化学物质的有害气体被引入等离子体层6时，通过使用非平衡等离子体的分解处理，作业气体g就可能成为无害的。
日本专利公开No.2001-38138公开了一种包括蜂窝状结构的材料处理装置，其中包括在一个绝缘体内形成的多个彼此平行的允许气体通过其中的通孔；产生放电等离子体的电极和用于施加电压使电极产生放电等离子体的电源。可以用这样一种方式修改该材料处理装置，使得形成的通孔与电极平行，或者垂直于电极形成通孔。此外，将电极设计成具有各种形状，例如圆筒形、平板形和线形。
由于能量效率低、产生不期望的中间产品和分解处理效率低，常规的气体处理装置存在各种问题。
特别地，由于需要高压脉冲发生器来产生具有激增的脉冲，脉冲流光放电需要相对高的成本并且是不实用的。
为了提高分解处理的效率，可以提供使用光催化剂例如二氧化钛和使用例如铝的吸附剂物质；然而，通常不能提供作为催化剂和吸附剂两者都具有高效率的物质。由于不能抑制氮氧化物(NOX)的产生，因此使用光催化剂例如二氧化钛的光点放电(或者填充床型放电)具有很多问题。因此，前述的问题还没有解决。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种以相对低的成本使用由放电电极产生的非平衡等离子体进行气体处理的装置。
适合于本实用新型的气体处理装置的表面放电电极包括一个接地电极、一个绝缘体和多个表面电极，其中将多个光催化剂构件布置在非平衡等离子体区域中，每个光催化剂构件包括光催化剂、固态物质和另一种催化剂。
如上所述，将电压施加在接地电极和表面电极之间，然后将作业气体引入非平衡等离子体区域，利用非平衡等离子体和由非平衡等离子体激发的光催化剂分解作业气体。这样能够提高对作业气体的分解效率。
表面放电电极设计为将绝缘体紧密地连接在圆筒形的接地电极的内圆周壁面上，表面电极由螺旋形线圈构成，该螺旋形线圈沿绝缘体的内圆周壁以和‘圆筒形’接地电极同轴的方式布置。或者，接地电极包围在绝缘体中，并将一对表面电极彼此相对布置，以便将该绝缘体紧紧夹持在其间。
由于将光催化剂构件充分地布置并保持在非平衡等离子体区域中，由于非平衡等离子体和由非平衡等离子体激发的光催化剂的共同作用，能够有效地分解引入到该非平衡等离子体的作业气体；因此，能够提高作业气体的分解效率。
此外，在本实用新型的气体处理装置中能够布置多个表面放电电极，每个表面放电电极具有在厚度方向形成的可从其中穿过的多个通孔，使电极之间具有指定的间隔，每个间隔内填充多个光催化剂构件。这里，作业气体穿过表面放电电极的通孔，然后与光催化剂构件接触，通过非平衡等离子体和由非平衡等离子体激发的光催化剂的共同作用，有效地分解作业气体；因此，能够进一步提高作业气体的分解效率。
本实用新型的气体处理装置的特征在于将多个光催化剂构件布置在处理气体被引入和进行分解的非平衡等离子体区域中，每个光催化剂构件包括光催化剂、固态物质(不含光催化剂)和另一种催化剂(不含光催化剂)。
本实用新型仅仅通过布置多个光催化剂构件，就能够容易地实现，其中每个光催化剂构件包括光催化剂、固态物质和另一种催化剂；因此，本实用新型的气体处理装置不需要例如高压脉冲发生器的昂贵设备，从而能够容易地降低废气分解的成本。
附图说明
参考下面的附图，将更加详细地描述本实用新型的这些和其它目的、方面以及实施方案，附图中：
图1示意性地给出了根据本实用新型第一实施方案在气体处理装置中使用的表面放电电极的结构；
图2示意性地给出了根据本实用新型第二实施方案在气体处理装置中使用的表面放电电极的结构；
图3示意性地给出了在第二实施方案中使用的适合于表面放电电极的变型结构；
图4是一个截面图，其表示根据本实用新型第三实施方案的气体处理装置的主要部件；
图5A是一个平面视图，其表示适合于第三实施方案表面放电电极的主要部件的布置；
图5B是在图5A中所示的表面放电电极的前视图；
图5C是沿着图5B中C-C线的截面图；
图5D是与电源连接的表面放电电极的前视图；
图6是一个截面图，其表示用于检验和评估在第一至第三实施方案中使用的光催化剂的特性的检验设备的主要部件；
图7是在光催化剂的特性评估中苯(C6H6)的浓度随时间变化的曲线图；
图8是在光催化剂的特性评估中一氧化碳(CO)的浓度随时间变化的曲线图；
图9是在光催化剂的特性评估中二氧化碳(CO2)的浓度随时间变化的曲线图；
图10是在光催化剂的特性评估中一氧化二氮(N2O)的浓度随时间变化的曲线图；
图11是在光催化剂的特性评估中臭氧(O3)的浓度随时间变化的曲线图；
图12示意性地给出了通常已知的表面放电电极；以及
图13是一个截面图，它示意性地给出了在图12中表示的表面放电电极的操作。
具体实施方式
下面将参考附图以示例方式进一步详细描述本实用新型。
1.第一实施方案
图1示意性地给出了根据本实用新型第一实施方案在气体处理装置中使用的表面放电电极的结构。
如图1所示，表面放电电极11大体形成为如盘形的平板电极，其中它包括薄盘形接地电极12、包含接地电极12的厚盘形绝缘体13、在绝缘体13的上表面(或者主要表面)13a上形成的多个螺旋形表面电极14和多个光催化剂构件15，每个光催化剂构件包含光催化剂和固态物质(不含光催化剂)，并且在非平衡等离子体区域R布置这些光催化剂构件，其中通过导线16将接地电极12和表面电极14与电源17连接。
上述表面电极11在其外形和尺寸上没有必须的限制，可以根据对作业气体的类型、数量和流动速度的考虑，适当地进行确定。
接地电极12形成为如盘的平面平板电极，该电极大体上布置在绝缘体13的中心，其中接地电极的厚度范围从0.1mm到1mm。
接地电极12由例如铜、不锈钢、钨、银和钛的导电且耐热的材料组成。
绝缘体13形成为矩形形状的平板，其厚度范围从1.0mm到5.0mm。
绝缘体13由例如玻璃、氧化铝、石英、钛酸钡和氧化钛的无机绝缘材料组成。
表面电极14用作一个螺旋形平面平板电极，其以封闭状态与绝缘体13的上表面连接，并与接地电极12平行布置，其中表面电极的厚度范围从30μm到1.0mm。类似于接地电极12，表面电极14由例如铜、不锈钢、钨、银和钛的导电材料组成。
光催化剂构件15包含光催化剂、固态物质(不含光催化剂)和另一种催化剂(不含光催化剂)。每个光催化剂构件15在形状上不必限制，其中优选的是使用粒状粉末，其中将光催化剂、固态物质和另一种催化剂混合并使其成为粒状，以及使用颗粒(pellet)，其中将光催化剂、固态物质和另一种催化剂混合并制粒。
任何类型的导致光催化剂反应的光催化剂都能够用作光催化剂构件15。例如，可以使用二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、硒化镉(CdSe)、砷化镓(GaAs)和钛酸锶(SrTiO3)。特别地，优选的是使用二氧化钛(TiO2)，该二氧化钛引起紫外线和可见光辐射的反应。
优选的是使用二氧化钛(TiO2)的细粒，其平均粒径范围从5nm到300nm，其粒度范围从3nm到500nm。
当平均粒径小于5nm时，容积系数(或松密度)变得较小，在压力成型中加剧了容积亏损，其中难以保持由细粒形成的指定形状。当平均粒径大于300nm时，细粒的表面积减小从而导致光活性降低。
为了提高分解特性，优选的是二氧化钛(TiO2)的细粒可支持(support)选自银、金、铈、钴、铬、铜、铁、锂、镍、锰、钼、钯、铂、铑、钒、钨和锌中的一种或两种或多种成分。
在上文中，可以独立地提供光催化剂，或者该光催化剂由另一种催化剂支持。
优选的是固态物质由具有加固功能的材料组成，该材料选自吸附多孔物质、介电物质、粘土物质和合成树脂中的一种或两种或多种成分。
优选的是吸附多孔物质具有200m2/g或更大的比表面积，并包括选自HY沸石、HX沸石、H丝光沸石、石英氧化铝和金属硅酸盐中的一种或两种或多种成分。
或者，吸附性多孔物质具有从10m2/g到750m2/g的比表面积，并包括选自石英氧化铝、沸石、硅胶、氧化锆和氧化钛中的一种或两种或多种成分。
优选的介电物质由钛酸钡(BaTiO3)、钛酸锶(SrTiO3)等等组成。优选的是粘土物质由例如滑石的硅酸镁或者例如蒙脱石的斯密达(smectite)组成。至于合成树脂，优选的是使用聚四氟乙烯(PTFE)等等。
优选的是催化剂(包含光催化剂)包括选自银、金、铈、钴、铬、铜、铁、锂、镍、锰、钼、钯、铂、铑、钒、钨和锌中的一种或两种或多种成分。
或者，由比表面积为10m2/g或更大的所述催化剂载体组成该催化剂，其中该催化剂由承载5％重量百分比的或者更少的选自银、金、铈、钴、铬、铜、铁、锂、镍、锰、钼、钯、铂、铑、钒、钨和锌中的一种成分或两种或多种成分的氧化铝或堇青石组成。
特别地，对于在光催化剂构件15中的光催化剂(L)、固态物质(S)和催化剂(C)之间形成的重量比没有规定。这里，光催化剂(L)的重量比通常的范围是从10w/w％到80w/w％，更优选地，从40w/w％到80w/w％。
这是因为当重量比小于10w/w％时，光催化剂的作用减小，而当重量比大于80w/w％时，成型制品的强度减小了。
按如下步骤制成所述光催化剂构件15：
(a)光催化剂的粒状粉末
首先，配平具有指定平均粒径的光催化剂的细粒和固态物质的细粒，得到指定的组成成分，然后使用干或湿球磨机等使其混合在一起，由此制成混合粉末。
(b)光催化剂的颗粒
将指定量的混合粉末填充到金属模件中；然后对金属模件施加指定的压力，从而得到细粒的压缩结构。
在大气、真空状态或惰性气氛中得到该压缩结构，其中施加的压力范围从500kg/cm2到6000kg/cm2，加压的时间从0.01秒到60秒，例如。
通过上述过程，可以形成包括光催化剂和固态物质的颗粒(或模状制品)。
这些颗粒在形状和表面电极14上的布置没有必须的限制。
接着，给出使用非平衡气体对作业气体g例如废气和包括诸如NOX、SOX和二恶英的有害化学物质的有害气体的分解装置的描述。
首先，利用导线16将接地电极12和表面电极14与电源17连接，由此启动电源18以在接地电极12和表面电极14之间提供电压，使得在表面电极14上的非平衡等离子体区域R中产生非平衡等离子体P。
然后，将作业气体g例如废气和包括诸如NOX、SOX和二恶英的有害化学物质的有害气体引入非平衡等离子体P，在此，作业气体g被非平衡等离子体P的能量直接分解，且被所述光催化剂构件15吸附。被所述光催化剂构件15吸附的作业气体g通过光催化剂分解，其中光催化剂是利用非平衡等离子体P的能量以及由非平衡等离子体P的光发射产生的紫外线辐射和可见光辐射所激发的。这里由非平衡等离子体P产生的臭氧可提高光催化剂的分解效率。
根据本实施方案使用表面放电电极11进行作业气体g的气体处理，作业气体g在表面放电电极11的表面和光催化剂构件15的表面的附近与非平衡等离子体P接触，从而能够增加作业气体g和非平衡等离子体P之间的接触面积，因此提高了接触效率。也就是说，非平衡等离子体P和光催化剂构件15都对分解作业气体g起作用，使得在高能电子以及包括在非平衡等离子体P中的自由基和包括在作业气体g例如NOX、SOX和二恶英的有害化学物质之间的化学反应可以非常有效地进行。这样，实现了对有害化学物质的有效分解。
如上所述，根据本实施方案的表面放电电极11的特征在于将包括光催化剂和固态物质的光催化剂构件15布置在表面电极14上的非平衡等离子体区域R中，使用非平衡等离子体P和包括在光催化剂构件15中由非平衡等离子体P激发的光催化剂对作业气体g进行分解。因此，能够提高对作业气体g的分解效率，并且能够增加作业气体g的分解数量。
此外，表面放电电极11具有简单的结构，且不需要昂贵的设备例如高压脉冲发生器；因此，能够减小作业气体g的总体分解成本。
根据本实施方案，使用非平衡等离子体P对作业气体g进行气体处理；由非平衡等离子体P和光催化剂构件15中非平衡等离子体P激发的光催化剂分解引入非平衡等离子体P的作业气体g；因此能够有效地分解包括在作业气体g中例如NOX、SOX和二恶英的有害化学物质。
2.第二实施方案
图2示意性地给出了根据本实用新型第二实施方案在气体处理装置中使用的表面放电电极的结构，其中用相同的附图标记表示与在图1中所示的第一实施方案相同的部件。
表面放电电极21包括一个由导电材料组成的管状(或圆筒形)接地电极22；由绝缘材料组成的管状(或圆筒形)绝缘体23；该绝缘体以封闭状态围绕接地电极22；和每一个都是条状的多个表面电极24，其以和接地电极22同轴的方式布置在绝缘体23的内圆周壁23a上；以及布置在表面电极24上的非平衡等离子体区域R中的光催化剂构件15(包括光催化剂和固态物质)。所有的表面电极24通过导线(未示出)与电源17连接。
接地电极22、绝缘体23和表面电极24在材料、组成、操作和特性方面大体上和在第一实施方案中使用的接地电极12、绝缘体13和表面电极14相同，但是它们在形状方面彼此稍有不同。
因此，第二实施方案的表面放电电极21能够具有与第一实施方案的表面放电电极11相同的效果。
以这样一种方式设计的第二实施方案使得接地电极22以封闭状态包含在绝缘体23中，但是可以将其修改成如图3所示，将绝缘体23布置在接地电极22的内部。
3.第三实施方案
图4是一个截面图，其表示根据本实用新型第三实施方案的气体处理装置的主要部件，其中用相同的附图标记表示与在图1中所示的第一实施方案相同的部件。
将气体处理装置31安装在一个排气管中，该排气管布置在用于处理一般性废料和工业废弃物的焚烧炉中，其中以使多个表面放电电极34阻挡废气在排气管35中流动的方式，在作业气体g的排气管35内部的非平衡等离子体区域R中布置这些表面放电电极34(图4示出了三组按照指定的电极间距平行布置的表面放电电极34)。在相邻布置的表面放电电极34之间的空间填充多个光催化剂构件15，每个光催化剂构件包括光催化剂和固态物质。表面放电电极34包括用作一个矩形薄平板电极的接地电极12、用作包含接地电极12的厚平板的绝缘体13和在绝缘体13的两侧上形成的多个表面电极32，其中在厚度方向形成有多个穿过表面放电电极34的通孔33。
表面电极32在材料和组成方面大体上和在第一实施方案中使用的表面电极14相同，但是它们在形状方面彼此略有不同。
正如在第三实施方案中所示，表面放电电极34的数量和形状没有必须的限制，而是考虑作业气体g的流量和流动速度的需要，适当地进行确定。随着表面放电电极34的数量增加，能够提高在作业气体g和非平衡等离子体之间建立的接触效率。因此，当装置处理相对大量的作业气体，以及必须减少处理时间时，优选的是增加表面放电电极34的数量。
在第三实施方案中，表面放电电极34布置成与排气管35的延长方向垂直，以便阻挡废气在排气管35中流动。当然，这种布置和表面放电电极34和排气管35之间形成的角度不必限制于在第三实施方案中采用的那些布置。优选地，表面放电电极34用作一个平面平板电极，其直径大体上与排气管35的内径匹配。
第三实施方案的特征在于将多个表面放电电极34布置在排气管35的内部，包含在作业气体g中没有被‘前面的’表面放电电极34完全分解的有害化学物质能够完全地由‘后面的’表面放电电极34分解，使得最终排到大气的废气不包含有害化学物质。
在上文中，优选的是相邻的表面放电电极34之间的距离等于或者小于非平衡等离子体区域R的宽度。如果该距离在非平衡等离子体区域R的宽度范围内，能够在作业气体g穿过表面放电电极34‘前面的’通孔33流向‘后面的’表面放电电极34时，能够有效地分解作业气体g。
以下，参考图5A至5D详细描述表面放电电极的结构，图5A至5D示出了用作在第三实施方案中使用的表面放电电极34的表面放电电极110，并且在此通过参考日本专利申请No.2002-95555(在日本公开的日本专利申请公开第No.2003-290623)并引入其内容。
图5A是一个平面视图，其表示表面放电电极110的主要部件的布置；图5B是表面放电电极110的前视图；图5C是沿着图5B中C-C线的截面图；以及图5D是与电源117连接的表面放电电极110的前视图。
表面放电电极110用作一个矩形的平面平板电极，其包括一个接地电极111、一个包含接地电极111的绝缘体112，和一对彼此平行布置的表面电极113，他们将接地电极111和绝缘体112紧密夹持在它们中间，在其中平行地形成多个通孔114，以便在垂直于表面电极113的方向穿过表面放电电极110。表面放电电极110的形状和数量不必限制为如图5A至5D所示出的，可以根据作业气体的流量和流动速度，适当地进行确定。此外，通孔114不必彼此平行地形成，并在表面电极113的垂直方向延伸；因此它们能够以倾斜于表面电极113的垂直方向的倾斜方式来形成。
接地电极111用作一个矩形的薄平板电极，并大体上与表面电极113平行地布置在绝缘体112的截面的中心，其中接地电极的厚度范围从0.05mm到1mm。接地电极111由选自铜、不锈钢、钨、银和钛的指定材料组成。绝缘体112用作一个矩形的厚平板电极，其中绝缘体的厚度范围从1mm到5mm。绝缘体112由氧化铝、玻璃、钛酸钡和氧化钛等的指定材料组成。
每个表面电极113用作一个矩形的薄平板电极，其中表面电极与绝缘体112的相对表面紧紧连接，并与接地电极111平行布置，其中表面电极的厚度范围从0.05mm到1mm。表面电极113由选自铜、不锈钢、钨、银和钛等的指定材料组成。如图5A所示。表面电极113具有网状结构，其中在网状物的各线之间形成的网眼115分别与通孔114匹配。也就是说，通孔114的开口没有被表面电极113所覆盖，而是分别由网眼115包围。网眼115的尺寸可根据通孔114的尺寸(或直径)适当确定。
通孔114的形状不必限制为如图5A所示的。优选的是通孔114具有圆形的开口，该开口可以减小在通孔中等离子体和气体的接触面积之间的差异。此外，优选的是通孔114的开口的直径范围从0.5mm到5mm。因为要求通孔114布置成大体上覆盖表面放电电极110的全部面积，通孔114的数量不必限制为如图5A所示的。此外，由于要求通孔114布置成大体上覆盖表面放电电极110的全部面积，通孔114的布置不必限制为如图5A至5C所示出的那样将通孔均匀地或者规则地布置在表面放电电极110中。
在表面放电电极110的实际应用中，接地电极111和表面电极113通过导线116与电源117连接。当电源117在接地电极111和表面电极113之间施加一个电压时，能够产生非平衡等离子体。实际上，在表面电极113的附近和通孔114沿其伸长的方向产生非平衡等离子体。换句话说，相对于表面放电电极110在三维方向产生非平衡等离子体，因此能够增加有助于形成非平衡等离子体的总面积。这里，在通孔114中沿着直径方向和伸长方向均匀地产生非平衡等离子体。因此，当前述的表面放电电极110用于有关废气和有害气体(例如作业气体)的气体处理时，能够在表面放电电极110的表面上和通孔114中建立作业气体和非平衡等离子体之间的良好接触。由于该作业气体和非平衡等离子体之间的总的接触面积的增加，因此能够提高在作业气体和非平衡等离子体之间建立的接触效率。为此，期望的化学反应可以有效地在包括在非平衡等离子体中的高能电子及自由基中，及包括在作业气体中的例如NOX、SOX和二恶英等的有害化学物质中进行；因此，能够有效地分解有害化学物质。
现在，回到如图4所示的第三实施方案，光催化剂构件15不必限制为前述的形状。优选地，光催化剂构件15的形状和尺寸可以确定为允许在排气管35内进行随机布置，从而导致排气管35内部形成湍流气流。例如，光催化剂构件15为圆片状、圆柱形、球形等等。
4.特性评估结果
以下，描述有关在第一至第三实施方案中使用的光催化剂的特性评估结果。
图6是一个截面图，其表示用于检验和评估光催化剂特性的检验设备的主要部件，其中附图标记41表示由石英玻璃制成的排气管；附图标记42表示螺旋形不锈钢制成的内部电极，该内部电极布置在排气管41的内壁；以及附图标记43表示由圆筒形铜板制成的外部电极，该外部电极以和内部电极42同轴的方式布置在排气管41的外部圆周，其中内部电极42和外部电极43通过导线44与电源45连接。
在图6的检验设备中，使用由内部电极42占居的区域作为非平衡等离子体区域R，其中随机地布置多个颗粒形的光催化剂构件46。
通过用导线44将内部电极42和外部电极43与电源45连接装配检验设备，其中当打开电源45时，在内部电极42和外部电极43之间施加一个电压，在内部电极42的内圆周壁的附近的非平衡等离子体区域R中产生非平衡等离子体。在这种状态下，当将作业气体引入非平衡等离子体区域R时，包括在光催化剂构件46中的光催化剂分解作业气体，光催化剂是由于非平衡等离子体的能量和由非平衡等离子体的光发射产生的紫外线辐射和可见光辐射而激发的，因此能够从排气管41的出口端排出已去除有害化学物质的气体。
以下参考图7至11详细描述由前述检验设备对光催化剂特性的评估结果。
这里，使用表面放电作为放电装置，电源产生24kHz的交流电压和3w的初级线圈功率。检验气体包括添加到空气(包括20v/v％的O2和80v/v％的N2)中的200ppm的苯(C6H6)，其中为此流动速度设置为200mL/min。由包括66％重量比的二氧化钛和34％重量比的聚四氟乙烯(PTFE)的颗粒作为光催化剂构件46。
图7-11是表示由图6的检验设备产生的光催化剂的特性评估结果的曲线图，其中图7示出了苯(C6H6)的浓度(ppm)；图8示出了一氧化碳(CO)的浓度(ppm)；图9示出了二氧化碳(CO2)的浓度(ppm)；图10示出了一氧化二氮(N2O)的浓度(ppm)；图11示出了臭氧(O3)的浓度(ppm)。在这些曲线图中，参考标记“A”表示有关颗粒吸附的吸附特性曲线；参考标记“B”表示当在颗粒吸附之后将等离子体引入时产生的特性曲线；参考标记“C”表示当将检验气体引入等离子体没有颗粒的吸附时产生的特性曲线；参考标记“D”表示当将检验气体引入等离子体没有使用颗粒时产生的特性曲线。
显然前述的特性评估结果显示出以下结论。
(1)由于只有吸附，苯(C6H6)的浓度随时间而减小。
也就是说，当在吸附之后将等离子体引入检验设备时，由于苯的解吸附作用在初始阶段出现一个顶点，最后苯的浓度从200ppm减小到15ppm。
当将等离子体引入检验设备而没有颗粒的吸附时，苯的消除率是92％。
在只使用等离子体进行检验的情况下，苯的消除率是76％。
通过使用颗粒，苯的消除率提高了17％。
(2)关于在检验中180分钟之后一氧化碳(CO)的浓度，特性曲线B显示为260ppm，特性曲线C显示为230ppm，特性曲线D显示为370ppm。
(3)关于在检验中180分钟之后二氧化碳(CO2)的浓度，特性曲线B显示为530ppm，特性曲线C显示为450ppm，特性曲线D显示为405ppm，
关于在上述情况(2)和(3)中的碳质量平衡，特性曲线B显示为71％，特性曲线C显示为60％，特性曲线D显示为85％，这里，也可以提高二氧化碳(CO2)的选择性。
(4)关于一氧化二氮(N2O)的浓度，特性曲线B-D每一个最终都显示为140ppm，其中可以在反应的初始阶段观察到其间的微小差异。顺便提及，测定中没有检测出氮氧化合物(NOX)。
(5)关于臭氧(O3)的浓度，特性曲线B-D每一个最终都显示为680ppm，其中可以在反应的初始阶段观察到其间的微小差异，
如前所述，本实用新型的特征在于通过非平衡等离子体和由非平衡等离子体激发的光催化剂使作业气体进行分解，因此能够有效地分解和消除例如NOX、SOX和二恶英的有害化学物质。由于本实用新型实现了对从一般性废料和工业废弃物的焚烧炉中排出的废气、从汽车排出的废气和其它包括有害化学物质的有害气体的有效分解，并使其无害，因此本实用新型在各个工业领域中具有显著的效果。
因为在不脱离本实用新型的范围或者主要特性的条件下，可以用几种形式实施本实用新型，因此本实用新型的实施方案是说明性的，不是限制性的，由于本实用新型的范围是由后附的权利要求书而不是在前面的说明书来限定，因此落入权利要求书的界限和范围内的所有变化，或者这些界限和范围内的等同物都应包含在权利要求书中。

Claims (6)

1.用于气体处理的表面放电电极，其特征在于：
一接地电极；
一绝缘体；
经由所述绝缘体相对于所述接地电极布置的多个表面电极；以及
每一个均包括光催化剂、固态物质和催化剂的多个光催化剂构件，所述多个光催化剂构件布置在一非平衡等离子体区域中。
2.根据权利要求1的表面放电电极，其特征在于所述接地电极具有其内部圆周壁被所述绝缘体覆盖的一圆筒体形状，并且其中所述表面电极由以与所述接地电极同轴的方式在所述绝缘体的一内部圆周壁上布置的螺旋形线圈所构成。
3.根据权利要求1的表面放电电极，其特征在于所述接地电极被所述绝缘体所包围，使得一对所述表面电极彼此相对地布置，从而紧密地保持在其间的所述绝缘体。
4.根据权利要求3的表面放电电极，其特征在于形成多个在厚度方向上穿透的通孔以允许处理气体从中穿过。
5.一种气体处理设备，包括至少一个表面放电电极，其特征在于所述表面放电电极包括一接地电极，一绝缘体，经由所述绝缘体相对于所述接地电极布置的多个表面电极，以及每一个均包括光催化剂、固态物质和催化剂的多个光催化剂构件，所述多个光催化剂构件布置在一非平衡等离子体区域中。
6.一种气体处理设备，其特征在于：
多个表面放电电极，每一个所述多个表面放电电极中均包括一接地电极，一包围所述接地电极的绝缘体以及彼此相对地布置从而紧密地保持在其间的所述绝缘体的一对表面电极，其中所述多个表面放电电极以其间为一指定间隔彼此平行地布置；
形成为在厚度方向上穿透所述每个表面放电电极的多个通孔；以及
每一个均包括光催化剂、固态物质和催化剂的多个光催化剂构件，并且所述多个光催化剂构件布置在形成于彼此相邻布置的所述表面放电电极之间的所述间隔中。
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