[实用新型]双介质阻挡低温等离子体协同催化处理VOCs线管反应单元

说明书

本实用新型涉及一种双介质阻挡低温等离子体协同催化处理VOCs线管反应单元，由绝缘介质套件、内电极、外电极、端盖套件、填充颗粒催化剂组成，所述绝缘介质套件包括内管、外管、穿孔封板、螺纹座，所述绝缘介质套件的内管内安装有内电极，所述内电极一端通过螺纹与螺纹座；所述绝缘介质套件的外管外壁紧贴有外电极；所述绝缘介质套件的外管一端通过螺纹连接端盖套件，另一端固定连接穿孔封板；所述填充颗粒催化剂均匀放置在绝缘介质套件的内管与外管之间，并由穿孔封板及端盖套件固定在反应单元内，构成一段式协同结构。本实用新型采用一段式协同结构，充分运用低温等离子体与光催化的协同作用，VOCs去除率高，副产物O₃产量少。

技术领域

本实用新型涉及一种废气处理反应单元，尤其是一种等离子体催化协同治理VOCs的线管反应单元。

背景技术

挥发性有机物(简称VOCs)是一类对人体和环境危害极大的大气污染物，挥发性有机物的治理已经成为大气污染控制工作的重点。

低温等离子体协同催化处理挥发性有机物技术是近年来新兴的技术。可以高效降解VOCs为无害的CO₂和H₂O。其处理VOCs的机理为低温等离子体反应器阳极和阴极两端施加交变高压后，在内部气体间隙产生交变电场。在交变电场中，部分过流气体分子被激发为低温等离子态，产生大量高能电子。这些高能电子一方面可以直接撞击VOCs使其解离；另一方面可以先生成O₂·、OH·、NO·等自由基，再通过这些自由基破坏VOCs化学键使其解离。最终解离产物是CO₂、H₂O等。将TiO₂催化剂加入到此过程中，可以提高反应活性，并降低O₃、NO_x等副产物产量。同时，低温等离子体在放电区会放出紫外辐射，可作为光催化的光能来驱动光催化反应，产生强活性电子、空穴对，进而分解VOCs以及副产物O₃。目前市场上已有基于该技术的有机废气处理装置，但并未得到广泛的应用。尺寸大，维护困难，净化效率不稳定，臭氧等副产物生成等因素制约了该技术的工程应用。

专利公开号为CN102179145B的实用新型专利文献公开了一种等离子体催化协同治理VOCs的反应器。反应器为一段式协同结构，包括筒体，筒体为石英玻璃管，石英玻璃管的外壁面包裹金属导电物，金属导电物接交流高压电源(20-40kV)作为介质阻挡放电的外电极；不锈钢管接地作为介质阻挡放电的内电极；不锈钢管管壁开孔，并连接外部气源,气源为含湿氧气，用于降解附着于吸附剂和催化剂表面的沉积物，起到再生效果；石英玻璃管和不锈钢管之间形成放电气隙(5-10mm)，放电气隙内填充吸附剂和催化剂。根据其描述，该实用新型能够发挥氧化、吸附和催化三者间的协同作用，大大改善VOCs的降解，并有效抑制有害副产物的产生。

但该实用新型在工程推广上存在以下不足：

a.采用外电极接高压，内电极接地的形式，虽然有结构简单易于成型的优点，但对反应器与外界的绝缘防护提出了很高的要求。考虑到反应器散热，通常使用空气层绝缘，意味着成型的装置体积庞大，空间利用率低。

b.筒体内放电气隙填充了吸附剂与催化剂，其表面易沉积副产物，该实用新型没有从易于定期更换清洗的角度考虑优化反应器结构，而是另加气源进行定期吹扫再生，增加了系统负担，再生效果也有限。

c.采用单介质DBD结构，且内电极与吸附剂、催化剂直接接触，放电均匀性较差，且有一定电极腐蚀风险。

专利公开号为CN107252627A的实用新型专利申请文献公开了一种VOCs处理工艺及设备。反应器为两段式协同结构，前端是低温等离子体线管反应单元，后端加装真空紫外光催化段。该实用新型模块化程度高，前端与后端可以独立拆卸维护，易于工程推广。但不足之处在于两段式结构相比一段式尺寸偏大，且后端光催化段需要额外配置紫外灯提供光源。

发明内容