[发明专利]一种低温等离子体协同催化去除氨气的方法及设备

说明书

本发明属于低温等离子体技术领域和恶臭污染治理领域，尤其涉及一种低温等离子体协同催化去除氨气的方法和设备，DDBD低温等离子体反应器，包括：等离子体反应器具有双层管状结构，包括内管、外管、放电电极和接地电极；放电电极覆盖在外管外表面，接地电极置于内管内侧，外管和内管通过聚四氟乙烯堵头固定；外管两端有进气口和出气口，外管和内管的间隙部份全部或部分填充有催化剂；催化剂为γ‑Al₂O₃催化剂或MnO₂催化剂，通过石英棉承载固定。使用本发明的等离子体反应器，氨气去除率和体系能量效率更高，且能明显抑制O₃副产物和NO_x副产物的产生，具有良好的工业实用性。

技术领域

本发明属于低温等离子体技术领域和恶臭污染治理领域，尤其涉及一种低温等离子体协同催化去除氨气的方法和设备。

背景技术

氨气是大气环境中常见的无机恶臭物质，主要来源于生活垃圾填埋场、堆肥厂、废水处理中心、畜牧业、养猪场等。未经适当处理氨气的排放会造成恶臭公害，威胁人类健康，因此氨气的相关排放源设施或场所经常受到邻近社区居民的投诉。到目前为止，很多技术包括溶液吸收、吸附、热解、生物过滤等被开发和应用，以减少氨气的排放，但是这些技术往往受操作条件或经济成本限制而存在一定的局限性。

近年来，低温等离子体除臭引起了人们的广泛关注，被认为是一种去除大气污染物清洁而有效的方法。低温等离子体技术通过高压放电产生大量活性物质(臭氧、羟自由基、氧自由基等)以及多种原子分解氧化恶臭气体。在环保领域应用的相关设备中，低温等离子体主要通过电晕放电、辉光放电、火花放电、弧光放电、介质阻挡放电等方式产生，其中介质阻挡放电和电晕放电最为常见。介质阻挡放电根据电介质数量分为单介质阻挡放电(Single Dielectric Barrier Discharge plasma,SDBD)和双介质阻挡放电(DoubleDielectric Barrier Discharge plasma,DDBD)，其中DDBD放电更加均匀，可防止产生电弧，同时可防止腐蚀性气体污染内电极，因此更具工程实用性。尽管DDBD低温等离子体对氨气具有较高的去除率，但在实际运行过程中为保证氨气高的去除率往往需要加载较高的电压，导致体系能量效率偏低，且DDBD去除氨气过程中不可避免地产生O₃和NO_x等副产物，限制了该技术的工业化应用。

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明在DDBD低温等离子体的基础上，将两种不同的催化剂(γ-Al₂O₃和MnO₂)分别与DDBD低温等离子体相结合，用来去除氨气，相较于单独DDBD等离子体系，等离子体催化体系的氨气去除率和能量效率更高，同时明显抑制O₃和NO_x等副产物的产生。

用于解决技术问题的方法

针对上述问题，本发明提出了一种DDBD低温等离子体反应器和DDBD低温等离子体去除氨气的方法。

一种DDBD低温等离子体反应器，其包括：等离子体反应器具有双层管状结构，包括内管、外管、放电电极和接地电极其中放电电极覆盖在外管外表面，接地电极置于内管内侧，外管和内管通过聚四氟乙烯堵头固定，外管两端有进气口和出气口，外管和内管的间隙部份全部或部分填充有催化剂。

一种实施方式为，其中，内管和外管的材质为石英管、玻璃管或陶瓷管，每个石英管与一个电极接触。

一种实施方式为，其中，内管和外管为圆柱形石英管，内管与外管的放电间隙为3～5mm。

一种实施方式为，其中，催化剂为γ-Al₂O₃催化剂或MnO₂催化剂。