一种用于治理废气的等离子体催化的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于治理废气的等离子体催化的装置，包括介质阻挡放电装置和驱动介质阻挡放电装置放电的电源，所述的介质阻挡放电装置包括：带有进气口和出气口的柱形反应容器、以及设于柱形反应容器内的内电极；所述的柱形反应容器的侧壁由绝缘外壳、介质层以及设于绝缘外壳和介质层之间的外电极组成；所述的外电极和内电极分别与所述电源的两极连通，所述的柱形反应容器内设有烧结金属纤维束催化剂。本实用新型专利技术采用烧结金属纤维束(SMF)催化剂与介质阻挡放电技术相结合，在降低能耗的同时，提高了降解废气中VOCs的去除率。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及环境保护
，具体是涉及一种用于治理废气的等离子体催化的装置。 
技术介绍
随着经济的增长，人民生活水平的提高，人们对生活环境的要求也越来越高。工厂及室内建筑涂料的有毒有害废气排放，严重影响居民的健康，恶化了生活环境。具有异味的工业和建筑涂料VOCs已经成为居民投诉的焦点。为此国内许多省市都已开展“清洁空气行动”，寻求一种高效率、低能耗的清洁治理技术治理VOCs和恶臭的排放已是刻不容缓。 传统的治理方法中：吸收法、吸附法、冷凝法、生物法和低温等离子体法。其中活性炭吸附和生物法是目前控制工业VOCs和恶臭的最常见工艺。生物法具有投资及运行费用低等优点，但占地面积大，处理效果不稳定，且适于处理低浓度VOCs等缺点。而活性炭吸附法中，虽然在达到饱和吸附量前具有良好的除臭和吸附VOCs的效果，但其维护管理费用高，废炭再生麻烦。 在上述这些技术中低温等离子体技术已经引起越来越多的关注，等离子体被称作除固态、液态和气态之外的第四种物质存在形态，是由电子、离子、自由基和中性粒子组成的导电性流体，整体保持电中性。在低温等离子体内，有大量的高能电子及高能电子激励产生的·O、·OH等活性粒子，通过一系列物理、化学反应将有害气体污染物氧化成无害物或低毒物。与其他VOCs和恶臭废气治理技术相比，低温等离子体技术具有工艺简单、处理流程短、投资少、占地小、去除率高、运行费用低（主要表现为电费）、适用范围广等特点。 利用低温等离子体处理VOCs和恶臭废气时，也还存在一些问题：1. 在较低放电电压下，对一些结构稳定的VOCs去除效率不高（如喷漆废气中的苯、甲苯等）；2.放电区域小，污染气体停留时间短；3.工业化放电电源要求较高，需要稳定放电。 针对上述单一等离子体处理技术的不足，人们提出了等离子体催化技术，已经进行了广泛的研究和工业中试中，实验结果理想，克服了上述单一等离子体技术的不足，然而由于低温等离子体放电产生的高能和活性物质有很大部分是短寿命物质（short-lived物质），现行的等离子体催化结合技术无论是两段式还是一段式，都存在不能充分利用这些产生的物质的缺陷。另外，针对VOCs或恶臭处理中，低温等离子体技术相对等离子体催化技术还存在相对能耗高，较低放电电压下，污染物去除率不高，还存在部分中间产物，造成二次污染，而在传统等离子体催化技术结合方式中，存在放电过程产生的short-lived物质利用率不高，而像金属纤维束这类金属材料制备催化剂，制备过程复杂，附载量不大，易脱附。 烧结金属纤维（SMF）是目前国内外研究较多的一种新型材料，它是以镍铬合金纤维或者铁铬铝合金纤维为原料，通过布毡、压制和高温烧结制成。烧结金属电极具有多孔结构，不同的孔径层形成孔径梯度，孔径以介孔（2-50nm）和大孔(＞50nm)为主，内部含有大量连通或半连通的孔隙，通过一定处理后，孔隙率最高可达80-90%，压力损失小，耐高温和易加工，是优良的催化剂载体。（Igor Yuranov，Albert Renken，Zeolite/sintered metal fibers composites as effective structured catalysts，Applied Catalysis A:General 281(2005)55-60） 
技术实现思路
本技术提供了一种用于治理废气的等离子体催化的装置，该装置采用烧结金属纤维束催化剂为催化剂，结构简单，难降解VOCs的去除率高，同时降低了能耗。 一种用于治理废气的等离子体催化的装置，包括介质阻挡放电装置和驱动介质阻挡放电装置放电的电源，所述的介质阻挡放电装置包括：带有进气口和出气口的柱形反应容器、以及设于柱形反应容器内的内电极；所 述的柱形反应容器的侧壁由绝缘外壳、介质层以及设于绝缘外壳和介质层之间的外电极组成；所述的外电极和内电极分别与所述电源的两极连通，所述的柱形反应容器内设有烧结金属纤维束催化剂（以下称SMF催化剂）。 为进一步降低能耗，所述的柱形反应容器内设有同轴设置的支撑柱；所述的内电极和烧结金属纤维束催化剂相互接触且缠绕在所述的支撑柱上。采用与高压内电极一起缠绕在支撑柱上，使得SMF催化剂在催化的过程，又作为反应电极，这有效的充分利用了放电所产生的各种高能、高活性短寿命（short-lived）物质物质，提高了难降解VOCs的去除率。 为防止废气或等离子体对内电极和SMF催化剂的腐蚀，进一步优选的技术方案为，所述的支撑柱外侧设有包围所述内电极和烧结金属纤维束催化剂的第二介质层，第二介质层的顶端和底端分别与柱形反应容器密封。所述的介质层和第二介质层厚度可根据实际需要确定，作为优选的技术方案，所述的介质层的厚度为6-8mm；所述的第二介质层的厚度为6-8mm。 为保证在反应容器内形成稳定的等离子体，作为一种优选的技术方案，所述的外电极为金属网。 本技术的用于治理废气的等离子体催化的装置中，使用的电源为介质阻挡放电装置中常用的高压电源，作为进一步的优选，所述的高压电源为纳秒级高压脉冲电源，其作用为通过陡前沿、窄脉宽（纳秒级）的高压脉冲为等离子体反应器供能。在此条件下，电子被加速成为高能电子，而其它质量较大的离子由于惯性大来不及加速而基本保持静止，从而避免了直流电晕加速离子而带来的能量损耗。 本技术中所述绝缘外壳、介质层、第二介质层、支撑柱等材料均为绝缘材料，可选用聚甲基丙烯甲酯。 上述装置中，所述的烧结金属纤维束催化剂可采用下述方法制备，该方法使用经表面处理的烧结金属纤维束作为载体负载金属催化剂，提高了产品中金属催化剂的负载量，且该方法工艺简单，易于操作。 一种烧结金属纤维束催化剂的制备方法，包括： （1）通过阳极氧化法对烧结金属纤维束进行表面处理，具体过程如 下： （i）首先在0.5-0.7A电流强度下，氧化处理10-40min，在烧结金属纤维束表面形成致密氧化膜； （ii）然后将电流强度调整到0.8-1.2A，氧化处理10-20min，得到表面带有附载孔隙的烧结金属纤维束； （2）将步骤（1）得到的表面带有附载孔隙的烧结金属纤维束浸渍到含有金属催化剂的水溶液中至少30分钟，负载完成后，经煅烧得到烧结金属纤维束催化剂。 阳极氧化法是一种将金属或合金的制件作为阳极，采用电解的方法使其表面形成氧化物薄膜的处理方法。本技术通过进一步控制阳极氧化法的电解条件，控制氧化物薄膜的形态，例如，首先在较小电流强度条件下，使得烧结金属纤维束表面覆盖致密的金属氧化膜，然后通过增大电解的电流强度，使得烧结金属纤维束表面的部分氧化物薄膜被击穿，进一步增加氧化物薄膜表面的孔隙率，有利于下一步的浸渍处理，有利于提高金属催化剂的负载量。 所述的金属催化剂可选自过渡金属及常见具有催化活性的贵金属等，综合考虑催化效果和易得性，所述的金属催化剂为正四价钯催化剂、正四价铂和正四价钛催化剂中的一种或多种。此时，对应的含有金属催化剂的水溶液包括氯钯酸、氯铂酸、氧化钛中的一种或多种的水溶液。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于治理废气的等离子体催化的装置，包括介质阻挡放电装置和驱动介质阻挡放电装置放电的电源，所述的介质阻挡放电装置包括：带有进气口和出气口的柱形反应容器、以及设于柱形反应容器内的内电极；所述的柱形反应容器的侧壁由绝缘外壳、介质层以及设于绝缘外壳和介质层之间的外电极组成；所述的外电极和内电极分别与所述电源的两极连通，其特征在于，所述的柱形反应容器内设有烧结金属纤维束催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种用于治理废气的等离子体催化的装置，包括介质阻挡放电装
置和驱动介质阻挡放电装置放电的电源，所述的介质阻挡放电装置包括：
带有进气口和出气口的柱形反应容器、以及设于柱形反应容器内的内电
极；所述的柱形反应容器的侧壁由绝缘外壳、介质层以及设于绝缘外壳和
介质层之间的外电极组成；所述的外电极和内电极分别与所述电源的两极
连通，其特征在于，所述的柱形反应容器内设有烧结金属纤维束催化剂。
2.根据权利要求1所述的用于治理废气的等离子体催化的装置，其
特征在于，所述的柱形反应容器内设有同轴设置的支撑柱；所述的内电极
和烧结金属纤维束催化剂相互接触且缠绕在所述的支撑柱上。
3.根据权利要求1所述的用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：施耀，叶志平，何奕，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：实用新型
国别省市：