專利名稱：一種常壓低溫等離子體除臭器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低溫等離子體臭氣凈化裝置，尤其涉及一種處理垃圾站、城 市糞渣處理場、污水站及其它有惡臭氣體產(chǎn)生的場所惡臭氣體的處理裝置。
背景技術(shù)：
惡臭物質(zhì)是指一切刺激嗅覺器官引起人們不愉快及損害生活環(huán)境的氣體物 質(zhì)，即難聞的臭味。惡臭可對人產(chǎn)生嗅覺傷害，是引起嘔吐導致疾病的公害之
一。迄今憑人的嗅覺即能感覺到的惡臭物質(zhì)有4000多種，其中對健康危害較大 的有硫醇類、氨、硫化氫、甲基硫、有機胺(如，三甲胺)、甲醛、苯乙烯、有 機酸、酚類等幾十種。有些惡臭物質(zhì)隨廢水、廢渣排入水體，不僅使水發(fā)生異 臭異味，而且危及魚類等水生生物的生命。惡臭物質(zhì)分布廣，影響范圍大，已 經(jīng)成為公害。
垃圾壓縮站及糞渣處理場所產(chǎn)生的臭氣主要有氨、硫化氫、甲硫醇、有
機酸、有機胺等物質(zhì)。鑒于臭氣具有上述種種危害，因此有必要在垃圾及糞渣 的收集、貯存、運輸、處理的過程中采取相應的措施來控制和處理臭氣。
傳統(tǒng)的臭氣凈化方法包括稀釋法、燃燒法、洗滌法、吸附法、催化轉(zhuǎn)化 法等，這些方法分別存在著凈化不徹底，凈化氣體種類單一，控制難度大，能 耗高等缺點。近年來興起的低溫等離子體技術(shù)是一種新的治理臭氣污染物的方 法，利用等離子體中的大量活性粒子可對有毒、有害、難降解的臭氣污染物進 行直接分解去除。
等離子體被稱為物質(zhì)第4形態(tài)，由電子、離子、自由基和中性粒子組成。等離子體一般可分為熱等離子體和非熱(低溫)等離子體。低溫等離子體是工業(yè)上 應用非常廣泛的一種等離子體，它可以應用于等離子體化學合成與分解、臭氧 發(fā)生器、靜電除塵、濺射制模、氣相沉積、聚合和引發(fā)聚合、材料表面改性、 沉積刻蝕和低溫灰化等方面。同時，在燃煤煙氣中的二氧化硫和氮氧化物、揮 發(fā)性有機物和汽車尾氣等環(huán)境污染物的處理方面，低溫等離子體更是顯示了其 良好的應用前景。
低溫等離子體的產(chǎn)生方法主要有輝光放電、電暈放電、介質(zhì)阻擋放電、射 頻放電、滑動電弧放電、射流放電、常壓輝光放電和低壓輝光放電等。由于各 種條件的限制，目前應用得最廣泛的低溫等離子體的產(chǎn)生方法主要為電暈放電 和介質(zhì)阻擋放電。
電暈放電是氣體介質(zhì)在不均勻電場中的局部自持放電，是最常見的一種氣 體放電形式。在曲率半徑很大的尖端電極附近，由于局部電場強度超過氣體擊 穿電離場強，使氣體發(fā)生電離和激勵，因而出現(xiàn)電暈放電。電暈放電可以是相 對穩(wěn)定的放電形式，也可以是不均勻電場間隙擊穿過程中的早期發(fā)展階段。電 暈放電可以在大氣壓下工作，但需要足夠高的電壓以增加電暈部位的電場。一 般在高壓和強電場的工作條件下，不容易獲得穩(wěn)定的電暈放電，亦容易產(chǎn)生局 部的電弧放電，為提高穩(wěn)定性可將反應器做成非對稱的電極形式。利用電暈放 電可以進行靜電除塵、污水處理、空氣凈化等。
介質(zhì)阻擋放電是將絕緣介質(zhì)插入放電空間的一種非平衡態(tài)氣體放電，又稱 介質(zhì)阻擋電暈放電或無聲放電。介質(zhì)阻擋放電能夠在高氣壓和很寬的頻率范圍
內(nèi)工作，通常的工作氣壓為104 106Pa，電源頻率可從50Hz至lMHz。電極結(jié) 構(gòu)的設計形式多種多樣。在兩個放電電極之間充滿某種工作氣體，并將其中一 個或兩個電極用絕緣介質(zhì)覆蓋，也可以將介質(zhì)直接懸掛在放電空間或采用顆粒狀的介質(zhì)填充其中，當兩電極間施加足夠高的交流電壓時，電極間的氣體就會 被擊穿而產(chǎn)生放電，即產(chǎn)生了介質(zhì)阻擋放電。
等離子體除臭是通過兩個途徑實現(xiàn)的 一個是在高能電子的瞬時高能量作 用下，打開某些有害氣體分子的化學鍵，使其直接分解成單質(zhì)原子或無害分子; 另一個是在大量高能電子、離子、激發(fā)態(tài)粒子和氧自由基、氫氧自由基等作用 下氧化分解成無害產(chǎn)物。主要有以下幾個過程
1. 在高能電子作用下，強氧化性自由基O、 OH、 H02的產(chǎn)生；
2. 有機物分子受到高能電子碰撞被激發(fā)，其分子鍵斷裂形成小碎片基團和
原子；
3. O、 OH、 H02與激發(fā)原子、有機物分子、破碎的基團、其他自由基等發(fā) 生一系列反應，有機分子最終被降解為CO、 C02、 H20。去除率的高低 與電子能量和有機分子結(jié)合鍵能的大小有關(guān)。
本發(fā)明揭示的低溫等離子體除臭器除臭的原理為利用產(chǎn)生的大量等離子體 和臭氧共同作用，將呈臭物質(zhì)轉(zhuǎn)化為沒有氣味的物質(zhì)。
等離子體去除上述污染物的主要途徑有兩條 一是在高能電子的瞬時高能 量作用下，打開某些有害氣體分子的化學鍵，使其直接分解成單質(zhì)原子或無害 分子；二是在大量高能電子、離子、激發(fā)態(tài)粒子和氧自由基、氫氧自由基(自 由基因帶有不成對電子而具有很強的活性)等作用下氧化分解成無害產(chǎn)物。其 反應機理為
H2S + 02，02,02+ ■> S03 + H20 NH3 +02，02,02+ — NOx +H20 VOCs + 02,02,02+-> S03 +C02+H20
本發(fā)明揭示的低溫等離子體除臭器產(chǎn)生的不僅有等離子體，還有大量的臭氧。臭氧具有極強的除臭能力，依靠其強氧化能力可快速氧化產(chǎn)生臭味及其它氣味的有機物或無機物。臭氣的主要成分是胺(R3N)，硫化氫(H2S)，甲硫醇 (CH3SH)等，臭氧對其氧化分解，生成沒有氣味的物質(zhì)。相關(guān)的反應式如下C//3S/f + 03 — [C//3 -S-5"_C//3] 4 C//3 —+ 02 從上述反應來看，惡臭組分經(jīng)過本低溫等離子體除臭器處理后，將轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N沒有氣味的小分子，從而能夠有效的去除臭味。近年來，低溫等離子體發(fā)生器的設計取得了長足的發(fā)展，但它們普遍存在著不能在潮濕的條件下工作的缺點，且對惡臭氣體的處理效果不佳。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服在現(xiàn)有技術(shù)中遇到的上述問題，并提供一種能夠在常 壓、潮濕的環(huán)境中有效的去除惡臭氣體的低溫等離子體除臭器。本發(fā)明的另一目的是提供一種低溫等離子體除臭裝置，該裝置的放電電壓 很低，可以大大降低工作成本和設備成本。本發(fā)明設計的低溫等離子體除臭器，由陰陽電極板以及陰陽電極構(gòu)成。本發(fā)明的上述目的可以通過一種用于在大氣壓下產(chǎn)生低溫等離子體的裝置 來實現(xiàn)，該裝置包括彼此相對的一對電極，陰極是由被切割加工成鋸齒形的金屬板構(gòu)成，鋸齒的高度為50_100毫米，相鄰的鋸齒之間的距離為50_100 毫米，將該鋸齒形陰極和另外一塊光滑的電極相對放置，鋸齒尖端距離另外一 塊電極板10—50毫米。兩個電極表面均涂有一層厚度為0.2—2毫米的聚乙烯、 聚四氟乙烯、聚丙烯、環(huán)氧樹脂、聚酰胺樹脂等絕緣電介質(zhì)。在兩個電極中間 施加高頻脈沖電壓時，電極間的氣體會被電離擊穿而產(chǎn)生電暈放電，形成低溫等離子體。本發(fā)明揭示的低溫等離子除臭器由多對電極構(gòu)成，以增強等離子體的除臭 效果。放電器中的導電體在高濕度空氣中暴露，由于導體的靜電電容的變化導致 電介質(zhì)的絕緣電阻下降，共存氣體在導體上吸附造成放電不良，是妨礙臭氧發(fā) 生的原因。于是，可以用各種絕緣電介質(zhì)覆蓋導體將導體與高濕度空氣隔離開 來。本發(fā)明揭示的低溫等離子體除臭器，用聚乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、環(huán) 氧樹脂、聚酰胺樹脂等絕緣電介質(zhì)覆蓋導體，可以極大的抑制電介質(zhì)的靜電電 容的變化，而且可以防止共存氣體的附著，于是就能實現(xiàn)穩(wěn)定放電。本發(fā)明揭 示的低溫等離子體除臭器既可以在干燥的空氣中使用也可以在高濕度的空氣中 使用。在干燥的空氣中，氧分子被離解，產(chǎn)生臭氧；在高濕度空氣中，水分子 被離解生成氫氧自由基。因此，本發(fā)明揭示的低溫等離子體除臭器在干燥空氣 中借助于臭氧，在高濕度下借助于氫氧自由基的氧化能力實現(xiàn)除臭和殺菌的目 的。如圖l所示，本發(fā)明揭示的常壓低溫等離子體除臭器是非均勻的電場放電， 與普通的介質(zhì)阻擋放電相比，它需要的脈沖電壓要低很多。在相同的放電條件 下，它的介質(zhì)阻擋放電要比普通裝置的介質(zhì)阻擋放電強烈得多，放電生成的活 性組分也更多。同時由于在兩個電極的表面都涂有一層絕緣電介質(zhì)，限制了放 電電流自由增長，因此能夠避免在放電間隙形成火花放電或弧光放電等，因此， 本發(fā)明揭示的常壓低溫等離子體裝置具有能耗低、在較低的電壓下就能夠有效 的工作的特點。本發(fā)明揭示的低溫等離子體除臭器的電極對數(shù)和組數(shù)可以根據(jù) 要處理的惡臭氣體的體積和呈臭物質(zhì)的含量增加或減少。


圖1是本發(fā)明揭示的常壓低溫等離子體除臭器的介質(zhì)阻擋電暈放電裝置的正面剖面圖，其中有陰極板l，陽極板2，絕緣子3，膠木固定螺栓4，絕緣架5。圖2是常壓低溫等離子體除臭器的介質(zhì)阻擋電暈放電裝置的側(cè)面剖面圖， 其中有塑料保護罩l，絕緣子2。
具體實施方式
參照圖l，圖中表示了電極結(jié)構(gòu)的剖視圖，本發(fā)明利用板式結(jié)構(gòu)的電極來在 大氣壓下產(chǎn)生低溫等離子體。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明，低溫等離子體除臭器裝有若干對電極，每對電極 由陽極和陰極構(gòu)成，分別固定在陽極板和陰極板上，每對電極的陽極和陰極布 置成彼此相對。陰極被做成鋸齒狀，陽極為平板型，每個電極都由金屬制成。 每個電極的表面都涂有一層厚度為0.2—2毫米的聚乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、 環(huán)氧樹脂、聚酰胺樹脂等絕緣電介質(zhì)，陽極板和陰極板之間的距離為10-200毫 米，陽極和陰極鋸齒尖端的距離為10_50毫米。
權(quán)利要求
1. 一種常壓低溫等離子體除臭器，其特征在于，在組成放電裝置的一對金屬電極中，其中一個金屬電極的兩個表面都帶有分布均勻的鋸齒狀放電電極，另外一個電極為光滑的金屬板。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1，其特征在于板狀電極的兩個表面均與鋸齒狀的電極相對， 兩個電極間留有10—50毫米均勻放電間隙，當兩個金屬電極與一個高頻高壓 脈沖電源聯(lián)通，在放電間隙中存在氣體時，放電間隙中就會形成低溫等離子 體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1，其特征在于兩個表面都帶有分布均勻的鋸齒形金屬組成的 電極表面都涂有一層由聚乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、環(huán)氧樹脂、聚酰胺樹 脂等組成的絕緣層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1，其特征在于由光滑金屬板組成的電極表面涂有一層由聚乙 烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、環(huán)氧樹脂、聚酰胺樹脂等組成的絕緣層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1，其特征在于該低溫等離子體除臭器可以在常壓下的潮濕空 氣中使用。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1，其特征在于此低溫等離子體除臭器的電極對數(shù)和組數(shù)可以 根據(jù)要處理的惡臭氣體的體積和呈臭物質(zhì)的含量增加或減少。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低溫等離子體臭氣凈化裝置，尤其涉及一種處理垃圾站和城市糞渣處理場、污水站及其它有惡臭氣體產(chǎn)生的場所惡臭氣體的處理裝置。該裝置包括彼此相對的一對電極，陰極是由被切割加工成鋸齒形的金屬板構(gòu)成，將該鋸齒形陰極和另外一塊光滑的電極相對放置。兩個電極表面均涂有一層絕緣電介質(zhì)。在兩個電極中間施加高頻脈沖電壓時，電極間的氣體會被電離擊穿而產(chǎn)生電暈放電，形成低溫等離子體。本發(fā)明提供的低溫等離子體除臭器具有能夠在常壓、潮濕的環(huán)境中有效的去除惡臭氣體，能耗低等優(yōu)點。
文檔編號A61L9/22GK101279101SQ200710073749
公開日2008年10月8日 申請日期2007年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月2日
發(fā)明者涉 張, 馬輝文 申請人:張 涉;馬輝文