本發(fā)明屬于環(huán)境治理技術領域，具體涉及一種光增強水霧等離子體廢氣處理裝置。

背景技術：

等離子體在工業(yè)廢氣處理方面的有效性越來越受到重視，然而，推廣起來卻阻力重重，原因是能效太低。由于大氣壓下電荷運動自由程極短，碰撞頻率極高，電場加速電荷距離太短，即使在高電場下電荷也難以獲得很高的能量，因此，電荷的非彈性碰撞頻率遠低于彈性碰撞頻率，導致大量能量未被用于等離子體化學反應，而是用于加熱氣體，導致等離子體處理廢氣的能效比低下，嚴重制約了等離子體工業(yè)廢氣處理技術的廣泛應用。由此可見，提高等離子體能量利用效率是解決低能效問題的關鍵因素。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種廢氣處理效率高的光增強水霧等離子體廢氣處理裝置。

本發(fā)明通過發(fā)生大量水霧，水霧顆粒具有很大的比表面積和表面親和力，對空氣中的灰霾顆粒有很強的俘獲能力；并且，由于水霧顆粒尺度較大，與電荷的有效碰撞截面也更大，更易于與電荷碰撞，使電荷優(yōu)先吸附到水霧顆粒上激活水霧顆粒，水霧被電荷激活后，反應活性高，也具有很大的比表面積，活化水霧對廢氣中的有害物質均有很強的溶解性和反應活性，使這些有害物質被溶解到水中反應除去。并利用光子能量疊加效來增強等離子體對有害物質分子的降解。在不增加裝置系統(tǒng)功率的前提下，增強等離子體廢氣處理效率，并分解空氣放電等離子體的副產物氮氧化物，提高了等離子體工業(yè)廢氣處理的效率。

本發(fā)明提供的光增強水霧等離子體廢氣處理裝置，包括光源、等離子體處理裝置和發(fā)霧裝置；發(fā)霧裝置設置在等離子體處理裝置下方進氣口處，光源設置于等離子體處理裝置上方出氣口處，其中：

所述等離子體處理裝置由若干放電單元陣列排列組成，放在一箱子內，構成一反應箱；每個放電單元包括一支反應管和兩組放電電極組成，即電場電極和電暈電極，電場電極是一根金屬棒，設置在反應管中軸上，電暈電極是一組設置在反應管內壁上的金屬網，電暈電極與電場電極分別連接高壓電源的兩個高壓輸出端；反應箱內為等離子體處理區(qū)；

所述光源有若干組；設置于一箱子中，組成光源箱；光源的輻射方向指向反應管；

所述發(fā)霧裝置為超聲波發(fā)霧器或者壓力噴霧器，壓力噴霧器由增壓水泵和霧化噴頭組成，增壓水泵出水管向上，在增壓水泵出水管末端設置有霧化噴頭。

本發(fā)明中，所述的金屬網是圓環(huán)形，與反應管同軸設置。

本發(fā)明中，所述的圓環(huán)形金屬網邊緣的金屬絲末端指向電場電極。

本發(fā)明中，所述的圓環(huán)形金屬網是純金屬絲網，或導電纖維與金屬絲混合編織網，如碳纖維編織網。

本發(fā)明中，所述的電場電極表面設有縱向導流槽，利于將液體導流走，保持電極表面清潔。

本發(fā)明中，光源是半導體光源或氣體放電光源，如發(fā)光二極管、激光二極管、低壓汞燈。

本發(fā)明中，所述的光源的發(fā)射光譜在1.0-8.0ev之間。

上述光增強水霧等離子體廢氣處理裝置的工作流程如下：

水霧溶解過程：發(fā)霧裝置產生大量水霧，廢氣從等離子體處理裝置下方進氣口進入等離子體處理裝置之前，將首先與水霧相遇、混合，期間，廢氣中的顆粒物和可溶性氣體與水霧顆粒聚合、溶解、凝聚，形成較大顆粒，然后被氣流帶進等離子體處理區(qū)；水霧顆粒在等離子體處理區(qū)與電荷碰撞，帶上電荷，并且被活化，處于較高的反應活性狀態(tài)，被活化的水霧溶解空氣中的有害氣體并與之反應，將有害氣體從空氣中去除；水霧被等離子體處理裝置的電極收集，并凝聚成大水珠，沿電極表面向下流動，帶走電極表面上的堆積物；

光增強活性過程：等離子體處理裝置上方出氣口處的光源，其高強度光束投向等離子體放電區(qū)，在等離子體中處理激發(fā)態(tài)的原子、分子吸收光子后被電離，具有更強反應活性，電離態(tài)原子和分子再與有害物質分子反應；

光增強電離過程：光子與低能電子同時作用于原子、分子，使其電離或激發(fā)，處理電離或激發(fā)態(tài)的原子分子與有害物質分子反應；

光增強臭氧合成過程：等離子體中生成的激發(fā)態(tài)氧分子、氮氧化物在光催化作用下合成臭氧，提高臭氧發(fā)生效率，并且，降低了有害副產物氮氧化物的濃度，臭氧氧化有害物質分子；

光加速臭氧分解過程：臭氧分子吸收光子后被分解成反應活性更高的氧原子，氧原子氧化有害物質分子。

所述的水霧是由溶解了反應試劑的水溶液霧化生成，所述反應試劑可以是過氫氧化鈉、氫氧化鈣、過氧化氫水溶液等。

光增強水霧等離子體廢氣處理的原理：

通過發(fā)生大量水霧，水霧顆粒具有很大的比表面積和表面親和力，對廢氣中的灰霾顆粒和有害氣體均有很強的俘獲能力；并且，由于水霧顆粒尺度較大，與電荷的有效碰撞截面也更大，更易于與電荷碰撞，使電荷優(yōu)先吸附到水霧顆粒上，水霧被電荷激活后，反應活性高，也具有很大的比表面積，活化水霧對空氣中的有害物質有很強的溶解性和反應活性，使這些有害物質被溶解到水中反應除去；大尺度水霧顆粒運動速度也相對較低，帶電后的水霧更易于被電極收集除去；水霧被電極收集后，可以清潔電極表面，避免因電極表面污染而效率下降的問題；

利用光子能量疊加效應來增強等離子體對有害物質分子的降解，即等離子體激發(fā)的帶電粒子、激發(fā)態(tài)原子和分子的能量疊加上光子的能量，使低能電荷（電子和離子）疊加上光子能量后，便達到電離或者激發(fā)氣體原子和分子的閾值，一方面提高了活化能，另一方面也增大了電離、激發(fā)、分解和聚合的有效碰撞截面，使等離子體中的反應過程得到加速，從而增強了等離子體的反應活性。

附圖說明

圖1為光增強水霧等離子體廢氣處理裝置結構示意圖。

圖2為電暈電極示意圖。

圖中標號：1為等離子體處理裝置，2未光源，3為發(fā)霧裝置；1-1為電場電極，1-2為電暈電極，1-3反應管。

具體實施方式

實施例1

本實施例的光增強水霧等離子體廢氣處理裝置，包括光源箱、反應箱和水霧箱組成，各部分構成分別如下：

光源箱：在光源箱中設置5個功率為100w的低壓汞燈燈管，中心波長在253.7nm；每兩支低壓汞燈之間設置有一組100w的紫外led光源，中心波長在365nm。

反應箱：由51個放電單元按陣列組裝在一個長*寬*高是483*487*320mm的金屬箱子內制成；反應管內直徑50mm，每支反應管的內壁上設置有15組圓環(huán)形金屬網電暈電極，一根直徑6mm的金屬棒場電極設置在反應管的軸心上構成一個放電單元；電場電極與3000w高壓電源的高壓輸出端連接，反應管與高壓電源的低壓輸出端連接。

水霧箱：在上個長*寬*高是483*487*320mm的金屬箱子內設置有壓力噴霧器，壓力噴霧器是一個100w的增壓水泵和10個霧化噴頭組成，增壓水泵出水管向上，在增壓水泵出水管末端設置有霧化噴頭陣列。

在無光增強無水霧的等離子體廢氣處理裝置五組串聯應用于蠟模工廠有機廢氣處理，voc去除率約60%，粉塵去除率90%，排放口臭氧和氮氧化物濃度分別為2ppm和320ppb，本實施例的光增強水霧等離子體廢氣處理方法及裝置，同樣五組串聯，電功率相同，voc去除率達88%，粉塵去除率99%，排放口臭氧和氮氧化物濃度分別為0.1ppm和130ppb，顯著提高了有害氣體的去除效率，提高了等離子體處理廢氣的能效，并降低了排放口的臭氧和氮氧化物濃度。