一種低溫等離子體協(xié)同催化治理有機廢氣的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境工程與等離子體科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說涉及一種低溫等離子體協(xié)同催化治理有機廢氣的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展、工業(yè)化進程的不斷加快，環(huán)境和能源問題日益受到人們的關(guān)注。大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)以及人們?nèi)粘Ｉ畹呐欧?，會產(chǎn)生大量不同程度的有機廢氣，對人類的生存環(huán)境造成了嚴重的威脅。目前，大部分工業(yè)有機廢氣具有低濃度、大風(fēng)量、多組分等特點，傳統(tǒng)的治理工藝已經(jīng)不能達到治理要求。
[0003]傳統(tǒng)的治理方法包括吸收法、吸附法、冷凝法和生物法?；钚蕴课降耐顿Y費用較低，并且處理效果好，是最常用的有機廢氣處理工程技術(shù)。但是由于活性炭吸附飽和后需要再生，所以采用活性炭吸附的運行費用較高，且操作過程復(fù)雜。生物處理方法投資與運行費用均較低，但運行操作復(fù)雜，占地面積大，存在二次污染的可能性。催化燃燒方法存在著吸附濃縮一一再脫附燃燒的過程，設(shè)備體積較大，催化劑價格高，一次投資大等問題。
[0004]近年來，低溫等離子體技術(shù)已經(jīng)引起越來越多的關(guān)注，等離子體被稱作除固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)之外的第四種物質(zhì)存在形態(tài)，是由電子、離子、自由基和中性粒子組成的，整體保持電中性。在低溫等離子體內(nèi)，有大量的高能電子及高能電子產(chǎn)生的.0、.0H等活性粒子，然后引發(fā)一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)反應(yīng)，使復(fù)雜的大分子污染物轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵蔚男》肿游镔|(zhì)，或使有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒無害或低毒低害物質(zhì)，從而使污染物得以降解去除。低溫等離子體技術(shù)具有工藝簡單、處理流程短、投資少、占地小、去除率高、運行費用低(主要表現(xiàn)為電費)、適用范圍廣等特點。
[0005]利用低溫等離子體處理有機廢氣和惡臭廢氣時，也還存在一些問題:1、在較低放電電壓下，對一些結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的有機廢氣去除效率不高;2、污染氣體停留時間短;3、等離子體在凈化過程中可產(chǎn)生毒性更高的中間產(chǎn)物或者是是比原分子更難降解的中間產(chǎn)物，存在氧化不完全和臭氧殘留導(dǎo)致二次污染的問題。
[0006]針對上述單一等離子體處理技術(shù)的不足，我們提出了等離子體協(xié)同催化吸附技術(shù)。本發(fā)明是等離子體、催化和吸附三大技術(shù)的優(yōu)勢疊加、劣勢互補的高效去除有機廢氣技術(shù)。本發(fā)明的目的是提供一種低溫等離子體和催化劑聯(lián)合去除有機廢氣集成技術(shù)和應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對目前工業(yè)有機廢氣中低濃度、大氣量、成分復(fù)雜的有機廢氣的處理，提供一種低溫等離子體協(xié)同催化吸附技術(shù)治理有機廢氣方法。
[0008]為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:一種低溫等離子體協(xié)同催化治理有機廢氣的方法，其治理步驟如下:
[0009]I)預(yù)處理
[0010]將待處理有機廢氣進行預(yù)處理，利用水冷、過濾方式對有機廢氣進行降溫、除塵、除濕處理；
[0011]2)低溫等離子體協(xié)同催化反應(yīng)
[0012]將步驟I預(yù)處理后的有機廢氣送入低溫等離子體協(xié)同催化區(qū)域，利用低溫等離子體協(xié)同催化作用把有機廢氣進行分解，生成無害小分子；
[0013]3)吸附反應(yīng)
[0014]將步驟2低溫等離子體協(xié)同催化區(qū)域處理后的氣體送入吸附反應(yīng)區(qū)，利用吸附劑吸附未完全反應(yīng)的有機分子和高能分子，使有機分子進一步氧化分解；
[0015]4)達標(biāo)排放
[0016]將步驟3分解氧化后的無污染的氣體通過排放塔排放。
[0017]進一步地，所述步驟3的吸附反應(yīng)區(qū)采用吸附劑作為基體，所述吸附劑采用蜂窩狀模塊化結(jié)構(gòu)，所述吸附劑材質(zhì)為活性炭、活性氧化鋁、分子篩和硅膠的一種或幾種。
[0018]進一步地，所述步驟I的工作溫度< 60°C，工作相對濕度< 80%，其中步驟I中無凝結(jié)水，灰塵直徑5 0.1mmο
[0019]進一步地，所述步驟I的預(yù)處理系統(tǒng)包括降溫處理、除塵處理和除濕處理。
[0020]一種低溫等離子體協(xié)同催化治理有機廢氣的方法，包括依次設(shè)置的預(yù)處理裝置、低溫等離子體協(xié)同催化裝置、吸附反應(yīng)裝置和引風(fēng)機，所述引風(fēng)機的出氣端設(shè)置排放塔。
[0021]進一步地，所述低溫等離子體協(xié)同催化裝置包括有殼體，所述殼體的底端設(shè)置支撐腳，所述殼體的一端設(shè)置進風(fēng)口，所述殼體內(nèi)設(shè)置低溫等離子體協(xié)同催化放電區(qū)，所述殼體的另一端設(shè)置出風(fēng)口，所述殼體的側(cè)壁設(shè)置安裝口。
[0022]進一步地，所述低溫等離子體協(xié)同催化區(qū)域是低溫等離子體發(fā)生裝置和催化劑集成一體，所述低溫等離子體的發(fā)生模式采用雙介質(zhì)阻擋放電模式，所述催化劑載體固定在低溫等離子體放電區(qū)。
[0023]進一步地，所述的低溫等離子體協(xié)同催化裝置采用柵狀放電結(jié)構(gòu)，所述柵狀放電結(jié)構(gòu)垂直擺放在有機廢氣進入通道，所述放電電源采用高壓高頻放電電源，所述催化劑為貴金屬。
[0024]進一步地，所述的高壓高頻放電電源輸入電源為220VAC、50Hz，其輸出高壓交流電源電壓峰值為10kV，高壓變壓器包括油浸變壓器和干式變壓器。
[0025]進一步地，所述的柵狀放電結(jié)構(gòu)是一個標(biāo)準(zhǔn)的放電模塊，根據(jù)處理廢氣的種類、風(fēng)量、濃度等參數(shù)確定放電模塊數(shù)量，擺放層數(shù)等。
[0026]本發(fā)明的技術(shù)特點和效果為:
[0027]I)本發(fā)明將催化劑放在等離子體放電區(qū)域內(nèi)，后端又做了吸附處理階段。避免了單純等離子體或者吸附系統(tǒng)對于有機廢氣治理的不夠充分和吸收不完全的問題。大大提高了廢氣治理的效果。
[0028]2)本發(fā)明采用的技術(shù)和裝置適用于低濃度、大氣量、成分復(fù)雜的有機廢氣的處理。
[0029]3)可以在常溫下進行反應(yīng)，不需要增加燃燒和升溫裝置。
[0030]4)催化劑在低溫等離子體中間起到降低了反應(yīng)活化能的作用，并提供了一個反應(yīng)空間，使得活性物質(zhì)和有機物分子快速反應(yīng)。后端添加一個吸附反應(yīng)區(qū)，使得未反應(yīng)完全的物質(zhì)繼續(xù)反應(yīng)，處理的更加完全，不會產(chǎn)生二次污染。
[0031]且本發(fā)明不是把幾種技術(shù)簡單的集成，而是通過協(xié)同的方式，一般的，在同樣處理效率情況下，其能耗是低溫等離子體技術(shù)70%。對難降解的有機分子，同樣功率、溫度、壓力等條件下，本發(fā)明的降解效率更優(yōu)，例如對于甲苯處理，只通過低溫等離子體技術(shù)處理，降解效率能達到70%，同樣的放電功率，本發(fā)明降解效率可以達到95%。
【附圖說明】
[0032]圖1是本發(fā)明的流程圖。
[0033]圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖3為低溫等離子體協(xié)同催化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]其中，1、預(yù)處理系統(tǒng);2、低溫等離子體協(xié)同催化裝置;3、吸附反應(yīng)裝置;4、引風(fēng)機；
5、排放塔;6、進風(fēng)口； 7、裝置殼體;8、安裝口； 9、低溫等離子體協(xié)同催化放電區(qū)；10、出風(fēng)口；
11、裝置支撐腳。
【具體實施方式】
[0036]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0037]請參照圖1-圖3，本發(fā)明提供一種低溫等離子體協(xié)同催化治理有機廢氣的方法，
[0038]首先，預(yù)處理
[0039]將待處理有機廢氣進行預(yù)處理，利用水冷、過濾方式對有機廢氣進行降溫、除塵、除濕處理；
[0040]其次，低溫等離子體協(xié)同催化反應(yīng)
[0041]將預(yù)處理后的有機廢氣送入低溫等離子體協(xié)同催化區(qū)域，利用低溫等離子體協(xié)同催化作用把有機廢氣進行分解，生成無害小分子；
[0042]再次，吸附反應(yīng)
[0043]將低溫等離子體協(xié)同催化區(qū)域處理后的氣體送入吸附反應(yīng)區(qū)，利用吸附劑吸附未完全反應(yīng)的有機分子和高能分子，使有機分子進一步氧化分解；
[0044]最后達標(biāo)排放
[0045]將分解氧化后的無污染的氣體通過排放塔排放。
[0046]步驟3的吸附反應(yīng)區(qū)采用吸附劑作為基體，吸附劑采用蜂窩狀模塊化結(jié)構(gòu)，吸附劑材質(zhì)為活性炭、活性氧化鋁、分子篩和硅膠的一種或幾種。
[0047]步驟I的預(yù)處理系統(tǒng)包括降溫處理、除塵處理和除濕處理。
[0048]請參照圖1-圖3，優(yōu)選地，包括依次設(shè)置的預(yù)處理裝置1、低溫等離子體協(xié)同催化裝置2