專利名稱：治理有機(jī)污染氣體的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種治理有機(jī)污染氣體的方法及裝置，屬于等離子體和光化學(xué)領(lǐng)域，特別是環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。
大氣和地下水質(zhì)污染已成為全球性的嚴(yán)重公害，各國(guó)對(duì)治理大氣污染也愈來(lái)愈重視。對(duì)于有機(jī)污染氣體，可采用無(wú)聲放電工藝來(lái)進(jìn)行處理。無(wú)聲放電過(guò)程可在常溫常壓條件下產(chǎn)生大量高反應(yīng)活性物種，因而可以利用這些高反應(yīng)活性物種來(lái)破壞有機(jī)污染物分子。但是，在一般情況下，單獨(dú)采用無(wú)聲放電工藝來(lái)治理有機(jī)污染氣體時(shí)，有時(shí)有機(jī)污染分子并沒有徹底分解為對(duì)環(huán)境無(wú)害的物質(zhì)，而是停留在有機(jī)中間體階段，因而有可能造成二次污染。例如，美國(guó)Los Alamos國(guó)家實(shí)驗(yàn)室等研究者研究無(wú)聲放電處理有機(jī)污染物鹵代烯烴過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)有機(jī)污染物未被完全礦化，至少可檢測(cè)出九種副產(chǎn)物。(《Plasma Science and the Environment》,Editors:Wallace Manheimer；Linda E.Sugiyama＆Thomas H.Stix,American Instituteof Physics.Woodbury,New York,1977,p209-298)本發(fā)明的目的在于充分利用無(wú)聲放電過(guò)程中產(chǎn)生的高活性物種，使其在溫和條件下進(jìn)一步分解有機(jī)中間體，從而實(shí)現(xiàn)低能耗、短流程下將有機(jī)污染物分子徹底分解成為對(duì)環(huán)境無(wú)害的物質(zhì)，潔凈排放，保護(hù)環(huán)境。
本發(fā)明的目的可通過(guò)下述方法和裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)將無(wú)聲放電和光催化工藝組合起來(lái)，其組合可以是，由無(wú)聲放電電源[7]和裝有兩個(gè)無(wú)聲放電電極[3]、[4]的無(wú)聲放電反應(yīng)器[8]組成的無(wú)聲放電裝置與裝有光源[5]、光催化劑[6]的光催化反應(yīng)器[9]組成的光催化裝置串聯(lián)，而成為分體式組合；也可以是將二個(gè)無(wú)聲放電電極[3]、[4]，光源[5]，光催化劑[6]裝在無(wú)聲放電/光催化反應(yīng)器[10]中，再加上無(wú)聲放電電源[7]而成為一體式組合的無(wú)聲放電/光催化裝置。
無(wú)聲放電電源[7]可以是峰值電壓為5～35Ky的50～3500Hz正弦波或短脈沖和直流。
無(wú)聲放電電極[3]、[4]材料可以是銅、不銹鋼、鋁和銀，電極形式可以是平板、圓筒或絲狀螺旋，覆蓋電極表面的介質(zhì)材料可以是石英、玻璃、云母、聚四氟乙烯。
光源[5]根據(jù)采用的催化劑可以是波長(zhǎng)范圍為254nm～380nm的紫外燈。
光催化劑[6]可以是TiO2、SiO2擔(dān)載的V2O3、MoO3等n型半導(dǎo)體氧化物。
無(wú)聲放電反應(yīng)器[8]、光催化反應(yīng)器[9]和無(wú)聲放電光催化反應(yīng)器[10]可以采用單個(gè)或多個(gè)管式或平板式反應(yīng)器。
無(wú)聲放電電極[3]、[4]分別裝在無(wú)聲放電反應(yīng)器[8]或無(wú)聲放電/光催化反應(yīng)器[10]的內(nèi)、外管上，并分別與無(wú)聲放電電源[7]連接；光源[5]和光催化劑[6]分別裝在光催化反應(yīng)器[9]或無(wú)聲放電/光催化反應(yīng)器[10]的內(nèi)管和內(nèi)外管之間。
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。


圖1為本發(fā)明的分體式組合示意圖。
圖2為本發(fā)明的一體式組合的A、B兩種示意圖。
本發(fā)明的實(shí)施例。
在圖1中，無(wú)聲放電電極[3]和[4]分別裝在無(wú)聲放電反應(yīng)器[8]的內(nèi)、外管上，并分別與無(wú)聲放電電源[7]連接，光源[5]和光催化劑[6]分別裝在光催化反應(yīng)器[9]的內(nèi)管中和內(nèi)外管間，無(wú)聲放電反應(yīng)器[8]和光催化反應(yīng)器[9]串聯(lián)起來(lái)。有機(jī)污染氣體從氣體入口[1]進(jìn)入無(wú)聲放電反應(yīng)器[8]的內(nèi)管，再進(jìn)入外管，同時(shí)在內(nèi)、外管中接受無(wú)聲放電處理，其中有機(jī)污染物分子被高活性物種分解成有機(jī)中間體后，再進(jìn)入光催化反應(yīng)器[9]，此時(shí)接受光照，并在光催化劑[6]的催化下，有機(jī)中間體被高活性物種進(jìn)一步分解成對(duì)環(huán)境無(wú)害的物質(zhì)，再經(jīng)氣體出口[2]排入大氣。
圖2A中，無(wú)聲放電電極[3]和[4]分別裝在無(wú)聲放電/光催化反應(yīng)器[10]下部的內(nèi)、外管上，并分別與無(wú)聲放電電源[7]連接，光源[5]和光催化劑[6]分別裝在無(wú)聲放電/光催化反應(yīng)器[10]上部的內(nèi)管中和內(nèi)外管間。
有機(jī)污染氣體從下端的氣體入口[1]處進(jìn)入無(wú)聲放電/光催化反應(yīng)器[10]外管的下部，并接受無(wú)聲放電處理后，再進(jìn)入上部，接受光照和光催化，有機(jī)污染物分子被徹底分解后經(jīng)氣體出口[2]排入大氣。
圖2B中無(wú)聲放電絲狀螺旋電極[3]和圓筒形電極[4]分別裝在無(wú)聲放電/光催化反應(yīng)器[10]的內(nèi)、外管上，并分別與無(wú)聲放電電源[7]連接，光源[5]和光催化劑[6]分別裝在無(wú)聲放電/光催化反應(yīng)器[10]的內(nèi)管中和內(nèi)外管間。
有機(jī)污染氣體從氣體入口[1]進(jìn)入無(wú)聲放電/光催化反應(yīng)器[10]，同時(shí)接受無(wú)聲放電和光催化處理，有機(jī)污染物分子被徹底分解后經(jīng)氣體出口[2]排入大氣。本發(fā)明的效果見表1和表2。
表1．無(wú)聲放電-光催化分體組合過(guò)程中苯和空氣混合物反應(yīng)條件
從表2中可見，使用本發(fā)明的方法及裝置可以徹底分解有機(jī)污染物分子和中間體，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)的目的。而單獨(dú)使用無(wú)聲放電工藝，不僅有殘留的有機(jī)污染物，而且有中間體放出，不能滿足環(huán)保的要求。
權(quán)利要求
1．一種治理有機(jī)污染氣體的方法和裝置，其特征在于將無(wú)聲放電和光催化工藝組合起來(lái)，其組合方式是由無(wú)聲放電電源[7]和裝有二個(gè)無(wú)聲放電電極[3]、[4]的無(wú)聲放電反應(yīng)器[8]組成的無(wú)聲放電裝置與由裝有光源[5]、光催化劑[6]的光催化反應(yīng)器[9]組成的光催化裝置串聯(lián)而成分體式組合，也可以是將兩個(gè)無(wú)聲放電電極[3]、[4]、光源[5]、光催化劑[6]裝在無(wú)聲放電/光催化反應(yīng)器[10]中，再加上無(wú)聲放電電源[7]而成為一體式組合。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的治理有機(jī)污染氣體的方法及裝置，其特征在于無(wú)聲放電電源[7]可以是峰值電壓為5～35Kv的50～3500Hz正弦波。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的治理有機(jī)污染氣體的方法及裝置，其特征在于無(wú)聲放電電極[3]、[4]可以是平板、圓筒或絲狀螺旋，材質(zhì)為銅、不銹鋼、鋁或銀，覆蓋電極表面的介質(zhì)可以是石英、玻璃、云母、聚四氟乙烯。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的治理有機(jī)污染氣體的方法及裝置，其特征在于光源[5]可以是波長(zhǎng)范圍為254～380nm的紫外光。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的治理有機(jī)污染氣體的方法及裝置，其特征在于光催化劑[6]可以是TiO2、擔(dān)載型V2O5、MoO3等。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的治理有機(jī)污染氣體的方法及裝置，其特征在于無(wú)聲放電反應(yīng)器[8]、光催化反應(yīng)器[9]和無(wú)聲放電光催化反應(yīng)器[10]均可以采用組合列管式反應(yīng)器。
7．根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6所述的治理有機(jī)污染氣體的方法及裝置，其特征在于無(wú)聲放電電極[3]和[4]分別裝在無(wú)聲放電反應(yīng)器[8]或無(wú)聲放電/光催化反應(yīng)器[10]的內(nèi)、外管上，并分別與無(wú)聲放電電源[7]連接；光源[5]和光催化劑[6]分別裝在光催化反應(yīng)器[9]或無(wú)聲放電/光催化反應(yīng)器[10]的內(nèi)管和內(nèi)外管間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種將無(wú)聲放電和光催化工藝組合起來(lái)的治理有機(jī)污染氣體的方法及裝置,由無(wú)聲放電電源、無(wú)聲放電電極、光源、光催化劑和反應(yīng)器組成?？梢允欠煮w式組合或一體式組合。有機(jī)污染物分子經(jīng)無(wú)聲放電處理和光催化處理后,可以被徹底分解成對(duì)環(huán)境無(wú)害的物質(zhì),從而提高有機(jī)污染氣體的處理效率,降低處理能耗,避免二次污染,完全滿足環(huán)境保護(hù)的要求。
文檔編號(hào)B01D53/72GK1235864SQ9811200
公開日1999年11月24日 申請(qǐng)日期1998年5月15日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月15日
發(fā)明者安緯珠, 周坤粦, 文曉剛, 馬胡蘭, 張勇, 曹偉民 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院成都有機(jī)化學(xué)研究所