專利名稱：平板式介質(zhì)阻擋放電活性炭再生反應(yīng)器放大方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境等離子體技術(shù)領(lǐng)域，涉及到一種平板式介質(zhì)阻擋放電活性炭再生 反應(yīng)器放大方法。
背景技術(shù)：
活性炭具有極為發(fā)達(dá)的內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)和較大的比表面積，吸附能力強，且其來源 相對易得，成本相對低廉，是一種最常用的吸附劑之一，廣泛應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)、化學(xué)、食品等 眾多領(lǐng)域。但隨著活性炭的應(yīng)用范圍日趨廣泛，消耗量也迅速增加，應(yīng)用過程中產(chǎn)生的廢活 性炭量多，占地面積大。如不回收活化再利用的話，不僅會對資源造成一種浪費，同時還會 對環(huán)境造成二次污染。因此，無論是從經(jīng)濟(jì)的還是環(huán)保的角度考慮，推廣活性炭再生都很有 必要。近20年來，氣體放電產(chǎn)生的低溫等離子體得到越來越廣泛的應(yīng)用，等離子體處理 技術(shù)應(yīng)運而生。而介質(zhì)阻擋放電可以在大氣壓下產(chǎn)生低溫等離子體，特別適合于低溫等離 子體的工業(yè)化應(yīng)用。其產(chǎn)生的放電等離子體能夠產(chǎn)生高濃度的活性物質(zhì)，如O3、-O、-oh等， 可氧化活性炭上吸附的污染物質(zhì)，同時放電等離子體還伴隨有紫外光、沖擊波等物理效應(yīng) 產(chǎn)生，可提高活性炭上吸附污染物的處理效果。如專利CN 100398194C提出了“一種介質(zhì)阻 擋放電等離子活性炭原位再生方法”，其反應(yīng)器a方案采用單介質(zhì)阻擋反應(yīng)器布置方式，高 壓電極下面固定有放電介質(zhì)，而低壓電極上直接固定活性炭填充床，這種布置方式難以實 現(xiàn)各反應(yīng)器單元電極的共用結(jié)構(gòu)及并聯(lián)結(jié)構(gòu)，如若進(jìn)行放大不但需要大量電極材料而且還 會使反應(yīng)器結(jié)構(gòu)變得非常復(fù)雜，更難以處理導(dǎo)體類材料；其反應(yīng)器b方案，采用雙介質(zhì)阻擋 反應(yīng)器布置方式，高壓電極和低壓電極上均固定有放電介質(zhì)，但其高壓電極放電介質(zhì)是懸 掛于活性炭填充床之上的，且與填充床有一定間隙，這種布置方式難以實現(xiàn)各反應(yīng)器單元 電極的共用結(jié)構(gòu)及并聯(lián)結(jié)構(gòu)如若進(jìn)行放大不但需要大量電極材料而且還會使反應(yīng)器結(jié)構(gòu) 變得非常復(fù)雜；其反應(yīng)器c方案采用單介質(zhì)阻擋反應(yīng)器布置方式，低壓電極上固定有放電 介質(zhì)，介質(zhì)上固定活性炭填充床，填充床上方為高壓電極，且其與填充床有一定的間隙，這 種布置方式的缺點與前a和b方案類似。專利CN 101530784A也提出了“一種介質(zhì)阻擋放 電等離子體輻照活性炭再生方法及裝置”，其板式結(jié)構(gòu)反應(yīng)器布置方式與前述專利a方案類 似，但低壓電極為網(wǎng)孔式電極，這種布置方式的缺點亦與前述專利缺點相同；其圓柱體結(jié)構(gòu) 的反應(yīng)器布置方式外圍為網(wǎng)孔式低壓電極，中心軸為高壓電極，高壓電極周圍包裹一層絕 緣介質(zhì)，這種布置方式的難以實現(xiàn)各反應(yīng)器單元電極的共用結(jié)構(gòu)及并聯(lián)結(jié)構(gòu)，且原理上會 使短壽命活性物質(zhì)不能與活性炭充分接觸，從而導(dǎo)致反應(yīng)器能量領(lǐng)域效率降低。除上述專利提到的介質(zhì)阻擋反應(yīng)器，近年來介質(zhì)阻擋反應(yīng)器主要的應(yīng)用是在廢水 處理(專利CN 1937881A)、廢氣處理(專利CN 2687138Y)和空氣凈化(專利CN 1927408A) 及等離子體材料表面處理(專利CN 101277576A)等方面，而對于固態(tài)污染物的處理和固態(tài) 吸附劑的再生或改性處理未見其他報道。而這些廢水處理、廢氣處理的反應(yīng)器大多采用方 體形的結(jié)構(gòu)(專利CN2766849Y、CN 1937881A等)和同軸圓筒式的結(jié)構(gòu)(專利CN 2666893Y、CN101274213A等)，其反應(yīng)器放大的前景存在著諸多缺點，包括反應(yīng)器占地面積大、反應(yīng)器 整備質(zhì)量大及電極與電極材料和放電介質(zhì)材料耗費多等。專利CN1927408A設(shè)計了一種針 板式介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器，其結(jié)構(gòu)上也存在著放大時電極與絕緣介質(zhì)尺寸過大，反應(yīng)器結(jié) 構(gòu)復(fù)雜等不利條件。以上提及的介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器在結(jié)構(gòu)及布置方式方面均存在不足， 其實現(xiàn)工業(yè)化也存在諸多問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種平板式介質(zhì)阻擋放電活性炭再生反應(yīng)器放大方法，解決介質(zhì)阻 擋反應(yīng)器的耗費電極材料、占用空間大、放大困難以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題。為達(dá)到上述的目的，本發(fā)明將低溫等離子體技術(shù)、化工吸附分離技術(shù)與水污染控 制工程相結(jié)合，利用平板式介質(zhì)阻擋放電活性炭再生放大反應(yīng)器產(chǎn)生等離子體的活性物質(zhì) 降解吸附在活性炭上的污染物，批量再生活性炭使其得到再生，恢復(fù)吸附能力。本發(fā)明的技術(shù)方案如下平板式介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器的放大方法是將若干平板式介質(zhì)阻擋放電床層疊累 加構(gòu)成單元再生反應(yīng)器，其中一個平板式介質(zhì)阻擋放電床由高壓電極、低壓電極、絕緣介 質(zhì)、活性炭填充床、高壓導(dǎo)線和低壓導(dǎo)線構(gòu)成。由下至上先放置高壓電極或低壓電極，其上 覆蓋一片絕緣介質(zhì)，介質(zhì)上放置活性炭填充床，填充床上再覆蓋一片絕緣介質(zhì)，介質(zhì)上放置 低壓電極或高壓電極。平板式介質(zhì)阻擋放電床的兩側(cè)對應(yīng)設(shè)置有氣體入口和氣體出口，氣 體經(jīng)過氣體入口處的均流板進(jìn)入每個介質(zhì)阻擋放電床再通過均流板從氣體出口排出。相鄰 兩個平板式介質(zhì)阻擋放電床共用一片電極，高壓電極和低壓電極交替放置，高壓電極和低 壓電極通過導(dǎo)線分別并聯(lián)，高壓導(dǎo)線連接至電源的輸出端，低壓電極與高壓電源低壓輸出 端連接然后再與地線連接；再將若干單元再生反應(yīng)器并聯(lián)實現(xiàn)再生反應(yīng)器的放大。該平板式介質(zhì)阻擋放電活性炭再生反應(yīng)器的放大方法包括如下步驟第一步，將待處理的粒狀或柱狀活性炭填裝于各再生反應(yīng)器中平板式介質(zhì)阻擋放 電床的活性炭填充床中，將若干平板式介質(zhì)阻擋放電床層疊放置構(gòu)成再生反應(yīng)器單元，再 將若干單元的再生反應(yīng)器電路并聯(lián)氣路串聯(lián)實現(xiàn)反應(yīng)器的放大；第二步，打開電源調(diào)節(jié)交流高壓電源的輸出電壓，使活性炭填充床內(nèi)部形成穩(wěn)定 的電暈放電、流光放電或輝光放電，對活性炭進(jìn)行放電處理；在反應(yīng)器運行前，可以向反應(yīng) 器中鼓氣，氣源可選用空氣或者含氧氣體等氣體；放電處理前，先啟動氣泵，向反應(yīng)器中鼓 氣；第三步，放電結(jié)束后，關(guān)閉電源開關(guān)，打開再生反應(yīng)器，取出活性炭。放電再生處理對象是固體吸附劑或其他材料。本發(fā)明的有益效果是反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，操作管理方便；電極為共用結(jié)構(gòu)及并聯(lián)結(jié) 構(gòu)，相對于常規(guī)電極結(jié)構(gòu)可節(jié)省一半電極材料；單元再生反應(yīng)器占地面積少，為常規(guī)單層反 應(yīng)器結(jié)構(gòu)面積的層數(shù)分之一(1/層數(shù))，空間利用率高，反應(yīng)器整備質(zhì)量低；反應(yīng)器處理量 大，容易應(yīng)用于活性炭大規(guī)模再生；處理對象可以擴(kuò)大到其他固體吸附劑或材料，包括對分 子篩、硅膠、活性氧化鋁、載銅等催化劑或吸附質(zhì)進(jìn)行再生或活化，恢復(fù)它們的物理化學(xué)性 能，還可以處理金屬屑、金屬等導(dǎo)體材料表面的污染物。


圖1為平板式介質(zhì)阻擋放電活性炭再生放大反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為平板式介質(zhì)阻擋放電活性炭單元再生反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1交流高壓電源；2反應(yīng)器；3高壓電極；4低壓電極；5絕緣介質(zhì)；6活性炭填 充床；7高壓導(dǎo)電線；8低壓導(dǎo)電線；9氣體入口 ；10氣體出口 ；11流量計；12氣泵；13電源 開關(guān)。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖與具體實例對本發(fā)明的平板式介質(zhì)阻擋活性炭再生反應(yīng)器放大方 法進(jìn)行進(jìn)一步的說明。如附圖1和圖2所示，該再生反應(yīng)器，由若干單元再生反應(yīng)器組成，單元再生反應(yīng) 器由若干平板式介質(zhì)阻擋放電床構(gòu)成；一個平板式介質(zhì)阻擋放電床由高壓電極、低壓電極、 絕緣介質(zhì)、活性炭填充床、高壓導(dǎo)線和低壓導(dǎo)線構(gòu)成。由下至上先放置高壓電極或低壓電 極，其上覆蓋一片絕緣介質(zhì)，介質(zhì)上放置活性炭填充床，填充床上再覆蓋一片絕緣介質(zhì)，介 質(zhì)上放置低壓電極或高壓電極。平板式介質(zhì)阻擋放電床的兩側(cè)對應(yīng)設(shè)置有氣體入口和氣體 出口，氣體經(jīng)過氣體入口處的均流板進(jìn)入每個介質(zhì)阻擋放電床再通過均流板從氣體出口排 出。若干平板式介質(zhì)阻擋放電床層疊累加構(gòu)成單元再生反應(yīng)器，再將若干單元再生反應(yīng)器 并聯(lián)。本實例中所采用的方式如圖1所示，采用雙極性脈沖高壓電源供電。反應(yīng)器框架 由絕緣材料制成，外尺寸為320mmX320mmX500mm的長方體。本實例的平板式介質(zhì)阻擋活 性炭再生反應(yīng)器2采用層疊放置方法，一共八個反應(yīng)器單層，各單層的高壓電極3與低壓電 極5為200mmX200mmX2mm的不銹鋼板，300mmX 300mmX 3mm的普通玻璃作為放電介質(zhì)5， 活性炭填充床6高8mm，活性炭填滿床層。待再生的活性炭的含水率為31 %。此外用到流 量計U、氣泵12、電源開關(guān)13等輔助設(shè)備。在本實例中，選取市售化學(xué)純的苯酚配成濃度為1000mg/L的模擬廢水，采用本發(fā) 明的平板式介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器進(jìn)行再生處理，步驟為第一步，吸附，稱取經(jīng)過預(yù)處理的柱狀活性炭1300g，放入活性炭吸附柱中，采用動 態(tài)穿透曲線法制備吸附飽和的活性炭，同法制備兩份樣品。第二步，放電再生，工藝為首先，將吸附飽和的1300g活性炭經(jīng)自然干燥至一定含水率，其中一份作為處理 樣，將其引入平板式介質(zhì)阻擋放電活性炭再生反應(yīng)器2的八個單元中，另一份作為對照樣 不進(jìn)行再生處理。再次，打開電源開關(guān)，啟動雙極性脈沖高壓電源，調(diào)節(jié)電源頻率為50Hz，電壓有效 值為llkV，電極之間形成均勻穩(wěn)定的絲狀放電狀態(tài)，放電時間為30min。最后，斷開電源開關(guān)，雙極性脈沖高壓電源1停止供電，打開活性炭填充床6，取出 活性炭。第三步，再生效果監(jiān)測，將處理樣和對照片的兩份活性炭，分別放入活性炭吸附柱 中，同法采用動態(tài)穿透曲線法吸附。結(jié)果顯示對照樣的活性炭再吸附效率為13%，處理樣 的活性炭再吸附效率為82%，經(jīng)平板式介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器處理的活性炭吸附能力恢復(fù)了69%。
權(quán)利要求
1.一種平板式介質(zhì)阻擋放電活性炭再生反應(yīng)器放大方法，其特征在于，是將若干平板 式介質(zhì)阻擋放電床層疊累加構(gòu)成單元再生反應(yīng)器，其中一個平板式介質(zhì)阻擋放電床由高壓 電極、低壓電極、絕緣介質(zhì)、活性炭填充床、高壓導(dǎo)線和低壓導(dǎo)線構(gòu)成；由下至上先放置高壓 電極或低壓電極，其上覆蓋一片絕緣介質(zhì)，介質(zhì)上放置活性炭填充床，填充床上再覆蓋一片 絕緣介質(zhì)，介質(zhì)上放置低壓電極或高壓電極；平板式介質(zhì)阻擋放電床的兩側(cè)對應(yīng)設(shè)置有氣 體入口和氣體出口，氣體經(jīng)過氣體入口處的均流板進(jìn)入每個介質(zhì)阻擋放電床再通過均流板 從氣體出口排出；相鄰兩個平板式介質(zhì)阻擋放電床共用一片電極，高壓電極和低壓電極交 替放置，高壓電極和低壓電極通過導(dǎo)線分別并聯(lián)，高壓導(dǎo)線連接至電源的輸出端，低壓電極 與高壓電源低壓輸出端連接然后再與地線連接；再將若干單元再生反應(yīng)器并聯(lián)實現(xiàn)再生反 應(yīng)器的放大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平板式介質(zhì)阻擋放電活性炭再生反應(yīng)器的放大方法，其 特征在于如下步驟第一步，將待處理的粒狀或柱狀活性炭填裝于各再生反應(yīng)器中平板式介質(zhì)阻擋放電床 的活性炭填充床中，將若干平板式介質(zhì)阻擋放電床層疊放置構(gòu)成再生反應(yīng)器單元，再將若 干單元的再生反應(yīng)器電路并聯(lián)氣路串聯(lián)實現(xiàn)反應(yīng)器的放大；第二步，打開電源調(diào)節(jié)交流高壓電源的輸出電壓，對活性炭進(jìn)行放電處理；在反應(yīng)器運 行前，可以向反應(yīng)器中鼓氣，氣源可選用空氣或者含氧氣體等氣體；放電處理前，先啟動氣 泵，向反應(yīng)器中鼓氣；第三步，放電處理結(jié)束后，關(guān)閉電源開關(guān)，打開再生反應(yīng)器，取出活性炭。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的放大方法，其特征在于，放電再生處理對象是固體吸附劑 或其他導(dǎo)體材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種平板式介質(zhì)阻擋放電活性炭再生反應(yīng)器放大方法，屬于環(huán)境等離子體技術(shù)領(lǐng)域。其特征是，將若干平板式介質(zhì)阻擋放電床層疊累加構(gòu)成單元再生反應(yīng)器，相鄰兩個平板式介質(zhì)阻擋放電床共用一片電極，高壓電極和低壓電極交替放置；再將若干單元再生反應(yīng)器并聯(lián)實現(xiàn)再生反應(yīng)器的放大。本發(fā)明的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，操作管理方便；電極為共用及并聯(lián)結(jié)構(gòu)，相對于常規(guī)電極結(jié)構(gòu)可節(jié)省一半電極材料；反應(yīng)器占地面積少，為常規(guī)單層反應(yīng)器結(jié)構(gòu)面積的層數(shù)分之一(1/層數(shù))，空間利用率高；容易應(yīng)用于活性炭大規(guī)模再生；處理對象可以擴(kuò)大到其他固體吸附劑或材料。
文檔編號B01J19/08GK102059106SQ201010553568
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月22日
發(fā)明者蘭永斌, 吳彥, 唐首鋒, 李 杰, 魯娜 申請人:大連理工大學(xué)