專利名稱：一種非平衡態(tài)等離子體凈化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種針對(duì)大氣治理領(lǐng)域的污染物凈化處理裝置，尤其是一種逆流式非平衡等離子體反應(yīng)裝置，屬于環(huán)境污染治理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著人類生產(chǎn)活動(dòng)和生活活動(dòng)的不斷擴(kuò)大，排放到環(huán)境中的廢氣污染物成分既復(fù)雜，而且有毒有害物日益增加。不僅給生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞，也給人類自身帶來(lái)不可估量的危害。傳統(tǒng)的廢物處理技術(shù)已不能適應(yīng)需要，而非平衡等離子體技術(shù)由于其具有開(kāi)發(fā)費(fèi)用低、處理徹底、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，正受到研究領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。廢氣中的主要成分有總懸浮顆粒、飄塵、硫氧化物、氮氧化物、硫化氫、氨、碳氧化物和有機(jī)蒸氣(VOCs)等。它們分別來(lái)自于生活污染源、工業(yè)污染源和交通污染源。通常的處理技術(shù)有機(jī)械過(guò)濾、液體吸附、固體吸附、靜電吸附、催化轉(zhuǎn)化等。這些技術(shù)對(duì)廢氣的治理起著重要的作用。但隨著廢氣成分的復(fù)雜化、濃度增大，這些技術(shù)的效率低、一次污染、腐蝕設(shè)備、工藝復(fù)雜、投資大、運(yùn)行費(fèi)用高等缺陷逐漸顯露出來(lái)。日前最具活力的廢氣處理技術(shù)當(dāng)數(shù)非平衡態(tài)等離子體技術(shù)。80年代末Masnda S.首次提出的脈沖放電脫硫脫硝技術(shù)， 屬于這一技術(shù)范疇。工業(yè)廢氣中懸浮顆粒和飄塵以氣態(tài)和氣溶膠態(tài)長(zhǎng)期懸浮在空氣中，對(duì)大氣環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，其中粒徑在0. 1 5um之間的顆粒對(duì)人體危去最大。非平衡態(tài)等離子體技術(shù)可以有效地清除廢氣中的這些顆粒物。其處理機(jī)理是通過(guò)非均勻放電(如電暈放電) 產(chǎn)生的非平衡態(tài)等離子體，其中的電子和離子在梯度場(chǎng)的作用下和廢氣中的顆粒物相互碰撞并附著在這些粒子上，使之成為荷電粒子，進(jìn)而被集塵極所收集。對(duì)廢氣中的其它氣態(tài)污染物的等離子體處理機(jī)理為通過(guò)氣體放電產(chǎn)生的等離子體中含有大量高能電子、離子、激發(fā)態(tài)粒子和具有很強(qiáng)氧化性的自由基，其中活性粒子的平均能量高于氣體分子的鍵能。這些活性粒子和有害分子碰撞的結(jié)果是，一方面打開(kāi)氣體分子鍵生成一些單原子分子和固體微粒；另一方而產(chǎn)生大量· 0H、· HO2, · 0等自由基和氧化性極強(qiáng)的03。由這些單原子分子、自由基和O3等組成的活性粒子所引起的化學(xué)反應(yīng)，最終將廢氣中的有害物質(zhì)變成無(wú)害物質(zhì)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種新型的、有效的、低能耗的逆流針板式非平衡態(tài)等離子體凈化裝置。本實(shí)用新型提供的廢氣處理裝置，是將電暈放電和介質(zhì)阻擋放電相結(jié)合產(chǎn)生非平衡態(tài)等離子體技術(shù)，反應(yīng)器為類針-板式結(jié)構(gòu)，采用污染物氣流與非平衡態(tài)等離子體通道逆流接觸的形式來(lái)降解廢氣。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小，適用面廣，處理效果好等優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型的一種非平衡態(tài)等離子體凈化裝置，其特征在于一種非平衡態(tài)等離子體凈化裝置，其特征在于包括電源5、非平衡態(tài)等離子體反應(yīng)器6和尾氣活性炭吸附凈化器10 ；在非平衡態(tài)等離子體反應(yīng)器6內(nèi)安裝放電電極1、接地電極2，通過(guò)高壓電線8將電源5與放電電極1相連，接地電極2通過(guò)接地線9接地；放電電極1垂直于接地電極2， 放電電極1為曲率半徑< IOmm的實(shí)心或空心針尖、實(shí)心或空心金屬棒或金屬管；基盤7為表面光滑的金屬平板，基盤7和接地電極2均采用3 5mm厚鋼板制作，孔徑為40 60mm， 開(kāi)孔率為50% 65% ；基盤7平行接地電極2布設(shè)于非平衡態(tài)等離子體反應(yīng)器6內(nèi)；基盤 7面向接地電極2 —側(cè)表面安裝有放電電極1，放電電極1與基盤7垂直；放電電極1與接地電極2之間的間距為Icm 12cm ；在非平衡態(tài)等離子體反應(yīng)器6內(nèi)靠近接地電極2的一側(cè)設(shè)有兩個(gè)進(jìn)氣口 3，兩個(gè)進(jìn)氣口 3上下對(duì)稱分布，非平衡態(tài)等離子體反應(yīng)器6整體結(jié)構(gòu)密閉；在非平衡態(tài)等離子體反應(yīng)器6內(nèi)靠近基盤7的一側(cè)上下對(duì)稱布設(shè)兩個(gè)出氣口 4 ；兩個(gè)出氣口 4同時(shí)連接在尾氣活性炭吸附凈化器10上。本實(shí)用新型所提供的一種非平衡態(tài)等離子體凈化裝置與現(xiàn)有的非平衡態(tài)等離子體凈化裝置相比明顯的不同是在放電電極1和接地電極2之間形成了非平衡態(tài)等離子體通道，進(jìn)入反應(yīng)器6的污染氣體與非平衡態(tài)等離子體通道逆向接觸，提高了等離子體通道中高能電子、強(qiáng)氧化性自由基及準(zhǔn)中性分子的碰撞幾率及碰撞速率，從而提高了等離子的利用率；非平衡態(tài)等離子體反應(yīng)器6整體結(jié)構(gòu)密封操作，利用了靜壓箱的原理，凈化器內(nèi)部壓力均衡，有利于氣態(tài)污染物氣流及濃度穩(wěn)定；采用了尾氣凈化器，來(lái)達(dá)到污染物廢氣徹底的無(wú)害化排放；同時(shí)， 這種裝置將電暈放電和介質(zhì)阻擋放電相結(jié)合，在放電期間避免了電弧的產(chǎn)生，利于生成等離子體活性基團(tuán)?？傊@種反應(yīng)器形式很大程度上提高了廢氣的處理效率，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用性強(qiáng)，運(yùn)行費(fèi)用低。采用該凈化裝置凈化VOCs氣體，發(fā)現(xiàn)較一般的針-板式反應(yīng)器對(duì)氣態(tài)VOCs污染物凈化效果提高了 15%以上，除塵效果提高到99. 99%以上。

圖1是本實(shí)用新型的工藝流程示意圖。圖2是本實(shí)用新型的針-板式電極結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型的針管-板式電極結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1.放電電極，2.接地電極；3.進(jìn)氣口，4.出氣口，5.電源，6.非平衡態(tài)等離子體反應(yīng)器，7.基盤，8.高壓電線，9.接地電線，10.尾氣凈化器。
具體實(shí)施方式
非平衡態(tài)等離子體反應(yīng)器6整體結(jié)構(gòu)密封操作，利用了靜壓箱的原理，凈化器內(nèi)部壓力均衡，有利于氣態(tài)污染物氣流及濃度穩(wěn)定；放電電極1、接地電極2為針板式，放電電極1垂直于接地電極2，針型放電電極1為曲率半徑< IOmm的實(shí)心或空心針尖、實(shí)心或空心金屬棒或金屬管，針型放電電極1安置于基盤7上；基盤7為表面光滑的金屬平板，當(dāng)放電電極1實(shí)心時(shí)，進(jìn)入的廢氣與非平衡等離子體作用后，從基盤7上均勻分布孔排向凈化裝置 6出氣口 4，最后由出氣口 4排出；當(dāng)放電電極1空心時(shí)，基盤7上無(wú)孔，凈化廢氣由放電電極1排出；針型放電電極1與板型接地電極2之間的間距為6cm ；接地電極2接地，接地電阻彡4 Ω。電源5輸出高壓，施加在放電極1和接地電極2之間，調(diào)整放電電極1與接地電極 2之間距離、電源5輸出電壓峰值，使放電電極1與接地電極2之間電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到8kV/cm 時(shí)，在電極1、電極2之間形成非平衡態(tài)等離子體通道，在通道中存在大量的高能電子、強(qiáng)氧化性基團(tuán)及準(zhǔn)中性分子；預(yù)處理的氣態(tài)污染物由進(jìn)氣口 3進(jìn)入凈化裝置6，與等離子通道逆向接觸，充分反應(yīng)后，由凈化裝置6出氣口 4排放；排放氣體在經(jīng)過(guò)附加的尾氣凈化器10后排入大氣。在電極表面附著一定量的催化劑。催化劑以改性鈦酸鋇Biia8Sra2ZraiTia9O3為載體，載體表面負(fù)載MnO2/ y -Al2O3等金屬氧化物作為活性組分。污染物廢氣經(jīng)過(guò)等離子體凈化后，再通過(guò)附加的尾氣凈化器10，達(dá)到徹底凈化的目的。尾氣凈化器10采用活性炭吸附裝置。采用該凈化裝置凈化VOCs氣體，發(fā)現(xiàn)較一般的針-板式反應(yīng)器對(duì)氣態(tài)VOCs污染物凈化效果提高了 15%以上，除塵效果提高到99. 99%以上。
權(quán)利要求1. 一種非平衡態(tài)等離子體凈化裝置，其特征在于包括電源(5)、非平衡態(tài)等離子體反應(yīng)器(6)和尾氣活性炭吸附凈化器(10)；在非平衡態(tài)等離子體反應(yīng)器(6)內(nèi)安裝放電電極 (1)、接地電極O)，通過(guò)高壓電線⑶將電源(5)與放電電極⑴相連，接地電極(2)通過(guò)接地線(9)接地；放電電極⑴垂直于接地電極O)，放電電極⑴為曲率半徑< IOmm的實(shí)心或空心針尖、實(shí)心或空心金屬棒或金屬管；基盤(7)為表面光滑的金屬平板，基盤(7) 和接地電極⑵均采用3 5mm厚鋼板制作，孔徑為40 60mm，開(kāi)孔率為50% 65% ；基盤(7)平行接地電極(2)布設(shè)于非平衡態(tài)等離子體反應(yīng)器(6)內(nèi)；基盤(7)面向接地電極 ⑵一側(cè)表面安裝有放電電極(1)，放電電極⑴與基盤(7)垂直；放電電極⑴與接地電極⑵之間的間距為Icm 12cm ；在非平衡態(tài)等離子體反應(yīng)器(6)內(nèi)靠近接地電極(2)的一側(cè)設(shè)有兩個(gè)進(jìn)氣口(3)，兩個(gè)進(jìn)氣口( 上下對(duì)稱分布，非平衡態(tài)等離子體反應(yīng)器(6)整體結(jié)構(gòu)密閉；在非平衡態(tài)等離子體反應(yīng)器(6)內(nèi)靠近基盤(7)的一側(cè)上下對(duì)稱布設(shè)兩個(gè)出氣口⑷；兩個(gè)出氣口⑷同時(shí)連接在尾氣活性炭吸附凈化器(10)上。
專利摘要一種非平衡態(tài)等離子體凈化器屬于環(huán)境污染治理技術(shù)領(lǐng)域。包括電源、非平衡態(tài)等離子體反應(yīng)器和尾氣活性炭吸附凈化器；在密閉非平衡態(tài)等離子體反應(yīng)器內(nèi)安裝放電電極、接地電極，通過(guò)高壓電線將電源與放電電極相連，接地電極通過(guò)接地線接地；放電電極垂直于接地電極，基盤平行接地電極布設(shè)于非平衡態(tài)等離子體反應(yīng)器內(nèi)；基盤面向接地電極一側(cè)表面安裝有放電電極，放電電極與基盤垂直；在反應(yīng)器內(nèi)靠近接地電極的一側(cè)設(shè)有兩個(gè)進(jìn)氣口，兩個(gè)進(jìn)氣口上下對(duì)稱分布；在反應(yīng)器內(nèi)靠近基盤的一側(cè)上下對(duì)稱布設(shè)兩個(gè)出氣口；兩個(gè)出氣口同時(shí)連接在尾氣活性炭吸附凈化器上。這種反應(yīng)器形式很大程度上提高了廢氣的處理效率，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用性強(qiáng)，運(yùn)行費(fèi)用低。
文檔編號(hào)B01D53/04GK202113752SQ201120190070
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月8日
發(fā)明者萬(wàn)艷東, 方巖, 李海蓉, 竹濤, 陳旭, 陳莎 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)