專利名稱：基于低溫等離子體與活性炭作用的廢氣處理裝置與方法
技術領域：
本發明屬于環境保護技術領域，尤其是指一種基于低溫等離子體催化與活性炭協 同作用的廢氣處理裝置和方法。
背景技術：
有機廢氣主要來自于工業生產過程和污染防治場所，主要包括噴漆廢氣、玩具與 制鞋車間廢氣等工業廢氣以及垃圾中轉站、污水處理廠、水果貯存庫等場產生的有機廢氣。 該有機廢水中含有苯系物、甲醛、乙烯等揮發性有機物(VOC)以及惡臭氣體成份，對環境質 量和人體健康造成了巨大的危害，其環境污染問題已引起各國政府及環保部門的高度重 視。國內外對于有機廢氣的處理方法主要有吸附(主要采用活性炭)、吸收、催化燃 燒、生物方法以及等離子體技術等。其中活性炭吸附、催化燃燒、生物方法是常用的處理方 式。對于有機廢氣的處理，其關鍵問題是如何實現良好的處理效果與較低的投資和運行費 用之間的統一，以及操作過程的簡單易行性。活性炭吸附的投資費用較低，并且處理效果 良好，是最常用的有機廢氣處理工程技術。但是，由于活性炭吸附飽和后需要再生，而目前 常用的熱再生等技術一般無法對活性炭進行原位再生，所以采用活性炭吸附的運行費用較 高，且操作過程復雜。生物處理方法投資與運行費用均較低，但運行操作復雜，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再脫附燃燒的過程，設備體積較 大，貴金屬催化劑價格高，一次投資大等問題。近年來，采用低溫等離子體技術處理有機廢氣越來越受到業界的關注，該技術處 理效果較好，運行費用低，操作管理簡便，占地少。不過采用低溫等離子體技術處理有機廢 氣的工程投資較高，而且脈沖放電過程中處理后廢氣中污染物濃度瞬時變化較大，處理效 果的穩定性不足，另外還會產生臭氧，造成二次污染，顯然不利于實際應用。

發明內容
本發明針對上述現有技術所存在之不足，主要目的在于提供一種基于低溫等離子 體催化與活性炭協同作用的廢氣處理裝置和方法，可有效地解決活性炭再生操作復雜，運 行費用高以及低溫等離子體技術處理效果瞬時波動大且有二次污染之問題。為實現上述之目的，本發明采取如下技術方案—種基于低溫等離子體與活性炭的廢氣處理裝置，包括依次連接的低溫等離子體催化模塊、活性炭模塊、風機；該低溫等離子體催化模塊在放電過程激發催化劑的活性，以 降解有機廢氣污染物，同時對活性炭模塊進行原位再生。所述低溫等離子體催化模塊與活性炭模塊緊密相連并且一體式組裝于同一腔室中。所述低溫等離子體催化模塊采用流光放電低溫等離子體發生器，該發生器包括高壓脈沖電源以及金屬制成針狀放電正極和板狀負極，該板狀負極上負載有催化劑。
所述板狀負極上的催化劑采用納米催化材料或者含Pd、Pt、Ag的貴金屬催化劑。所述活性炭模塊采用顆粒活性炭、粉末活性炭、或活性炭纖維。所述風機與活性炭模塊是一體式組裝或者通過管道連接。所述低溫等離子體催化模塊的進氣端一體式組裝或者通過管道連接有一對廢氣預處理的除塵模塊。所述除塵模塊采用布袋除塵器、靜電除塵或重力除塵。一種基于低溫等離子體催化與活性炭協同作用的廢氣處理方法，其中，廢氣在風 機的抽吸作用下，依次經過低溫等離子體催化模塊、活性炭模塊，最后排入大氣；該低溫等 離子體催化模塊在放電過程激發催化劑的活性，以達到降解有機廢氣污染物，同時對活性 炭模塊進行原位再生。進一步所述低溫等離子體催化模塊采用流光放電低溫等離子體發生 器，該發生器包括高壓脈沖電源以及金屬制成針狀放電正極和板狀負極，所述催化劑負載 于該板狀負極上，在高壓脈沖電源開啟后，正極進行放電，使負極上的催化劑活性被激發。本發明優點在于將低溫等離子體與催化降解、活性炭吸附結合，協同處理有機廢 氣；利用低溫等離子體所產生的高能電子、離子、自由基(如0、0H、H)等高能粒子，首先可 以對有機廢氣進行直接降解；其次流光放電低溫等離子體發生器放電過程所產生的紫外光 和高能粒子可以激發催化劑的活性，降解有機廢氣污染物；并且低溫等離子體催化可以對 活性炭進行原位再生。采用催化劑可以充分利用低溫等離子體發生器放電過程所產生的紫 外光和高能粒子，顯著提高低溫等離子體對廢氣污染物的降解能力；利用活性炭的吸附能 力，一方面對低溫等離子體處理后的殘余廢氣進行深度凈化，保證處理效果，另一方面消除 低溫等離子體所產生的臭氧及高能粒子對大氣質量的影響。三者有機結合，協同作用處理 有機廢氣，可以取得高處理效率、無需活性炭異位再生、一次投資和運行費用低、操作簡便、 無二次污染等效果。本發明可以廣泛用于處理工業生產車間、垃圾中轉站、污水處理廠、水 果貯存庫等場所產生的有機廢氣。


圖1為本發明的低溫等離子體催化與活性炭協同處理廢氣裝置的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步描述。實施例1 如圖1所示，一種基于低溫等離子體與活性炭的廢氣處理裝置，包括依次連接的 塵模塊1、低溫等離子體催化模塊2、活性炭模塊3、風機4，其中(1)該除塵模塊1是采用簡易布袋除塵器，當然也可以采用靜電除塵或重力除 塵；該低溫等離子體催化模塊2采用流光放電等離子體發生器，其配有高壓脈沖電源21、 放電正極以及負極，該放電正極和負極由鋼板制成，該正極、負極分別采用針和板結構，負 極板上負載含Pd的貴金屬(也可以是Pt或Ag等)催化劑，該高壓脈沖電源21的脈沖 頻率為f = 33kHz，脈沖峰值電壓U = 15kY ；活性炭模塊3采用顆粒活性炭填充床(直徑 0. 07-0. 12mm)。除塵模塊1、低溫等離子體催化模塊2和活性炭模塊3三者緊密相連并一體 式組裝。
(2)采用模擬含甲苯的噴漆廢氣，進口質量濃度為160mg/m3，氣體流量控制在 300-1000m3/h。(3)打開低溫等離體子體和風機電源開關后，廢氣在風機4的抽吸作用下，依次經 過除塵模塊1、低溫等離子體催化模塊2、活性炭模塊3，最后經風機4排入大氣中。氣體在 反應器中的停留時間約為2s，在流光放電低溫等離子體發生器放電過程所產生的紫外光和 高能粒子可以激發負極上所含Pd的貴金屬之催化劑的活性，以降解有機廢氣污染物；同時 低溫等離子體催化可以對活性炭進行原位再生。(4)經檢測，在風機4出口處取樣分析殘余甲苯濃度，測得8h內殘余甲苯濃度基本 低于10mg/m3，去除率在90%以上。實施例2 (1)本實施例與實施例1不同之處在于不采用除塵模塊以及負極上所負載的催化 劑不同；具體如下在低溫等離子體催化模塊采用流光放電等離子體，放電正極和負極由 鋼板制成，分別采用針和板結構，負極板上負載含納米二氧化鈦催化劑(也可以采用其它 納米催化材料)，其中，低溫等離子體催化模塊中高壓脈沖電源的脈沖頻率為f = 50kHz，脈 沖峰值電壓U = 20kV ；活性炭模塊采用活性炭纖維填充床(ν = 0. 3m/s,活性炭裝填厚度 0. 2m)。低溫等離子體催化模塊和活性炭模塊緊密相連并一體式組裝。(2)采用模擬甲醛揮發廢氣，進口質量濃度為120mg/m3，氣體流量控制在 300-500m3/h。(3)打開低溫等離體子體和風機電源開關后，廢氣在風機的抽吸作用下，依次經過 除塵模塊、低溫等離子體催化模塊、活性炭模塊，最后經風機排入大氣中。氣體在反應器中 的停留時間約為Is。(4)在風機出口處取樣分析殘余甲醛濃度，測得8h內殘余甲醛濃度基本低于5mg/ m3，去除率在95%以上。從上述兩實施例可以得知，本發明采用低溫等離子體催化和活性炭協同處理廢 氣，其中采用風機抽吸廢氣，廢氣依次經過低溫等離子體催化模塊、活性炭模塊，最后排入 大氣。廢氣經過除塵、低溫等離子體催化降解、活性炭吸附等過程，充分凈化，達標排放。通 過低溫等離子體催化與活性炭的協同作用處理廢氣，不僅可以保證低溫等離子體催化模塊 放電間隙未降解廢氣成份的充分凈化，而且可以充分利用低溫等離子體催化降低活性炭吸 附負荷，延長活性炭的使用周期，甚至可以實現活性炭的原位再生。采用低溫等離子體催化 和活性炭聯合處理廢氣，可以減少等離子模塊數量，同時減少活性炭的裝填量，這樣就相對 減少了一次投資和運行成本，得到更好的效果。該發明廢氣凈化效果良好且穩定，一次投資 低，運行費用低。以上所述，僅是本發明較佳實施例而已，并非對本發明的技術范圍作任何限制，故 凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何細微修改、等同變化與修飾，均仍屬 于本發明技術方案的范圍內。
權利要求
一種基于低溫等離子體與活性炭的廢氣處理裝置，其特征在于包括依次連接的低溫等離子體催化模塊、活性炭模塊、風機；該低溫等離子體催化模塊在放電過程激發催化劑的活性，以降解有機廢氣污染物，同時對活性炭模塊進行原位再生。
2.根據權利要求1所述基于低溫等離子體與活性炭的廢氣處理裝置，其特征在于所 述低溫等離子體催化模塊與活性炭模塊緊密相連并且一體式組裝于同一腔室中。
3.根據權利要求1或2所述基于低溫等離子體與活性炭的廢氣處理裝置，其特征在于 所述低溫等離子體催化模塊采用流光放電低溫等離子體發生器，該發生器包括高壓脈沖電 源以及金屬制成針狀放電正極和板狀負極，該板狀負極上負載有催化劑。
4.根據權利要求3所述基于低溫等離子體與活性炭的廢氣處理裝置，其特征在于所 述板狀負極上的催化劑采用納米催化材料或者含Pd、Pt或Ag的貴金屬催化劑。
5.根據權利要求1所述基于低溫等離子體與活性炭的廢氣處理裝置，其特征在于所 述活性炭模塊采用顆粒活性炭、粉末活性炭、或活性炭纖維。
6.根據權利要求1所述基于低溫等離子體與活性炭的廢氣處理裝置，其特征在于所 述風機與活性炭模塊是一體式組裝或者通過管道連接。
7.根據權利要求1所述基于低溫等離子體與活性炭的廢氣處理裝置，其特征在于所 述低溫等離子體催化模塊的進氣端一體式組裝或者通過管道連接有一對廢氣預處理的除 塵模塊。
8.根據權利要求6所述基于低溫等離子體與活性炭的廢氣處理裝置，其特征在于所 述除塵模塊采用布袋除塵器、靜電除塵或重力除塵。
9.一種基于低溫等離子體催化與活性炭協同作用的廢氣處理方法，其特征在于廢氣 在風機的抽吸作用下，依次經過低溫等離子體催化模塊、活性炭模塊，最后排入大氣；其中 該低溫等離子體催化模塊在放電過程激發催化劑的活性，以達到降解有機廢氣污染物，同 時對活性炭模塊進行原位再生。
10.根據權利要求9所述基于低溫等離子體催化與活性炭協同作用的廢氣處理方法， 其特征在于所述低溫等離子體催化模塊采用流光放電低溫等離子體發生器，該發生器包 括高壓脈沖電源以及金屬制成針狀放電正極和板狀負極，所述催化劑負載于該板狀負極 上，在高壓脈沖電源開啟后，正極進行放電，使負極上的催化劑活性被激發。
全文摘要
本發明提供一種基于低溫等離子體催化與活性炭協同作用的廢氣處理裝置和方法，該裝置主要由低溫等離子體催化模塊、活性炭模塊、風機組成，其處理方法是采用風機抽吸廢氣，廢氣依次經過低溫等離子體催化模塊、活性炭模塊，最后排入大氣。廢氣經過除塵、低溫等離子體催化降解、活性炭吸附等過程，充分凈化，達標排放；本發明不僅可以保證低溫等離子體催化模塊放電間隙未降解廢氣成份的充分凈化，而且可以充分利用低溫等離子體催化降低活性炭吸附負荷，延長活性炭的使用周期，甚至可以實現活性炭的原位再生。并且還可以減少等離子模塊數量，減少活性炭的裝填量，這樣就相對減少了一次投資和運行成本，廢氣凈化效果良好且穩定，一次投資低，運行費用低。
文檔編號B01D53/72GK101797476SQ20101012493
公開日2010年8月11日 申請日期2010年3月12日 優先權日2010年3月12日
發明者呂斯濠, 孫新成, 范洪波, 黎效崇 申請人:東莞市環順環保器材有限公司;東莞理工學院