一种氟改性低温等离子体催化反应装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于气体污染物处理技术领域。
【背景技术】
[0002]随着雾霾天气的频发，给人们的生活带来不便，更对人们的健康造成极大的危害，如何治理雾霾天气引起了人们的极大关注。挥发性有机物是城市大气污染物细粒子的重要前体物，加剧雾霾天气的出现，因此对挥发性有机物的控制迫在眉睫。挥发性有机物(VOCs)是工业生产中最常见的排放污染物，VOCs的危害主要有以下几个方面:(I)大多数VOCs有异味且有毒，VOCs中的许多物质有致癌、致畸、致突变性，这些物质干扰人体内分泌系统，具有遗传毒性及引起“雌性化”的严重后果，对环境安全和人类生存繁衍构成威胁；(2)在光线的照射下，许多VOCs很容易与一些氧化剂发生光化学反应，生成光化学烟雾，危害人体健康，影响农作物生长；(3)某些卤代烃可能会导致臭氧层的破坏，如氯氟碳化物(CFCs)和氯氟烃；(4)很多VOCs属于易燃、易爆类化合物，给企业生产造成较大隐患。为此，西方国家颁布法令对VOCs的排放进行管制，制定了有机废气排放控制标准，同时，针对VOCs的控制技术的研宄也逐步成为热点。
[0003]专利200410014135.X公开了一种处理挥发性有机物的低温等离子体技术，通过高压放电的方法实现污染物的去除，但需要消耗一定的能量。专利200410014133.0公开了低温等离子体处理工业废气中H2S和C2S的方法，可使H2S和C2S转化为无臭低毒的S02。在实际应用中，单独使用低温等离子体技术处理有机物效果不理想而且存在副产物生成和能耗较高等问题。由于低温等离子体和催化联用技术比单独低温等离子体技术更具应用前景，近年来已成为国内外该领域的研宄前沿和热点。低温等离子体协同催化技术虽然具有处理效率高、适用范围广等优点。在等离子体反应体系中引入适当的催化剂，可以选择性地与中间副产物发生反应，从而有效控制反应产物的生成与分布，进一步提高能量效率。在本实用新型中所采用的氟改性等离子体催化反应装置可提高污染物去除率。
【发明内容】
[0004]本实用新型是将电晕放电和介质阻挡放电相结合的反应器产生等离子体来降解气态污染物。在反应器内添加有氟改性等离子体催化材料，可有效提高污染物去除效率。
[0005]催化反应装置结构如图1所示，包括气体进口 1、气体出口 2、催化反应器3、反应器两端绝缘片4、内电极5、外电极6、催化材料7、多孔板8，电源。
[0006]气体进口和出口位于催化反应器两端；催化反应器两端设有绝缘片，绝缘片中心位置开有孔用于穿入内电极；外电极缠绕在催化反应器外壁，催化反应器接地；催化材料为氟改性后的Y-Al2O3球体颗粒，放置于催化反应器内；为防止催化材料移动，在催化反应器内催化材料两侧用多孔板加以阻挡，多孔板上开孔均匀分布。
[0007]本实用新型优点在于:
[0008]1、本实用新型制作简单，操作简单，因此易于推广产业化和市场化。
[0009]2、装置中催化剂使用简单，直接填充到反应区即可，这种反应器可有效降低了反应器处理污染物的单位能耗，而且结构简单，适用性强。
【附图说明】
[0010]图1是本实用新型提供的催化反应装置结构图，包括气体进口 1、气体出口 2、催化反应器3、反应器两端绝缘片4、内电极5、外电极6、催化材料7、多孔板8，高压电源9。
[0011]图2本实用新型多孔板结构图。
[0012]图3本实用新型提供的催化反应装置与空管对于甲苯去除效率对比图。
【具体实施方式】
[0013]本实用新型并不限于本文中所阐述的实施方案。相反，公开这些实施方案的目的是为了使本公开的内容全面而完整，并且彻底地向本领域的技术人员阐述本实用新型的范围。
[0014]含挥发性有机物气体从气体进口 I进入反应器，高压电源9与内电极5相连，外电极6接地连接，启动高压电源9，此时内电极5和催化反应器3之间形成电场，并产生大量的高能电子和活性基团，同时催化材料也在电场中起到催化作用，污染物分子与高能电子和活性基团发生碰撞、氧化反应和催化反应，从而生成无害物质，使污染物气体得以净化后由气体出口 2排出。
[0015]其中催化反应装置材料为石英玻璃管，长为30cm，壁厚3.0mm，内径为18.0mm，夕卜径为21.0mm;气体进口和出口为直径为5_的玻璃管，位于反应器两端；反应器两端绝缘片为直径为18_，厚3mm的聚四氟乙稀绝缘材料，中心位置开有直径1.1mm的圆孔用于穿入内电极；内电极为Φ = 1.08mm鹤丝；外电极为直径Imm不锈钢丝，缠绕在反应器外壁，有效长度为20cm ;催化材料为氟改性后的γ-Al2O3球体颗粒，粒径为4-6_，无序放置于催化反应器有效长度即20cm内；为防止催化材料移动，在材料两侧用多孔板加以阻挡，多孔板为直径为18mm，厚1.5mm的聚四氟乙稀材料，板上均勾分布10个直径3mm的圆孔，多孔板的目的一方面起到阻挡催化材料移动的作用，另一方面起到均匀分布气流的作用，其结构如图2所示。
[0016]含VOCs气体从气体进口 I进入反应器，污染物分子与高能电子和活性基团发生碰撞、氧化反应和催化反应，生成无害物质后由气体出口 2排出。图3为以甲苯为目标污染物降解实验结果，当施加电压为21kV时，催化反应器和空管反应器对于甲苯降解率分别为91.8%和 38.
【主权项】
1.一种氟改性低温等离子体催化反应装置，其特征在于:包括气体进口、气体出口、催化反应器、绝缘片、内电极、外电极、催化材料、多孔板，电源；气体进口和出口位于催化反应器两端；催化反应器两端设有绝缘片，绝缘片中心位置开有孔用于穿入内电极；外电极缠绕在催化反应器外壁，催化反应器接地；催化材料为氟改性后的Y-Al2O3球体颗粒，放置于催化反应器内；为防止催化材料移动，在催化反应器内催化材料两侧用多孔板加以阻挡，多孔板上开孔均匀分布。
【专利摘要】一种氟改性低温等离子体催化反应装置属于气体污染物处理技术领域。其特征在于：包括气体进口、气体出口、催化反应器、绝缘片、内电极、外电极、催化材料、多孔板，电源；气体进口和出口位于催化反应器两端；催化反应器两端设有绝缘片，绝缘片中心位置开有孔用于穿入内电极；外电极缠绕在催化反应器外壁，催化反应器接地；催化材料为氟改性后的γ-Al2O3球体颗粒，放置于催化反应器内；为防止催化材料移动，在催化反应器内催化材料两侧用多孔板加以阻挡，多孔板上开孔均匀分布。本实用新型是将电晕放电和介质阻挡放电相结合的反应器产生等离子体来降解气态污染物。在反应器内添加有氟改性等离子体催化材料，可有效提高污染物去除效率。
【IPC分类】B01D53-44, B01D53-72, B01D53-86
【公开号】CN204412066
【申请号】CN201520016064
【发明人】梁文俊, 王爱华, 李坚, 樊星, 何洪
【申请人】北京工业大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年1月11日