用于颗粒态有机物处理的介质阻挡放电内电极及其反应器的制造方法_2

文档序号:8211993阅读:来源:国知局
用。另外,为了提高过滤效果 和催化效果,不锈钢管的长度小于不锈钢粉末管的长度,每段不锈钢管的长度和不锈钢粉 末管的长度之比为1:2?1:3。
[0025] 本发明所述的不锈钢粉末烧结管是由球状或不规则形状的不锈钢粉末通过压制 成型和高温烧结而制得的具有刚性结构的多孔材料,其结构同发明专利201110218959.9 中所告知的"多孔金属反应体3"。不锈钢粉末烧结管负载贵金属催化剂。负载的贵金属催 化剂优选为金或铂等。贵金属催化剂具有高催化活性,耐高温、抗氧化等综合优良特性,在 低温下具有更高的催化氧化效果,同时有助于氧化性自由基与催化剂发生协同反应,提高 有机废气的降解效果。负载的催化剂的面浓度为〇. 5?lug/cm2(不锈钢粉末烧结管外表 面积)。
[0026] 所述的贵金属催化剂采用涂层结合高温煅烧的方法负载,首先用金、银、铂的盐 溶液(即,贵金属盐溶液)均匀涂在不锈钢粉末烧结管外表面,之后在空气中干燥30? 60min,然后在400?500°C的温度下进行5?6h的煅烧,最后在干燥箱内冷却至室温。不 锈钢粉末烧结管具有密度小、孔隙率高、比表面积大等特点,对颗粒态的有机物具有良好的 过滤截留作用。
[0027] 为了获得较大的反应比表面积,较小的通过阻力,同时对微细的有机物颗粒有较 好的过滤效果,一般烧结管(不锈钢粉末烧结管)的孔隙率40%?60%,孔径小于0.1mm, 一般有3 y m、10 y m、30 y m、50 y m等多种规格。
[0028] 备注说明:
[0029] 1、同一个内电极中,不锈钢管和不锈钢粉末管的外径都是一致的,但不锈钢粉末 烧结管的外径要小于不锈钢管。
[0030] 2、在同一个不锈钢粉末烧结管上,孔径是一致的。
[0031] 3、在内电极上顺着气流的方向(即进气口至出气口的方向)设置的不锈钢粉末烧 结管,孔径可以是一致的,孔径也可以从大至小的排列。
[0032] 4、在本发明中,内电极的起始端(S卩,靠近进气口)为不锈钢管;内电极的终止端 (即,靠近出气口)为不锈钢管或不锈钢粉末烧结管。
[0033] 本发明的多段复合式介质阻挡放电内电极能产生高浓度的氧化性自由基,同时集 过滤和化学催化氧化于一体,能够实现颗粒态有机物的高效捕集和氧化降解,同时能有效 控制有害副产物的生成,大大提高降解的碳化率。
[0034] 本发明的工作原理如下:
[0035] 1、待处理的含有颗粒态有机物的有机废气从反应器进气口进入,首先经过第一段 不锈钢管与壳体所形成的介质阻挡放电间隙,在介质阻挡放电过程中,放电间隙内会产生 大量的高能电子和活性自由基,这些活性物质和有机物发生电子碰撞和自由基反应,实现 有机物的初步降解。
[0036] 2、之后经过初步降解的部分颗粒态有机物随气流进入第一段不锈钢粉末烧结管 层,气体进入不锈钢粉末烧结管内(即,进入内电极内通道内);颗粒物在不锈钢粉末烧结 管的过滤作用下被拦截在不锈钢粉末烧结管的外表面,能和介质阻挡放电间隙内的等离子 体充分接触发生氧化反应,同时在烧结管外表面上贵金属的催化作用下,这些颗粒物将最 终转化成无害的〇) 2和1120。
[0037] 3、部分未完全降解的颗粒态有机物继续往前流动,经过后续的不锈钢管和不锈钢 粉末烧结管,不断的被氧化分解,实现深度氧化。随着不锈钢管和不锈钢粉末烧结管的多次 交替使用,放电、过滤截留和催化氧化作用能够得到最大程度的发挥,产生的活性氧化物质 (氧原子、臭氧)更多,有机废气特别是颗粒态的有机物的降解更加彻底。
[0038] 本发明是用于处理颗粒态有机物介质阻挡放电反应器的内电极,将采用一段不锈 钢管、一段不锈钢粉末烧结管交替的形式组成多段复合式内电极。其中,不锈钢管参与放 电,不锈钢粉末烧结管不参与放电,但不锈钢粉末管可以负载贵金属催化剂。不锈钢粉末烧 结管具有孔径小、孔径规格多、孔隙率高及比表面积大的特点,对不同粒径的颗粒态有机污 染物具有良好的过滤能力。对于一些颗粒态的有机物来说,当其经过不锈钢粉末烧结管时, 会被截留在烧结管表面,大大延长其在反应器中的停留时间,同时与不锈钢烧结管表面的 活性物质和以及贵金属催化剂充分接触,最终在催化氧化作用下转化成无害的〇) 2和h2o。 另外,对于降解过程中由于反应不彻底所产生的其它气态有机物来说,首先在不锈钢管的 放电间隙内与放电产生的活性氧化自由基完成初步氧化,接下来进入不锈钢粉末烧结管过 滤层与贵金属催化剂充分接触,进一步完成催化氧化,反应副产物问题得到有效的解决。
[0039] 本发明与现有技术相比具有如下有益效果:
[0040] 不锈钢管和不锈钢粉末烧结管的多级交替布置,能使过滤、氧化作用更加充分,有 助于颗粒态有机物的逐级深度氧化。同时不锈钢管的精度较高,放电时比较均匀,注入能量 大,可以产生更多的氧化性自由基,生成的臭氧浓度高;不锈钢粉末烧结管能够负载贵金属 等催化剂,低温催化性能好,处理气体经过不锈钢管后,再通过整个烧结管的催化层,与催 化剂充分接触,有助于污染物的深度催化氧化,最终转化成无害的〇) 2和h2o。
[0041] 综上所述,本发明公开了一种用于颗粒态有机物处理的介质阻挡放电反应器内电 极。该内电极由不锈钢管和不锈钢粉末烧结管交替组成,形成一种具有过滤催化和等离子 体放电共同作用的多段式复合内电极。其靠近进气口的一端封闭,靠近出气口的一端开口 并与出气口连通;所述的不锈钢粉末烧结管是一种多孔的金属反应体,可负载贵金属催化 剂。本发明的内电极与外部壳体组合后能够实现对颗粒态有机物的高效降解。与原有的整 段过滤管(201110218959.9)相比,放电更加均匀稳定,注入能量更高,臭氧浓度高;多段过 滤效果更加理想,氧化更加彻底。
【附图说明】
[0042] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细说明。
[0043] 图1是本发明多段复合式内电极结构示意图;
[0044] 图2是图1的A-A剖视放大示意图;
[0045] 图3为整个反应器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0046] 实施例1、一种如图1和图2所示的用于处理颗粒态有机物的介质阻挡放电反应器 的内电极,由不锈钢管1和不锈钢粉末烧结管2交替组成;所述不锈钢管1和不锈钢粉末烧 结管2密封相连,从而形成多段复合式的内电极(为具有过滤、化学催化和等离子体氧化共 同作用的多段复合式内电极)。其中不锈钢粉末烧结管2是由球状或不规则形状的不锈钢 粉末通过压制成型和高温烧结而制得具有刚性结构的多孔材料,并负载贵金属催化剂。负 载的催化剂优选为Au或Pt,负载量一般0. 5?lug/cm2 (不锈钢粉末烧结管2外表面积)。 即,每cm2的不锈钢粉末烧结管外表面积负载0. 5?lug的Au或Pt。贵金属催化剂采用反 复涂层方法负载,首先用配制好的Au或Pt的盐溶液(氯金酸或氯铂酸溶液)对不锈钢粉 末烧结管2进行均匀涂层,之后在空气中干燥一定时间,然后在400?500°C的温度下进行 5?6h的煅烧,然后冷却称重。不锈钢粉末烧结管2的外径为20mm,孔隙率40?60%,孔 径不大于0. 1mm,S卩,有3 ym、10 ym、30 ym、50 ym等规格。不锈钢管1的外径略大于粉末 烧结管2 (大2?3_);不锈钢管1靠近进气口的该端面封闭,靠近出气口的该端面中间开 孔并与出气口连通(如图3所示)。不锈钢粉末烧结管2的厚度在3?10mm。每段不锈钢 管1与不锈钢粉末烧结管2长度之比为1:2?3。不锈钢管1的通道和不锈钢粉末烧结管 2的通道形成了内电极内通道3。
[0047] 该内电极的两端设置有
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