[发明专利]一种治理有机废气的等离子体反应装置及方法

说明书

本发明公开了一种治理有机废气的等离子体反应装置及方法，反应装置包括带有进气口和出气口的石英管体，所述石英管体外壁设置接地的铜电极，还包括：设置于所述石英管体轴心处且外接高压电源的放电电极，该放电电极的表面涂覆响应紫外光的光催化材料作为介质；以及围绕所述光催化电极设置的若干紫外灯。本发明利用等离子体和光催化过程产生的高能电子和其他各种自由基，将有机废气分子氧化成二氧化碳和水，放电极上设置TiO₂催化剂，可有效抑制气溶胶沉积在电极上，具有电极自清洁作用。

技术领域

本发明涉及大气污染物控制技术领域，尤其涉及一种治理有机废气的自清洁电极等离子体反应装置及方法。

背景技术

低温等离子体技术处理有机废气是新型净化方法。低温等离子体被认为是物质的第4种存在形态(除固态、液态和气态之外)，是由电子、离子、中性粒子和自由基组成的导电性流体。低温等离子体可由气体在直流电晕放电、脉冲电晕放电、介质阻挡放电等过程中产生。低温等离子体包含的高能电子、羟基自由基、氧原子等活性粒子共同作用可将有机废气降解成CO₂、H₂O和其他产物。

例如，授权公告号为CN202231939U的中国实用新型专利公开了一种等离子体反应器。这种等离子体反应器，包括：上部电极、下部电极和电源，所述下部电极和所述电源连接，所述上部电极与所述下部电极之间形成等离子体反应腔室，所述上部电极是中部外凸的曲面体。

授权公告号为CN 202246850U的中国实用新型专利公开了一种等离子体反应器，其包括真空容器，到所述真空容器的进气口装置，在所述真空容器中产生等离子体的等离子体装置，所述真空容器内的基底保持器以及排气装置，所述排气装置邻近所述真空容器的壁用于使气体从所述真空容器除去，并且所述排气装置与所述进气口装置并与所述基底保持器隔开一段距离，所述排气装置包括穿过所述壁的至少一个排出口以及至少一个气流转向器本体，其设计用于使将从所述真空容器除去的所述气体流的至少一部分在进入所述排出口之前转向。

许多学者的实验研究及示范工程表明低温等离子体技术处理VOCs具有适用范围广、一次性投资成本低、能量利用率高、设备维护简单、费用低等优点。

但其中仍存在两个关键问题一直制约着该技术的大范围推广使用：

1)去除率低：《重点区域大气污染防治“十二五”规划》规定各行业需进行VOCs控制，净化率不小于90％。低温等离子体处理易降解VOCs废气(如甲硫醚、乙硫醇、二甲胺等)时去除率高，可达95％以上。但处理芳香烃类VOCs(如苯、甲苯、二甲苯等)去除率在50％-70％之间，达不到《重点区域大气污染防治“十二五”规划》的净化要求。

2)存在安全隐患：低温等离子体去除有机废气示范工程曾有发生火灾和爆炸事故。事故调查结果及相关研究表明，低温等离子体在去除有机废气过程中部分有机废气分子不完全降解会聚合生成气溶胶。气溶胶通过自由沉降和静电吸附作用，易积聚在放电极表面。放电极不及时清理保养将引起设备放电异常，如火花放电，可能导致引燃积聚在电极上的二次污染物，从而引起火灾或爆炸事故。

发明内容

本发明提供一种治理有机废气的等离子体反应装置及方法，利用等离子体和光催化过程产生的高能电子和其他各种自由基，将有机废气分子氧化成二氧化碳和水，放电极上设置TiO₂催化剂，可有效抑制气溶胶沉积在电极上，具有电极自清洁作用。

一种治理有机废气的等离子体反应装置，包括带有进气口和出气口的石英管体，所述石英管体外壁设置接地的铜电极，

还包括：

设置于所述石英管体轴心处且外接高压电源的放电电极，该放电电极的表面涂覆响应紫外光的光催化材料作为介质；

以及围绕所述光催化电极设置的若干紫外灯。