一種治理惡臭氣體和工業VOCs的裝置的製作方法
2023-12-06 18:31:46 2
專利名稱：一種治理惡臭氣體和工業VOCs的裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及環境保護技術領域，尤其涉及一種治理惡臭氣體和工業VOCs的
直O
背景技術：
當前，日益增長的有毒有害廢氣排放嚴重幹擾居民的日常生活，惡化人們的生存環境，進而對人體健康和生態環境造成危害。具有異味的工業VOCs和惡臭尤其成為居民投訴的焦點。國內許多省市都已開展「清潔空氣行動」，因此尋求一種切實可行又經濟實惠的技術來控制工業排放的VOCs和惡臭已是刻不容緩。生物法和活性炭吸附是目前控制工業VOCs和惡臭的最常見工藝。生物法具有投資及運行費用低等優點，但佔地面積大，處理效果不穩定，啟動困難等缺點。活性炭在達到飽和吸附量前具有良好的除臭和吸附VOCs的效果，但其維護管理費用高，吸附飽和後廢炭再生能耗大，處置麻煩。等離子體被稱作除固態、液態和氣態之外的第四種物質存在形態，是由電子、離子、自由基和中性粒子組成的導電性流體，整體保持電中性。在低溫等離子體內，有大量的高能電子及高能電子激勵產生的· 0、· OH等活性粒子，將有害氣體汙染物氧化成無害物或低毒物。與其他VOCs和惡臭廢氣治理技術相比，低溫等離子體技術具有工藝簡單、處理流程短、投資少、佔地小、去除率高、運行費用低(主要表現為電費)、適用範圍廣等特點。然而利用低溫等離子體處理VOCs和惡臭廢氣時，也還存在一些問題1、對一些結構穩定的VOCs去除效率不高(如噴漆廢氣中的笨、甲苯等)；2、等離子體處理後的尾氣中含有大量臭氧，造成二次汙染；3、放電區域小，汙染氣體停留時間短。
發明內容本實用新型提供了一種治理惡臭氣體和工業VOCs的裝置，解決了單一活性炭吸附再生困難，成本高，單一低溫等離子體技術去除率不高，存在二次汙染的問題。一種治理惡臭氣體和工業VOCs的裝置，包括筒狀的帶進氣口和出氣口的絕緣外殼，絕緣外殼的內腔中設有與高壓脈衝電源連接的電極，絕緣外殼的內壁從內到外依次附著有環繞電極的由活性炭纖維組成的吸附層和接地的金屬片。所述高壓脈衝電源為納秒級脈衝電源，其作用為通過陡前沿、窄脈寬(納秒級)的高壓脈衝為等離子體反應器供能，產生脈衝電暈放電。其特點為採用納秒級脈衝高壓電源供能，電子被加速成為高能電子，而其它質量較大的離子由於慣性大來不及加速而基本保持靜止，從而避免了直流電暈加速離子而帶來的能量損耗。優選的，所述的電極為具有多孔結構的燒結金屬，它以鎳鉻合金纖維為原料，通過過布氈、壓制和高溫燒結製成，有效直徑為0. 5mm。該電極具有3D網狀多孔結構，不同的孔徑層形成孔徑梯度，孔徑以介孔O-50nm)和大孔(> 50nm)為主，內部含有大量連通或半連通的孔隙，孔隙率可達80 90%，壓力損失小，耐高溫和易加工，是優良的催化劑載體。[0010]更優選的，在所述電極上負載過渡金屬催化劑，可增強烴類和CO轉化成CO2的選擇性，減少了含碳物質在催化電極表面的沉積，避免催化電極的腐蝕問題。所述過渡金屬催化劑為Mn、Cu、Fe、Pb、V、Ni、Co和Ti中的至少一種。活性炭纖維直徑15 20 μ m,比表面積1300 1500m2/g，孔容0. 9 1. 2mL/g,平均孔徑1. 8 2. Onm。在處理惡臭氣體和VOCs時，活性炭纖維吸附和再生同時進行。其原理為惡臭氣體或VOCs進入裝置時，在高能電子和等離子體活性粒子作用下發生一系列反應，分解為無害物質，同時少量未反應的惡臭氣體或VOCs、反應過程中產生的03、· 0和· OH 等活性粒子被活性炭纖維吸附並繼續發生反應，吸附在活性炭纖維上的惡臭氣體或VOCs 分子被氧化分解，活性炭纖維得以再生。優選的，所述的金屬片和吸附層之間設有由微孔陶瓷組成的阻隔層，更優選為，在阻隔層上負載過渡金屬催化劑，所述過渡金屬為Mn、Cu、Fe, Pb, V、Ni、Co和Ti中的至少一種。可增強有機小分子和CO轉化成CO2的選擇性，促進吸附在活性炭纖維上的惡臭或VOCs 分子的完全降解，防止活性炭纖維孔道堵塞。所述金屬片為鋁片。所述絕緣外殼由聚甲基丙烯酸甲酯製成。現有技術相比本實用新型具有以下明顯優點採用過渡金屬催化劑改性的燒結金屬催化電極，可避免電極腐蝕問題，並提高難降解VOCs的去除效率；等離子體結合活性炭纖維一體化技術，使活性炭纖維吸附和再生同時進行，極大地延長了活性炭纖維的使用壽命；活性炭纖維在等離子體中吸附惡臭氣體或VOCs分子，相當於極大地延長汙染物分子在反應器中的停留時間；對難降解的工業噴漆廢氣(含苯，甲苯等)去除效率高。
圖1為本實用新型裝置的結構示意圖；圖2為高壓脈衝電源的輸出電壓波形示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，一種治理惡臭氣體和工業V⑶s的裝置，包括圓筒狀的內徑為500mm 的絕緣外殼1，絕緣外殼1由聚甲基丙烯酸甲酯製成，兩端端面被封閉，周面兩端分別設有進氣口 6和出氣口 7。絕緣外殼空腔中軸線處內設有由燒結金屬(西北有色金屬研究院) 製成的電極5，有效直徑為0. 5mm。該電極具有3D網狀多孔結構，不同的孔徑層形成孔徑梯度，孔徑以介孔O-50nm)和大孔(> 50nm)為主，內部含有大量連通或半連通的孔隙，孔隙率達80 90%，電極5上負載有過渡金屬催化劑Cu，也可以選用Mn、Cu、Fe、Pb、V、Ni、Co 和Ti中一種或多種。絕緣外殼1外部設有與電極5連接的高壓脈衝電源8，它為BPFN型窄脈衝高壓電源，其脈衝寬度500ns左右、脈衝上升前沿小於250ns、重複頻率200Hz，總電容(電感)為 20nF (2. 4 μ H)，其輸出電壓特性如圖2所示。絕緣外殼1內壁附著三層結構，緊貼絕緣外殼1內壁的為接地的金屬片2，本實施例選用鋁片。中間層為由微孔陶瓷組成的阻隔層3，內徑為38mm，阻隔層3上同樣負載有過渡金屬催化劑。最靠近中心的一層為由活性炭纖維構成的吸附層4，吸附層厚約4mm，孔容
40. 9mL/g，平均孔徑1. 8nm。活性炭纖維直徑15 μ m,比表面積1300m2/g。當惡臭氣體或工業VOCs從進氣口 6進入裝置，在高能電子和等離子體活性粒子作用下發生一系列反應，使其分解為無害物質，同時少量未反應的惡臭或VOCs、反應過程中產生的03、· 0和· OH等活性粒子被活性炭纖維吸附並繼續發生反應，惡臭或VOCs被氧化分解，吸附了汙染物質的活性炭纖維得到再生。處理後的氣體從出氣口 7排出。處理實例採用兩個相同尺寸相同、結構相似的等離子體反應器對汙染氣體進行處理，其中一個為上述裝置，另外一個為上述裝置去除吸附層的單一等離子體反應裝置。本實施例所用汙染其中含有代表性汙染物甲硫醚CH3SCH3，兩個裝置處理氣量均為lOOOmL/min，停留時間0. 8 2s。當輸入反應器的峰值電壓為22kV時，兩組反應器的去除率為98. 6%和32. 6%。本發明裝置對甲硫醚的去除率遠高於單一的等離子體反應器。2g活性炭纖維對流量為lOOOmL/min，濃度為847mg/m3的甲硫醚廢氣進行吸附實驗，9h後吸附飽和。當2g活性炭纖維安裝到上述裝置中後，在峰值電壓為22kV和同樣氣源的條件下，裝置穩定運行一星期後，活性炭纖維仍具有良好的吸附活性。表1治理含甲硫醚惡臭氣體實驗測試數據
權利要求1.一種治理惡臭氣體和工業VOCs的裝置，包括筒狀的帶進氣口和出氣口的絕緣外殼， 其特徵在於絕緣外殼的內腔中設有與高壓脈衝電源連接的電極，絕緣外殼的內壁從內到外依次附著有環繞電極的由活性炭纖維組成的吸附層和接地的金屬片。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述的電極為具有3D網狀多孔結構、孔隙率達80 90%的燒結金屬線。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於所述的電極上負載有過渡金屬催化劑。
4.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述的吸附層與金屬片之間設有由微孔陶瓷組成的阻隔層。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於所述的阻隔層上負載有過渡金屬催化劑。
6.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述的絕緣外殼為圓筒狀，電極設置於絕緣外殼的中軸線上。
專利摘要本實用新型公開了一種治理惡臭氣體和工業VOCs的裝置，包括筒狀的帶進氣口和出氣口的絕緣外殼，絕緣外殼的內腔中設有與高壓脈衝電源連接的電極，絕緣外殼的內壁從內到外依次附著有環繞電極的由活性炭纖維組成的吸附層和接地的金屬片。本實用新型裝置將等離子體反應和活性炭纖維吸附技術結合，使得惡臭氣體或VOCs分子在裝置內停留時間嚴長，提高了處理效率，另外活性炭纖維吸附和再生同時進行，極大地延長了活性炭纖維的使用壽命。
文檔編號B01D53/72GK201978653SQ201020683338
公開日2011年9月21日 申請日期2010年12月28日 優先權日2010年12月28日
發明者施耀, 邵振華, 陳杰 申請人:浙江大學