一种低温等离子体VOCs净化装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种低温等离子体VOCs净化装置及方法，包括等离子体电源以及主净化系统，等离子体电源设置在主净化系统的顶部；主净化系统包括主净化系统外壳和设置在主净化系统外壳内的相连通的过滤室、等离子体室气体缓冲室以及尾气净化室等离子体室内设置有纳米催化剂，尾气净化室内设置有负载有纳米催化剂和化学吸收剂的活性炭。本发明专利技术通过采用低温等离子体协同纳米催化技术，利用变频风机对气体在设备中的停留时间进行调控，深度降解VOCs的同时避免臭氧等尾气排放，具有净化效率高，便于安装和维护，无二次污染等优势。无二次污染等优势。无二次污染等优势。

【技术实现步骤摘要】
一种低温等离子体VOCs净化装置及方法


[0001]本专利技术涉及空气净化设备
，具体为一种低温等离子体VOCs净化装置及方法。

技术介绍

[0002]随着我国工业化进程的加快，工业生产中产生的挥发性有机物(VOCs)排放量急剧增加，严重影响到人居环境和人体健康。目前，VOCs处理方式常用的有吸收/附法、冷凝法、燃烧法等，存在成本高、通用性差且易造成二次污染等问题。等离子体按粒子温度可分为平衡态(电子温度＝离子温度)与非平衡态(电子温度>>离子温度)两类。非平衡态等离子体电子温度可上万度，离子及中性离子可低至室温，即体系表观温度仍很低，故称“低温等离子体”，一般由气体放电产生。将低温等离子体应用于废气处理是近年发展起来的新技术，当废气处理通道内外加电压达到气体的放电电压时，气体被击穿，产生高能电子和OH、O、N和N2(A)自由基等具有极强化学反应活性的物质，可无选择性的破坏VOCs的分子结构，将其分解，具有设备简单、成本低廉、通用性强、适于低浓度大风量VOCs连续处理等优势。但目前应用低温等离子体处理VOCs时仍存在技术不成熟、安全性低、尾气(如臭氧、氮氧化物)排放等问题。针对等离子体产生的尾气问题，目前多采用活性炭吸附、高温分解、催化分解等方法，如专利技术专利CN104084009A公布了一种低温等离子体废气净化方法，通过废气多级处理，采用活性炭吸附的方法对未降解完的废气和等离子体产生的尾气进行处理；技术专利CN210220074U公布的一种组合式等离子体空气净化装置通过在活性炭叠层中埋置加热体在适当的时候加热以延长活性炭寿命。但以上方法并不能彻底解决等离子体产生较高浓度臭氧、氮氧化物等尾气问题，存在吸附饱和之后尾气逸出二次污染的可能且成本较高。

技术实现思路

[0003]为克服现有技术中的问题，本专利技术的目的是提供一种低温等离子体VOCs净化装置及方法，一方面促进VOCs深度分解和氧化，另一方面高效分解低温等离子体产生的臭氧和氮氧化物等副产物，避免二次污染，该装置模块化组装，便于安装维护，并且成本较低。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0005]一种低温等离子体VOCs净化装置，包括等离子体电源以及主净化系统，等离子体电源设置在主净化系统的顶部；
[0006]主净化系统包括主净化系统外壳和设置在主净化系统外壳内的相连通的过滤室、等离子体室、气体缓冲室以及尾气净化室；等离子体室内设置有纳米催化剂，尾气净化室内设置有滤网，滤网上设置有负载有纳米催化剂和化学吸收剂的活性炭。
[0007]本专利技术进一步的改进在于，主净化系统外壳一端设置有进气口，另一端设置有出气口；风机为轴流风机；主净化系统外壳上开设有散热孔，主净化系统外壳底部设有万向轮。
[0008]本专利技术进一步的改进在于，进气口与出气口之间设置有第一进气网栅、第二进气
网栅、第三进气网栅、第四进气网栅和第五进气网栅，过滤室设置在第一进气网栅与第二进气网栅之间，等离子体室设置于第二进气网栅与第三进气网栅之间，气体缓冲室设置于第三进气网栅与第四进气网栅之间，尾气净化室设置于第四进气网栅与第五进气网栅之间。
[0009]本专利技术进一步的改进在于，第一进气网栅垂直于气流方向设置，并且第一进气网栅与进气口相连通；第五进气网栅与出气网栅之间设置有风机；
[0010]第一进气网栅、第二进气网栅、第三进气网栅、第四进气网栅、第五进气网栅与出气网栅平行设置，并且每个网栅均为镂空金属板。
[0011]本专利技术进一步的改进在于，过滤室内设置初效过滤器和高效过滤器；气体缓冲室Ⅲ内设置有蜂窝陶瓷过滤器，蜂窝陶瓷过滤器的滤材为孔密度为10-20ppi的蜂窝陶瓷。
[0012]本专利技术进一步的改进在于，等离子体室内设置有等离子体净化通道；等离子体净化通道与气流方向平行，等离子体净化通道由若干层相互平行的不锈钢管组成，每个不锈钢管内壁上设置有一层石英玻璃管，不锈钢管中心设置有不锈钢丝，不锈钢丝两端通过高压固定绝缘杆固定，不锈钢丝和石英玻璃管之间设置有负载有纳米催化剂的泡沫陶瓷管，泡沫陶瓷管与不锈钢丝间隔设置，泡沫陶瓷管表面负载有纳米催化剂；不锈钢丝与不锈钢管分别与等离子体电源的正负极连接。
[0013]本专利技术进一步的改进在于，负载有纳米催化剂的泡沫陶瓷管通过以下过程制得：将纳米MnO
x
或CeO2粉体分散于TiO2溶胶中，得到混合物，再将泡沫陶瓷管在混合物中浸渍后，于300～500℃煅烧1～2h，其中，混合物中纳米MnO
x
或CeO2粉体的质量分数5％～10％。
[0014]本专利技术进一步的改进在于，尾气净化室Ⅳ内设置为有两层过滤网，一层过滤网上设置有负载有纳米催化剂的活性炭，另外一层滤网上设置有负载有化学吸收剂的活性炭。
[0015]本专利技术进一步的改进在于，负载有纳米催化剂的活性炭通过以下过程制得：将纳米MnO
x
和Co2O3混合，得到混合粉末，将混合粉末分散于SiO2溶胶中，得到混合物，将活性炭在混合物中浸渍后晾干，其中，混合粉末中纳米MnO
x
的质量分数为50％～70％；每毫升SiO2溶胶中加入混合粉末的质量为0.1g；
[0016]负载化学吸收剂的活性炭通过以下过程制得：将活性炭在质量浓度为5％～10％的Na2S2O3水溶液浸渍后晾干；
[0017]其中，活性炭为40～60目的柱状活性炭。
[0018]一种低温等离子体VOCs净化方法，VOCs混合气体进入主净化系统后，经过滤室滤除颗粒物，然后进入低温等离子体室，在等离子体电源的高压作用下，产生的低温等离子体与纳米催化剂协同作用，分解绝大部分的VOCs，产生的臭氧、氮氧化物和未彻底分解的小分子污染物进入气体缓冲室，并在缓冲室中混合均匀，部分小分子污染物被臭氧氧化分解；剩余废气进入尾气净化室，残余的臭氧、氮氧化物和微量小分子污染物依次被负载有纳米催化剂的活性炭和化学吸收剂的活性炭彻底分解、吸收，转化成氧气、水和二氧化碳，最终洁净空气排出。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：工厂排放的VOCs混合气体进入主净化系统，经过滤室滤除颗粒物，然后进入低温等离子体室，在等离子体电源的高压作用下，产生的低温等离子体与纳米催化剂协同作用，高效分解绝大部分的VOCs，同时产生的臭氧、氮氧化物和未彻底分解的小分子污染物进入气体缓冲室，并在缓冲室中进一步充分接触混合均匀，部分小分子污染物则被臭氧氧化分解；剩下混合均匀的废气进入尾气净化室，残余
的臭氧、氮氧化物和微量小分子污染物依次被负载有纳米催化剂和化学吸收剂的活性炭彻底分解、吸收，转化成氧气、水和二氧化碳，最终留下洁净空气由出气口排出或进入下一管道。在整个净化过程中，充分实现了物理过滤、低温等离子体、纳米催化、化学吸收多种技术的分级整合和高效协作，技术含量高，科学性强。本专利技术中主净化系统的四个处理室采用模块化设计，便于安装和维护，降低成本；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温等离子体VOCs净化装置，其特征在于，包括等离子体电源(7)以及主净化系统(5)，等离子体电源(7)设置在主净化系统(5)的顶部；主净化系统(5)包括主净化系统外壳(11)和设置在主净化系统外壳(11)内的相连通的过滤室(Ⅰ)、等离子体室(Ⅱ)、气体缓冲室(Ⅲ)以及尾气净化室(Ⅳ)；等离子体室(Ⅱ)内设置有纳米催化剂，尾气净化室(Ⅳ)内设置有滤网，滤网上设置有负载有纳米催化剂和化学吸收剂的活性炭。2.根据权利要求1所述的一种低温等离子体VOCs净化装置，其特征在于，主净化系统外壳(11)一端设置有进气口(3)，另一端设置有出气口(4)；风机(27)为轴流风机；主净化系统外壳(11)上开设有散热孔(25)，主净化系统外壳(11)底部设有万向轮(6)。3.根据权利要求2所述的一种低温等离子体VOCs净化装置，其特征在于，进气口(3)与出气口(4)之间设置有第一进气网栅(12)、第二进气网栅(15)、第三进气网栅(19)、第四进气网栅(21)和第五进气网栅(24)，过滤室(Ⅰ)设置在第一进气网栅(12)与第二进气网栅(15)之间，等离子体室(Ⅱ)设置于第二进气网栅(15)与第三进气网栅(19)之间，气体缓冲室(Ⅲ)设置于第三进气网栅(19)与第四进气网栅(21)之间，尾气净化室(Ⅳ)设置于第四进气网栅(21)与第五进气网栅(24)之间。4.根据权利要求3所述的一种低温等离子体VOCs净化装置，其特征在于，第一进气网栅(12)垂直于气流方向设置，并且第一进气网栅(12)与进气口(3)相连通；第五进气网栅(24)与出气网栅(26)之间设置有风机(27)；第一进气网栅(12)、第二进气网栅(15)、第三进气网栅(19)、第四进气网栅(21)、第五进气网栅(24)与出气网栅(26)平行设置，并且每个网栅均为镂空金属板。5.根据权利要求1所述的一种低温等离子体VOCs净化装置，其特征在于，过滤室(Ⅰ)内设置初效过滤器(13)和高效过滤器(14)；气体缓冲室Ⅲ内设置有蜂窝陶瓷过滤器(20)，蜂窝陶瓷过滤器(20)的滤材为孔密度为10-20ppi的蜂窝陶瓷。6.根据权利要求1所述的一种低温等离子体VOCs净化装置，其特征在于，等离子体室(Ⅱ)内设置有等离子体净化通道(16)；等离子体净化通道(16)与气流方向平行，等离子体净化通道(16)由若干层相互平行的不锈钢管(28)组成，每个不锈钢管内壁上设置有一层石英...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄宇，王鹏鸽，王震宇，曹军骥，
申请(专利权)人：中国科学院地球环境研究所，
类型：发明
国别省市：