一种紧凑型等离子体协同催化有机废气处理装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及有机废气净化技术领域，具体为一种紧凑型等离子体协同催化有机废气处理装置，包括电极和间隔在相邻电极中的绝缘介质，所述电极包括外电极、多孔金属丝电极和内电极，所述绝缘介质包括内介质管和外介质管；所述内介质管套设在内电极外部，所述内介质管和内电极之间设置有内气隙，所述多孔金属丝电极均匀等距地缠绕在内介质管的外部，所述外介质管套设在内介质管的外部，所述外介质管和内介质管之间外气隙，所述多孔金属丝电极上负载有催化剂；本发明专利技术的装置采用了紧凑型结构，结合了低温等离子体法与催化法，利用低温等离子体与催化剂的协同作用，可以更加高效地处理净化有机废气。

A compact device for CO catalysis of organic waste gas by plasma

【技术实现步骤摘要】
一种紧凑型等离子体协同催化有机废气处理装置
本专利技术涉及有机废气净化
，具体为一种紧凑型等离子体协同催化有机废气处理装置。
技术介绍
低温等离子体是一种可在大气压下产生的非平衡等离子体，其电子温度远远高于重粒子温度，而等离子体整体温度接近于室温，易于产生且有较高的化学活性。低温等离子体中含有大量高能电子、激发态原子、自由基等活性粒子，这些活性粒子可以与有机物发生反应，将有机大分子裂解为原子或基团，并进一步氧化还原为二氧化碳和水。因而低温等离子体在有机废气处理等环保领域有广阔的应用前景。通常产生低温等离子体的方法有介质阻挡放电和电晕放电等。其中介质阻挡放电是在两金属电极之间的放电空间中插入绝缘介质，放电空间的气体分子在强电场的作用下电离并加速，最终产生贯穿整个空间的电离通道。绝缘介质的存在可以避免放电过渡到火花或电弧放电，介质阻挡放电是一种在常温大气压下产生低温等离子体的方法。已有研究表明在介质阻挡放电等离子体中引入催化剂，两者协同作用降解有机废气的效果明显优于单独使用低温等离子体或在相同温度条件下单独使用催化剂降解的效果，且不仅仅是两者单独作用效果的叠加。所以，将低温等离子体与催化剂的协同作用应用于有机废气处理等环境保护领域已经引起了广泛关注。如何设计一种结构简单、等离子体协同催化作用强、成本低的高效等离子体协同催化废气处理装置是促进其在工业和科研领域应用的关键所在。现有的处理有机废气的装置或方法有物理吸附、等离子体处理、催化净化和等离子体与催化剂协同作用。如专利CN105854510A中所述的一种VOCs处理设备及方法，其通过吸附料液对VOCs进行吸附，吸附料液经恒温装置与脱附装置进行VOCs脱附。如专利CN105934064A中所述的一种单介质阻挡低温等离子体反应器，其通过增加齿片内电极，提高等离子体产生效率。如专利CN208694715U中所述的VOCs催化净化设备，其通过UVC灯和光催化剂对VOCs进行光降解。如专利CN107252627A中所述的一种VOCs处理设备和工艺，其利用低温等离子体和紫外光催化的协同作用处理VOCs。但是，上述方法在处理效率、副产物、对不同种类和浓度VOC的适用性、系统压降和能量有效利用等方面存在缺陷。因此，本专利技术装置即一种紧凑型等离子体协同催化有机废气处理装置利用等离子体与催化剂的协同作用来处理有机废气，并且把等离子体与催化反应置于同一反应器中，并且采用新型的催化剂引入方式，有效利用电能，缩减装置体积，优化了内电极结构，可以高效、深度降解有机废气。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种紧凑型等离子体协同催化有机废气处理装置，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种紧凑型等离子体协同催化有机废气处理装置，包括电极和间隔在相邻电极中的绝缘介质，所述电极包括外电极、多孔金属丝电极和内电极，所述绝缘介质包括内介质管和外介质管；所述内介质管套设在内电极外部，所述内介质管和内电极之间设置有内气隙，所述多孔金属丝电极均匀等距地缠绕在内介质管的外部，所述外介质管套设在内介质管的外部，所述外介质管和内介质管之间设置有外气隙，所述多孔金属丝电极上负载有催化剂；所述内电极、内介质管和外介质管的两端分别固定连接有进出气塞和均流塞，所述进出气塞的表面开设有一组进气口和两组出气口，所述进气口和内气隙连通，所述出气口和外气隙连通，所述均流塞外端固定连接有密封法兰，所述均流塞和密封法兰之间设有气体回流腔，所述均流塞的表面设多组进气孔，所述进气孔连通内气隙和气体回流腔，所述均流塞的表面设有多组出气孔，所述出气孔连通外气隙和气体回流腔。优选的，所述内电极为不锈钢材料，所述内电极的半径长度为4～12mm、长度为360～480mm。优选的，所述内介质管使用石英玻璃制成，所述内介质管的长度为320～440mm、内径为28mm、壁厚为1.5～2.5mm。优选的，所述多孔金属丝电极为烧结多孔金属纤维材料，所述多孔金属丝电极负载的催化剂根据具体气体成分选择。优选的，所述外介质管使用石英玻璃或聚四氟乙烯制成，所述外介质管的长度280～400mm、内径为38mm、壁厚2～2.5mm。优选的，所述外电极为不锈钢套筒、铜网或铜箔，所述外电极长度为120～320mm，所述外电极的内壁与外介质管的外壁紧密贴合。优选的，所述均流塞为聚四氟乙烯材料，所述均流塞的一侧表面一体连接有圆环状凸台，所述均流塞的凸台内径为31～33mm、外径为38mm，所述均流塞的凸台外周壁和外介质管一端的内周壁紧密贴合，所述均流塞的凸台内周壁和内介质管一端的外周壁紧密贴合；所述出气孔为直径1～2mm的圆形通孔，所述出气孔均匀分布在均流塞的凸台表面；所述均流塞的凸台的内部设有凹槽；所述进气孔为直径1～2mm的圆形通孔，所述进气孔均匀分布在均流塞的凹槽表面。优选的，所述进出气塞为聚四氟乙烯材料，所述进出气塞的一侧表面也一体连接有圆环状凸台，所述进出气塞的凸台尺寸与均流塞的凸台结构相同；所述进出气塞的凸台的内部设有凹槽；所述出气口设置在进出气塞的凸台表面；所述进气口设置在进出气塞的凹槽表面。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1)该紧凑型等离子体协同催化有机废气处理装置，通过介质阻挡放电等离子体与催化协同用于处理VOCs气体，利用第一段等离子体将VOCs分子裂解为小基团，随后在第二段等离子体与催化剂协同作用下被进一步降解成为低害或无害气体。与单独使用等离子体或催化反应相比，降解有机废气更加高效。2)该紧凑型等离子体协同催化有机废气处理装置，内气隙电极可使用螺杆状、针杆状或者宝塔型电极，增加气隙内电场不均匀程度，有利于在较低电压下产生等离子体，提高等离子体产生效率；同时可改变内电极构造，包括高度、同一截面单元(针或宝塔)个数和截面间距离等因素。3)该紧凑型等离子体协同催化有机废气处理装置，与一般的光催化反应器相比，多孔金属纤维丝负载光催化剂，同时利用了内气隙和外气隙放电等离子体产生的紫外光，省去了额外的紫外光设备，降低成本，缩小装置尺寸。4)该紧凑型等离子体协同催化有机废气处理装置，采用紧凑型结构，与一般的两段式装置相比，减小装置体积，提高空间利用率；与填充式的等离子体催化协同装置相比，该装置的气阻小，压降低，提高处理效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的立体示意图；图3为本专利技术的内电极的三种结构示意图；图4为本专利技术的为本专利技术的结构示意图；图5为本专利技术的剖面图；图6为本专利技术的进出气密封塞结构的结构示意图；图7为本专利技术的密封法兰本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种紧凑型等离子体协同催化有机废气处理装置，包括电极和间隔在相邻电极中的绝缘介质，其特征在于，所述电极包括外电极(2)、多孔金属丝电极(4)和内电极(6)，所述绝缘介质包括内介质管(501)和外介质管(701)；/n所述内介质管(501)套设在内电极(6)外部，所述内介质管(501)和内电极(6)之间设置有内气隙(502)，所述多孔金属丝电极(4)均匀等距地缠绕在内介质管(501)的外部，所述外介质管(701)套设在内介质管(501)的外部，所述外介质管(701)和内介质管(501)之间设置有外气隙(702)，所述多孔金属丝电极(4)上负载有催化剂；/n所述内电极(6)、内介质管(501)和外介质管(701)的两端分别固定连接有进出气塞(301)和均流塞(101)，所述进出气塞(301)的表面开设有一组进气口(303)和两组出气口(302)，所述进气口(303)和内气隙(502)连通，所述出气口(302)和外气隙(702)连通，所述均流塞(101)外端固定连接有密封法兰(801)，所述均流塞(101)和密封法兰(801)之间设有气体回流腔(802)，所述均流塞(101)的表面设多组进气孔(103)，所述进气孔(103)连通内气隙(502)和气体回流腔(802)，所述均流塞(101)的表面设有多组出气孔(102)，所述出气孔(102)连通外气隙(702)和气体回流腔(802)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种紧凑型等离子体协同催化有机废气处理装置，包括电极和间隔在相邻电极中的绝缘介质，其特征在于，所述电极包括外电极(2)、多孔金属丝电极(4)和内电极(6)，所述绝缘介质包括内介质管(501)和外介质管(701)；
所述内介质管(501)套设在内电极(6)外部，所述内介质管(501)和内电极(6)之间设置有内气隙(502)，所述多孔金属丝电极(4)均匀等距地缠绕在内介质管(501)的外部，所述外介质管(701)套设在内介质管(501)的外部，所述外介质管(701)和内介质管(501)之间设置有外气隙(702)，所述多孔金属丝电极(4)上负载有催化剂；
所述内电极(6)、内介质管(501)和外介质管(701)的两端分别固定连接有进出气塞(301)和均流塞(101)，所述进出气塞(301)的表面开设有一组进气口(303)和两组出气口(302)，所述进气口(303)和内气隙(502)连通，所述出气口(302)和外气隙(702)连通，所述均流塞(101)外端固定连接有密封法兰(801)，所述均流塞(101)和密封法兰(801)之间设有气体回流腔(802)，所述均流塞(101)的表面设多组进气孔(103)，所述进气孔(103)连通内气隙(502)和气体回流腔(802)，所述均流塞(101)的表面设有多组出气孔(102)，所述出气孔(102)连通外气隙(702)和气体回流腔(802)。


2.根据权利要求1所述的一种紧凑型等离子体协同催化有机废气处理装置，其特征在于，所述内电极(6)为不锈钢材料，所述内电极(6)的半径长度为4～12mm、长度为360～480mm。


3.根据权利要求1所述的一种紧凑型等离子体协同催化有机废气处理装置，其特征在于，所述内介质管(501)使用石英玻璃制成，所述内介质管(501)的长度为320～440mm、内径为28mm、壁厚为1.5～2.5mm。


4.根据权利要求1所述的一种紧凑型等离子体协同催化有机废气处理装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅丹华，付军辉，刘诗筠，王森，方志，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32