一种净化无组织排放环境中磷化氢气体并回收磷酸的方法技术

本发明专利技术公开一种净化无组织排放环境中磷化氢气体并回收磷酸的方法，将含有磷化氢的气体输送到电晕放电等离子体处理器，在放电极和极板上负载高压直流电，在电场和高速电子的作用下，磷化氢分子和氧分子发生解离，产生活性粒子，磷化氢分子、氧气分子和活性粒子相互之间发生进一步的反应，生成磷酸富集在极板上。通过本方法处理后磷化氢的去除率高于99.9%。

A method for purifying phosphine gas in unorganized discharge environment and recovering phosphoric acid

The invention discloses a method for purifying phosphine gas and recovering phosphoric acid in an unorganized discharge environment, transporting the gas containing phosphine to the corona discharge plasma processor, loading high voltage DC on the discharge electrode and the plate, and dissociating the hydrogen phosphide molecules and oxygen molecules under the action of the electric field and the high speed electrons. Living particles, phosphine molecules, oxygen molecules and active particles react with each other to form phosphoric acid on the plate. After treatment, the removal rate of phosphine is higher than 99.9%.

【技术实现步骤摘要】
一种净化无组织排放环境中磷化氢气体并回收磷酸的方法
本专利技术涉及一种无组织排放环境中磷化氢气体的净化技术，属于空气污染防治
技术背景磷化氢是一种无色、剧毒气体，吸入磷化氢会对心脏、呼吸系统、肾、肠胃、神经系统和肝脏造成影响。当空气中浓度为2-4mg/m3可嗅到其气味；9.7mg/m3以上浓度，可致中毒；550-830mg/m3接触0.5-1.0小时发生死亡，2798mg/m3可迅速致死。为了人体健康，各国也规定了工作环境中磷化氢的最高允许浓度。EPA规定工作环境空气中磷化氢浓度低于0.3ppm。由于磷化氢药效高，所需的致死量低，熏蒸后无残留，且对熏蒸产品无品质上的影响，是目前世界范围内广泛使用的熏蒸剂。但是磷化氢作为熏蒸剂的使用也带来严重的环境问题，大量未被消耗的磷化氢气体排放到工作环境和大气环境中，对工作人员和大气造成健康威胁和污染。此外，黄磷厂、乙炔厂等企业生产过程中也会有大量的磷化氢排放到环境中。环境中磷化氢的净化是一个迫切需要解决的问题。现有一些利用吸附剂、催化剂去除工业集中排放尾气中磷化氢的方法。CN102716653A公开了一种用真空紫外光源照射磷化氢熏蒸尾气将磷化氢转化为磷酸雾后通入活性炭过滤器，吸收磷酸雾的方法。该方法中需要利用活性炭过滤器对紫外光源照射后磷化氢熏蒸尾气进行处理，活性炭过滤器存在更换和再生的需要。CN101972604B公开了一种仓储废气中磷化氢的净化方法和装置，利用抽风机将空气抽到加热器中加热后利用催化剂将磷化氢氧化为P2O3，并在催化剂表面吸附，用水再生得到H3PO4溶液，再用石灰乳中和H3PO4溶液。该方法中需要催化剂再生，再生后的H3PO4浓度较低，需要后续处理。其它的一些利用铜、铁、镍、钴等金属制备的催化剂、吸附剂净化磷化氢的方法中，需要一定的适用条件，且存在吸附容量有限、容易中毒等问题。目前无组织排放环境中磷化氢气体的净化技术缺乏，现有的几种技术需要多步骤、多工序处理。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种利用电晕放电等离子体净化无组织排放环境中的磷化氢气体，同时回收高浓度磷酸的方法。本专利技术的原理：高压电晕放电条件下，会产生大量高能电子，高能电子撞击气体分子会使分子发生解离产生各种活性自由基。本专利技术中在电晕放电条件下，当电压、电场达到一定强度时，高能电子撞击空气的各种气体分子，而其中的磷化氢分子和氧分子更容易发生解离，优先被解离，产生活性粒子，磷化氢分子、氧气分子和活性粒子相互之间发生进一步的反应，反应过程如下：PH3+e→P•+3H•+eO2+e→2O•+e2P•+5O•→P2O5P2O5+3H2O→2H3PO4P•+4O•+3H•→H3PO4O2+O•→O33PH3+4O3→3H3PO4PH3+4O•→H3PO4通过上述一系列反应磷化氢气体转化为磷酸雾，在电晕放电场中磷酸雾在电场作用下移向电晕放电极板，并附着到极板上，磷酸雾累积后可以回收利用。本专利技术通过以下技术方案实现：通过抽风机将含有磷化氢的气体输送到电晕放电等离子体处理器。电晕放电等离子体处理器可以采用线板式也可以采用线管式的电晕放电方式，其中要求放电极为圆柱状，直径为1-3mm，放电极和极板间距离为15-30mm，同时电极和极板表面需要涂防磷酸腐蚀的涂层。在放电极和极板上负载高压直流电，根据气体流量和气体中磷化氢的浓度条件负载不同的电压强度，电压范围为10-18kV。通过电晕放电等离子体处理器处理后磷化氢的去除率高于99.9%。经过一定时间的处理，电晕放电等离子体处理器的极板上会富集高浓度的磷酸，可以回收利用。本专利技术的优点：利用电晕放电等离子体可以一步直接净化无组织排放环境中的磷化氢气体；根据磷化氢的浓度和气流量控制电晕放电的电压范围，可以将磷化氢气体基本完全转化且无其它污染气体生成；电晕放电等离子体处理器不仅可以净化磷化氢气体，而且可以直接将转化后产生的磷酸回收利用，而不需要特殊处理。具体实施方式实施例1通过抽风机将某仓储熏蒸气抽送到电晕放电等离子体处理器，其中磷化氢的含量为40-85mg/m3，引风流量为1m3/s。电晕放电等离子体处理器采用线管式的电晕放电方式，由100组长20cm的单个线管式处理单元并列组成，其中放电极为圆柱状，直径为1mm，放电极和极板间距离为20mm，电极和极板表面涂防磷酸腐蚀的涂层。在放电极和极板上负载高压直流电，负载的电压强度为16kV。通过电晕放电等离子体处理器处理后，处理器出口处磷化氢的浓度小于0.1mg/m3。实施例2通过抽风机将某黄磷厂含磷化氢的环境空气的抽送到电晕放电等离子体处理器，其中磷化氢的含量为20-40mg/m3，引风流量为5m3/s。电晕放电等离子体处理器采用线版式的电晕放电方式，由多组线板放电组件构成，有效面积为60m2，放电极为圆柱状，直径为2mm，放电极和极板间距离为15mm，极线和极线之间的距离为35mm，电极和极板表面涂防磷酸腐蚀的涂层。在放电极和极板上负载高压直流电，负载的电压强度为10kV。通过电晕放电等离子体处理器处理后，处理器出口处磷化氢的浓度小于0.1mg/m3。实施例3通过抽风机将某含磷化氢的空气抽送到电晕放电等离子体处理器，其中磷化氢的含量为100-150mg/m3，引风流量为3m3/s。电晕放电等离子体处理器采用线管式的电晕放电方式，由150组长30cm的单个线管式处理单元并列组成，其中放电极为圆柱状，直径为3mm，放电极和极板间距离为30mm，电极和极板表面涂防磷酸腐蚀的涂层。在放电极和极板上负载高压直流电，负载的电压强度为18kV。通过电晕放电等离子体处理器处理后，处理器出口处磷化氢的浓度小于0.2mg/m3。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种净化无组织排放环境中磷化氢气体并回收磷酸的方法，具体包括以下步骤：将含有磷化氢的气体输送到电晕放电等离子体处理器，在放电极和极板上负载高压直流电，在电场和高速电子的作用下，磷化氢分子和氧分子发生解离，产生活性粒子，磷化氢分子、氧气分子和活性粒子相互之间发生进一步的反应，生成磷酸富集在极板上，收集即可。

【技术特征摘要】
1.一种净化无组织排放环境中磷化氢气体并回收磷酸的方法，具体包括以下步骤：将含有磷化氢的气体输送到电晕放电等离子体处理器，在放电极和极板上负载高压直流电，在电场和高速电子的作用下，磷化氢分子和氧分子发生解离，产生活性粒子，磷化氢分子、氧气分子和活性粒子相互之间发生进一步的反应，生成磷酸富集在极板上，收集即可。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，电晕放电等离子体处理器采用线板式或线管式的电晕放电方式。3.根据权利要求1所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：马懿星，郭清霞，宁平，王学谦，张然，郭梦雪，刘冰冰，孙鑫，李凯，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53