内嵌紫外灯管的双介质阻挡放电有机废气处理装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于废气处理领域，具体涉及一种内嵌紫外灯管的双介质阻挡放电有 机废气处理装置。
【背景技术】
[0002] 低温等离子体技术（Non-Thermal Plasma，NTP)已经广泛用于挥发性有机废 气（VolatileOrganic Compounds，VOCs)治理，介质阻挡放电（Dielectric Barrier DischargesDBD)是低温等离子体技术的主要放电形式之一，并已经成为工业化VOCs治理 的常用技术。近年来，将NTP技术和光催化技术结合来降解VOCs引起了国内外研究者的极 大关注，两者的协同作用不仅可以大大降低单独使用NTP技术造成的二次污染问题，还克 服了单一采用光催化技术去除效率不高的缺点，使两者者优势互补，进一步提高了 VOCs的 去除率。
[0003] 目前，NTP技术结合光催化技术降解VOCs主要有两种技术路线：一种是一段式的， 也就是将光催化剂直接置于低温等离子体放电空间中，利用等离子体放电过程中产生的紫 外光线，可同时进行光催化反应，一般可将光催化剂填充在放电区域或者涂覆在放电极上 面，公告号为CN102179145B的中国专利公开了一种低温等离子体催化协同治理VOCs的反 应器，将催化剂填充在放电气隙之间，公告号为CN101342461B的中国专利公开了一种脉冲 光催化-金属氧化物催化等离子体反应器，将光催化剂负载在插入反应器的刚玉管表面； 另一种是两段式的，也就是将低温等离子体段和光催化段进行简单的串联，先进行低温等 离子体段的处理再进行光催化段的处理，或者先进行光催化段的处理再进行低温等离子体 段的处理，公开号为CN200820098255. 6的实用新型专利公开了一种将介质阻挡放电、电晕 放电和光催化室串联的工业废气处理器，公开号为CN201520071638. 4的实用新型专利公 开了一种两个光催化单元和两个等离子体单元错开串联的处理有机废气的装置。
[0004] NTP结合光催化降解VOCs的技术，无论一段式的还是两段式的都存在着一定的问 题。在一段式的反应器中，光催化剂只能使用NTP放电产生的紫外光线才能发挥作用，但是 NTP放电产生紫外光线的量相对较少，而且很不稳定，这就使得光催化剂难以稳定发挥其功 效。而在两段式的反应器中，NTP单元和光催化单元实际上仍然是单独作用，协同效果非常 有限，反应器的体积也会大大增加，且产生的二次污染问题仍然比较突出。如何解决等离子 体和光催化之间的有效耦合，提高协同作用效果，是当前面临的一个瓶颈。
【发明内容】
[0005] 本实用新型的目的是解决现有技术中存在的不足，并提供一种内嵌紫外灯管的双 介质阻挡放电有机废气处理装置，具体技术方案如下：
[0006] -种内嵌紫外灯管的双介质阻挡放电有机废气处理装置，装置的外壳为筒体，筒 体内部由第一隔板和第二隔板分割为三个腔室，中间为双介质阻挡放电区，左侧为紫外照 射区，右侧为加热分解区；紫外照射区左端和加热分解区右端分别以前端面和后端面密封； 第一隔板上设有第一气孔，第二隔板上设有第二气孔；紫外照射区外壁上设有进气口，加热 分解区外壁上设有出气口；紫外照射区和双介质阻挡放电区中设置有紫外灯管；紫外灯管 与紫外灯电源相连，进行供电；双介质阻挡放电区所在的筒体内壁上环绕有第一层介质阻 挡层；双介质阻挡放电区所在的筒体外壁上环绕有金属导电层；金属导电层与接地线相连 接地；双介质阻挡放电区内的紫外灯管作为第二层介质阻挡层，紫外灯管外壁缠绕有烧结 多孔金属纤维丝，烧结多孔金属纤维丝上面负载有11〇2光催化剂，并作为介质阻挡放电的 放电极，烧结多孔金属纤维丝一端与等离子体高压电源相连；热分解区的所有内壁上覆有 催化剂层，用于催化分解O3;催化剂层上设有加热片；加热分解区还接有一个热电偶，加热 片和所述的热电偶均与筒体外面的温控仪相连。
[0007] 所述的筒体呈圆柱形；所述的紫外灯管设置在紫外照射区和双介质阻挡放电区的 轴中心位置，紫外灯管穿过第一隔板，两端分别固定在前端面和后端面上。
[0008] 所述的第一气孔设置于第一隔板上部，所述的第二气孔设置于第二隔板下部，所 述的进气口设置于紫外照射区左下部，所述的出气口设置于加热分解区右上部。
[0009] 所述的第一层介质阻挡层的材料为陶瓷或石英玻璃。
[0010] 所述的金属导电层的材料为金属片或金属网。
[0011] 所述的催化剂层表面设有支撑架，支撑架内填充有臭氧分解催化剂。
[0012] 所述的臭氧分解催化剂为Mn02、NiO、Fe2O 3或CeO 2中的一种。
[0013] 所述的紫外灯管的波长范围为185~400nm。
[0014] 所述的烧结多孔金属纤维丝的材质为不锈钢、FeCrAUFeCrNi或NiCr合金中的一 种。
[0015] 本实用新型与现有技术相比具有的有益效果在于：
[0016] (1)将紫外灯管直接内嵌到介质阻挡放电区域中，不仅形成了双介质阻挡放电，还 实现了真正的一段式等离子体协同光催化系统，光催化反应不再仅仅依靠等离子体放电产 生的微量紫外光，外加的紫外光可大大增强光催化反应的效果，从而提高等离子体协同光 催化系统降解VOCs的效果；
[0017] (2)双介质阻挡放电的放电极采用烧结多孔金属纤维丝，充分利用烧结多孔金属 纤维丝的多孔性质负载1102光催化剂，并缠绕在紫外灯管上面，TiO 2光催化剂靠近紫外光 源，有利于提尚光催化效果；
[0018] (3)处理装置的末端设置了加热分解区，并通过温控仪将加热分解区的气体温度 控制在一定范围，通过催化剂层内的催化反应，可以将经过等离子体光催化系统处理之后 未完全分解的少量〇3彻底分解，杜绝了二次污染。
【附图说明】
[0019] 图1内嵌紫外灯管的双介质阻挡放电有机废气处理装置示意图；
[0020] 图2本实用新型的负载纳米TiO2的烧结多孔金属纤维丝的SEM扫描电镜图（左 20 μ m尺度，右2 μ m尺度）；
[0021] 图中：紫外照射区1、双介质阻挡放电区2、加热分解区3、筒体11、前端面12、第一 隔板13、紫外灯管14、进气口 15、第一气孔16、紫外灯电源17、烧结多孔金属纤维丝21、等 离子体高压电源22、第一层介质阻挡层23、金属导电层24、第二隔板25、接地线26、第二气 孔27、催化剂层31、加热片32、热电偶33、温控仪34、后端面35、出气口 36。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
[0023] 如图1所示，一种内嵌紫外灯管的双介质阻挡放电有机废气处理装置，装置的外 壳为筒体11，筒体11内部由第一隔板13和第二隔板25分割为三个腔室，中间为双介质阻 挡放电区2,左侧为紫外照射区1，右侧为加热分解区3。紫外照射区1左端和加热分解区 3右端分别以前端面12和后端面35密封。第一隔板13上设有第一气孔16,第二隔板25 上设有第二气孔27。紫外照射区1外壁上设有进气口 15,加热分解区3外壁上设有出气口 36。紫外照射区1和双介质阻挡放电区2中设置有紫外灯管14。紫外灯管14与紫外灯电 源17相连，进行供电。双介质阻挡放电区2所在的筒体11内壁上环绕有第一层介质阻挡 层23。双介质阻挡放电区2所在的筒体11外壁上环绕有一圈金属导电层24。金属导电层 24与接地线26相连接地。双介质阻挡放电区2内的紫外灯管14作为第二层介质阻挡层， 紫外灯管14外壁缠绕有烧结多孔金属纤维丝21，烧结多孔金属纤维丝21上面负载有TiO2光催化剂。烧结多孔金属纤维丝21既作为介质阻挡放电的放电电极，又作为光催化剂。烧 结多孔金属纤维丝21 -端从第一隔板13内部穿出筒体与等离子体高压电源22相连，另一 端固定在第二隔板25上。热分解区3的所有内壁上覆有一层催化剂层31，用于催化分解 O3。催化剂层31上设有加热片32。加热分解区3还接有一个热电偶33,加热片32和所述 的热电偶33均与筒体11外面的温控仪34相连。
[0024] 所述的筒体11呈圆柱形，材质为有机玻璃；所述的紫外灯管14设置在紫外照射区 1和双介质阻挡放电区2的轴中心位置，紫外灯管可均匀照射装置内的各个部位。同一根紫 外灯管14穿过第一隔板13,穿孔处密闭，两端分别固定在前端面12和后端面35上，用于照 射有机废气，产生的O3，对有机废气进行预氧化。
[0025] 所述的第一气孔16设置于第一隔板13上部，所述的第二气孔27设置于第二隔板 25下部，所述的进气口 15设置于紫外照射区1左下部，所述的出气口 36设置于加热分解区 3右上部，使废气在装置内的停留时间增加，以提高去除率。
[0026] 所述的第一层介质阻挡层23的材料为陶瓷或石英玻璃。所述的金属导电层24的 材料为金属片或