用于顆粒態(tài)有機(jī)物處理的介質(zhì)阻擋放電內(nèi)電極及其反應(yīng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種處理顆粒態(tài)有機(jī)污染物的介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器的內(nèi)電極。
【背景技術(shù)】
[0002] 懸浮在空氣中的固體顆粒物因?qū)ι锖腿梭w健康會造成危害而稱之為顆粒物污 染。大氣環(huán)境中的顆粒物種類很多，一般指的是〇. 1-75 ym之間的塵粒、粉塵、霧塵、煙、化 學(xué)煙霧和煤煙。多環(huán)芳徑（Polycyclic aromatic hydrocarbons,簡稱PAHs)也是一種顆 粒態(tài)的有機(jī)化合物，由兩個或兩個以上的苯環(huán)組成，如萘、蒽、菲、芘等。PAHs在大氣中主要 以氣相和顆粒相兩種形態(tài)存在，其中2?3環(huán)的小分子量PAHs主要以氣相存在，4環(huán)的PAHs 在氣相和顆粒相中的分配基本相同，5?7環(huán)的大分子量PAHs則絕大部分以顆粒相存在。 其中大部分顆粒相的PAHs的粒徑大約在1. 1 ym以下，小部分粒徑大約在7 ym以上。
[0003] 目前，國內(nèi)外對大氣中PAHs的控制還較為薄弱，尤其是對于煙氣中顆粒態(tài)PAHs的 控制，其處理手段還停留在除塵技術(shù)上。傳統(tǒng)的處理方法是通過改進(jìn)和提高除塵性能的方 式來去除顆粒態(tài)PAHs，但是由于顆粒態(tài)PAHs通常以PM 1(I以下的細(xì)顆粒形式存在，常規(guī)的靜 電除塵器對此類顆粒物的脫除效果不佳。
[0004] 低溫等離子體降解有機(jī)污染物技術(shù)利用強(qiáng)電場下氣體放電產(chǎn)生的具有強(qiáng)化學(xué)活 性的高能電子、離子、自由基等物質(zhì)，這些活性物質(zhì)在增強(qiáng)氧化能力、促進(jìn)分子離解以及加 速化學(xué)反應(yīng)等方面都具有很高的效率，可以對煙氣中低濃度的有機(jī)污染物進(jìn)行深度氧化， 生成無害的〇) 2和H20。同時介質(zhì)阻擋放電還能和催化等技術(shù)結(jié)合，使等離子體氧化、催化 氧化共同發(fā)揮作用，從而高效無害的降解有機(jī)污染物。研宄表明單純的介質(zhì)阻擋放電雖然 具有較高的有機(jī)物脫除效率，但存在能量利用率低、碳化率不高等問題。為了克服單純等離 子體放電存在的缺點，放電和催化協(xié)同技術(shù)逐步發(fā)展起來。在催化氧化與等離子體氧化的 共同作用下，能量利用率和C0X選擇率均得到了很大的提高。
[0005] 但是對于處理顆粒態(tài)PAHs來說，等離子體協(xié)同催化技術(shù)不能得到較好的去除效 率。要真正實現(xiàn)介質(zhì)阻擋微放電對大氣中顆粒態(tài)PAHs的有效脫除，必須在固相PAHs捕集、 等離子體催化氧化性能等方面找到新的突破，因此便衍生了多段式過濾復(fù)合電催化氧化技 術(shù)。顆粒態(tài)顆粒物被過濾截留在反應(yīng)器中，延長了停留時間，從而可以與等離子體放電產(chǎn)生 的活性氧化物質(zhì)以及催化劑充分接觸，大大提高氧化能力，最終轉(zhuǎn)化成〇) 2和H 20等無害物 質(zhì)。同時多段式的交替布置能夠使得過濾、催化、放電作用得到最大化利用，有機(jī)物脫除率、 能量利用率和COx選擇率也都得到最大程度的體現(xiàn)。
[0006] 申請?zhí)?01110218959. 9的發(fā)明《過濾復(fù)合電催化氧化處理PAHs的反應(yīng)器》采用 不銹鋼粉末燒結(jié)管作為介質(zhì)阻擋放電的內(nèi)電極。但由于不銹鋼粉末管（即，多孔金屬反應(yīng) 體）外表面不光滑，外徑誤差大，從而降低介質(zhì)阻擋的放電強(qiáng)度以及臭氧的產(chǎn)生，進(jìn)而影響 有機(jī)顆粒物的降解；同時，隨著不銹鋼粉末管外表面附著的顆粒不斷增加，放電的均勻性進(jìn) 一步被破壞，能量注入受到較大影響。為此，我們提出一種新型的介質(zhì)阻擋放電內(nèi)電極，解 決以上問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種新型的介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器的內(nèi)電極，該內(nèi) 電極采用多段復(fù)合式設(shè)計，克服了常規(guī)過濾復(fù)合電催化介質(zhì)阻擋反應(yīng)器放電不均勻、放電 強(qiáng)度低、有機(jī)物降解效果不佳等問題。
[0008] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于顆粒態(tài)有機(jī)物處理的介質(zhì)阻擋放電 反應(yīng)器內(nèi)電極，該內(nèi)電極由依次交替排列的不銹鋼管和不銹鋼粉末燒結(jié)管組成，所述不銹 鋼管和不銹鋼粉末燒結(jié)管密封相連；從而形成多段復(fù)合式的內(nèi)電極（為具有過濾、化學(xué)催 化和等離子體氧化共同作用的多段復(fù)合式內(nèi)電極）；
[0009] 不銹鋼管的通道和不銹鋼粉末燒結(jié)管的通道形成了內(nèi)電極內(nèi)通道；
[0010] 所述不銹鋼粉末燒結(jié)管為多孔的金屬反應(yīng)體；在不銹鋼粉末燒結(jié)管的外表面負(fù)載 各種貴金屬催化劑；
[0011] 所述內(nèi)電極近進(jìn)氣口的一端為封閉，靠近出氣口的一端開口并與出氣口連通。
[0012] 作為本發(fā)明的用于顆粒態(tài)有機(jī)物處理的介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器內(nèi)電極的改進(jìn)：所述 不銹鋼管的外徑（外直徑）比不銹鋼粉末燒結(jié)管的外徑大2?3_;每段不銹鋼管與不銹 鋼粉末燒結(jié)管長度之比為1:2?3。
[0013] 備注說明：同一根內(nèi)電極中各段不銹鋼管的外徑是相同的，允許公差在0.05mm以 內(nèi)。同時各段不銹鋼粉末管的外徑也是相同的，允許公差在〇.5mm以內(nèi)。
[0014] 作為本發(fā)明的用于顆粒態(tài)有機(jī)物處理的介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器內(nèi)電極的進(jìn)一步改 進(jìn)：不銹鋼粉末燒結(jié)管的貴金屬催化劑負(fù)載量為〇. 5?lug/cm2 (不銹鋼粉末管外表面積）。
[0015] B卩，每cm2的不銹鋼粉末燒結(jié)管外表面積負(fù)載0.5?lug的貴金屬。
[0016] 作為本發(fā)明的用于顆粒態(tài)有機(jī)物處理的介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器內(nèi)電極的進(jìn)一步改 進(jìn)：不銹鋼粉末燒結(jié)管負(fù)載的貴金屬催化劑為貴金屬鹽在高溫下煅燒而成，所述貴金屬鹽 為氯金酸、硝酸銀或氯鉑酸。即，煅燒所得為氧化金、氧化銀、氧化鉑。
[0017] 作為本發(fā)明的用于顆粒態(tài)有機(jī)物處理的介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器內(nèi)電極的進(jìn)一步改 進(jìn)：貴金屬氧化物催化劑采用涂層方法負(fù)載，具體如下：
[0018] 將貴金屬鹽溶液均勻涂抹在不銹鋼粉末燒結(jié)管的外表面，涂抹完畢后在空氣中自 然干燥30?60分鐘，然后于400?500°C的溫度下煅燒5?6h，最后自然冷卻至室溫。
[0019] 作為本發(fā)明的用于顆粒態(tài)有機(jī)物處理的介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器內(nèi)電極的進(jìn)一步改 進(jìn)：所述不銹鋼粉末燒結(jié)管的孔徑為3 ym、10 ym、30 ym、50 ym，從而實現(xiàn)對不同粒徑的顆 粒的過濾截留作用，孔隙率40%?60%;不銹鋼粉末燒結(jié)管的厚度在3?10mm。
[0020] 本發(fā)明還同時提供了利用上述內(nèi)電極制備而得的反應(yīng)器，包括殼體，殼體的一端 為進(jìn)氣口，另一端為出氣口；殼體的外壁面包裹金屬導(dǎo)電物，金屬導(dǎo)電物接地作為介質(zhì)阻擋 放電的外電極；在殼體內(nèi)設(shè)置外接交流高壓或脈沖高壓的內(nèi)電極；內(nèi)電極靠近進(jìn)氣口的一 端封閉，內(nèi)電極靠近出氣口的一端開口且與出氣口相連通；殼體的內(nèi)壁與不銹鋼管的外壁 之間的間隙為1?5_ ;所述間隙形成介質(zhì)阻擋放電間隙，該介質(zhì)阻擋放電間隙與進(jìn)氣口相 連通；
[0021] 所述介質(zhì)阻擋放電間隙與出氣口不連通，處理后的氣體從內(nèi)電極內(nèi)通道流出進(jìn)入 出氣口。
[0022] 備注說明：該殼體同專利201110218959. 9。
[0023] 在本發(fā)明中，一段不銹鋼管，一段不銹鋼粉末燒結(jié)管的多級交替的設(shè)置方式能使 過濾、氧化作用更加充分，有助于顆粒態(tài)有機(jī)污染物的氧化去除。在放電場中，由于不銹鋼 管的精度較高（公差可控制在〇.〇5_以內(nèi)），放電均勻，注入能量高，可以產(chǎn)生更多的氧化 性自由基，深度氧化有機(jī)污染物；同時負(fù)載了貴金屬催化劑的不銹鋼粉末燒結(jié)管能夠使有 機(jī)廢氣通過整個催化層，和催化層充分接觸，有助于進(jìn)一步的催化氧化，提高C0 2的選擇率， 真正做到無害化處理。
[0024] 所述的不銹鋼管外徑略大于不銹鋼管粉末燒結(jié)管2?3mm。當(dāng)不銹鋼管的外徑大 于不銹鋼粉末管的外徑時，不銹鋼管外表面發(fā)生放電，而不銹鋼粉末燒結(jié)管由于放電間隙 大而不產(chǎn)生放電。所以此內(nèi)電極中不銹鋼管主要用于發(fā)生介質(zhì)阻擋放電，產(chǎn)生高濃度的氧 化性自由基，而不銹鋼粉末燒結(jié)管主要參與過濾和催化氧化作