专利名称：介质阻挡放电等离子体氧化/溶液吸收联合处理废气的装置及方法
技术领域：
本发明属于环境保护技术领域，涉及气体污染物的处理，尤其涉及一种介质阻挡放 电等离子体氧化/溶液吸收联合处理废气的装置及方法。
技术背景随着世界经济的快速发展，人类的生产和生活活动正在向大气排放大量的废气，其 中包括酸性气体、各种粉尘悬浮颗粒、挥发性有机化合物等有害气体。这些有害气体的 排放使得大气质量日益恶化，已经成为影响人类可持续发展的重大问题，因此大力开展 气体污染物处理技术的研究意义重大。百前，治理气体污染物的方法主要有两种 一种是传统治理方式，包括吸收法、吸 附法、燃烧法、冷凝法等；另一种是新开发的治理技术，包括生物治理技术和低温等离 子体技术等。吸收法虽然吸收效率高、设备简单、 一次性投入费用低，但是这种方法需要对吸收 后的液体进行处理，设备易腐蚀，而且仅限于对易被溶液吸收的废气的处理；吸附法、 燃烧法和冷凝法等其它的传统治理方式也存在着诸如处理效率低、二次污染大和应用范 围小等缺点。所以近年来不少新开发的治理技术已经被提出，其中低温等离子体技术作 为一种高效率、低能耗、操作简单的环保新技术被应用于气体污染物的处理中。介质阻挡放电可以在常温常压条件下产生低温等离子体，等离子体中含有高度反应 活性的高能电子、离子和分子等物质，与各种有机、无机气体污染物分子发生反应，从 而使污染物分子分解成小分子化合物或氧化成能容易处理的化合物而被除去；此外介质 阻挡放电具有特殊的光、热、声、电等物理过程及化学过程。 发明内容本发明的目的是提供一种介质阻挡放电等离子体氧化/溶液吸收联合处理废气的装置及 方法，其具有原理简单、技术难度小、成本低、操作简单、处理效率高、不产生二次污 染等优点。为了达到上述目的，本发明的技术方案如下-介质阻挡放电等离子体氧化/溶液吸收联合处理废气的装置，主要由介质阻挡放电电极系 统l、高压电源2、鼓风机3、微孔曝气头4和盛水容器5组成，盛水容器5为设有出气口 10 的密封箱体，介质阻挡放电电极系统1主要由高压放电电极6、低压电极7和绝缘介质管8 组成，绝缘介质管8上设有进气口 9;介质阻挡放电电极系统1放置于盛水容器5中，高压电源2的输出端与高压放电电极6相联，高压电源2的输入端与低压电极7的接地端相联， 并一同接地；鼓风机3通过管道与进气口9相连，微孔曝气头4直接或通过联结管与绝缘介 质管8下端相连，并放置于盛水容器5的溶液中。介质阻挡放电电极系统1的绝缘介质管8是长为10cm 1000cm、内径为lcm 250cm、壁 厚为0.05cm 10cm的圆柱型管，采用石英、陶瓷、云母或聚四氟乙烯等绝缘材料制成；高压 放电电极6是长为8cm 800cm、直径0.1cm 200cm的金属杆，放置于绝缘介质管8的中轴处， 可采用螺杆、棱杆或光滑圆杆，也可以是由直径为0.01cm lcm的金属丝绕成的高为 8cm 800cm的螺绕环，置于绝缘介质管8内；低压电极7是圆筒形状的金属导体，紧套在绝 缘介质管8的外壁，高为8cm 800cm，内径为1.05cm 260cm，低压电极7也可以是盛水容 器5中的溶液，通过接地引线将溶液和地线相联。高压电源2是交流高压电源，峰值电压为14100kV，频率为50Hz lMHz;盛水容器5 的尺寸可以根据介质阻挡放电电极系统1的大小、气体种类和处理规模来设计；绝缘介质管 8的上方设有进气口9，下方连接一个微孔曝气头4;微孔曝气头4是由陶瓷、石英砂等耐腐 蚀的材料制成。本发明处理废气的方法，是将介质阻挡放电等离子体氧化技术和现有的溶液吸收法相结 合，让废气相继从介质阻挡放电电极系统1产生的等离子体区和盛水容器5中的溶液吸收区 通过，从而达到处理废气的目的。其基本处理原理是当待处理的废气通过介质阻挡放电电 极系统1产生的等离子体区时，与介质阻挡放电产生的活性物种在气相中发生化学反应，生 成水、二氧化碳或者一些中间产物，未被彻底处理的废气和这些中间产物一部分被溶液吸收， 另一部分继续与液相中的臭氧或其它活性物质反应，生成无毒性物质，从而实现对废气的彻 底处理。上述介质阻挡放电等离子体氧化/溶液吸收联合处理废气的方法，包括如下步骤利用鼓 风机3将废气鼓入介质阻挡放电电极系统1的绝缘介质管8内；向盛水容器5内注入溶液； 打开开关让高压电源2工作，峰值电压为1—100kV，频率为50Hz lMHz，使介质阻挡放电 电极系统1放电，废气相继从介质阻挡放电电极系统1产生的等离子体区和盛水容器5中的 溶液吸收区通过，得到彻底处理，经过处理后的气体由出气口 IO排出。本发明的有益效果是原理简单，技术难度小，成本低，操作简单，处理效率高，不产 生二次污染。
图1是本发明介质阻挡放电等离子体氧化/溶液吸收联合处理废气的装置示意图。 图2是本发明的高压放电电极结构的示意图。图3是本发明的高压放电电极另一种结构的示意图。 图4是本发明的介质阻挡放电电极系统的主视图。图中1、介质阻挡放电电极系统，2、高压电源，3、鼓风机，4、微孔曝气头，5、盛 水容器，6、高压放电电极，7、低压电极，8、绝缘介质管，9、进气口， 10、出气口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细地描述如图1至图4所示，介质阻挡放电等离子体氧化/溶液吸收联合处理废气的装置主要由 介质阻挡放电电极系统l、高压电源2、鼓风机3、微孔曝气头4和盛水容器5组成，盛水容 器5为设有出气口 IO的密封箱体，介质阻挡放电电极系统1主要由高压放电电极6、低压电 极7和绝缘介质管8组成，绝缘介质管8上设有进气口 9。在本实施例中，盛水容器5是长为60cm、内径为10cm、壁厚为lcm的圆柱型有机玻璃 筒；绝缘介质管8是长为40cm、内径为2cm、厚度为0.2cm的圆柱型石英玻璃管；高压放电 电极6采用不锈钢的螺纹杆电极，长为35cm，直径为0.5cm;低压电极7是由长为25cm、 宽为8cm、厚为0.05cm的矩型不锈钢铁网围成的圆柱型网筒，套在绝缘介质管8的外壁；高 压电源2采用50Hz工频交流高压电源；微孔曝气头4采用石英砂制作的曝气头。选取乙酸丁酯作为目标处理物，以氮气作为废气载气，进入鼓风机3的气体流量为 2000mL/min，模拟废气的初始浓度约500ppm,盛水容器5中液体为1000ml的水。介质阻挡放电等离子体氧化/溶液吸收联合处理废气方法的工作步骤是第一步，通过鼓风机3将模拟废气从进气口 9鼓到介质阻挡放电电极系统1中的绝缘介 质管8内；第二步，向盛水容器5内注入1000ml水；第三步，打开高压电源2开关，使介质阻挡放电电极系统l放电，对废气进行处理； 第四步，测量进气口9和出气口 IO的废气浓度，并计算处理效率。 实验证明，当高压电源输出的峰值电压为13kV时，对废气的处理效率达到90%。 本发明可以广泛的应用到单一或多种混合有机废气和工业中产生的S02、 NOx、 H2S等无机废气的处理上；此外该方法也可以作为废气的化学处理方法和生物处理方法的前处理过程。
权利要求
1、介质阻挡放电等离子体氧化/溶液吸收联合处理废气的装置，其特征在于，该装置主要由介质阻挡放电电极系统(1)、高压电源(2)、鼓风机(3)、微孔曝气头(4)和盛水容器(5)组成，盛水容器(5)为设有出气口(10)的密封箱体，介质阻挡放电电极系统(1)主要由高压放电电极(6)、低压电极(7)和绝缘介质管(8)组成，绝缘介质管(8)上设有进气口(9)；介质阻挡放电电极系统(1)放置于盛水容器(5)中，高压电源(2)的输出端与高压放电电极(6)相联，高压电源(2)的输入端与低压电极(7)的接地端相联，并一同接地；鼓风机(3)通过管道与进气口(9)相连，微孔曝气头(4)直接或通过联结管与绝缘介质管(8)下端相连，并放置于盛水容器(5)的溶液中。
2、 如权利要求1所述的介质阻挡放电等离子体氧化/溶液吸收联合处理废气的装置，其 特征在于，所述绝缘介质管(8)是长为10cm 1000cm、内径为lcm 250ctn、壁厚为0.05cm 10cm 的圆柱型管。
3、 如权利要求1或2所述的介质阻挡放电等离子体氧化/溶液吸收联合处理废气的装置， 其特征在于，所述绝缘介质管(8)由石英或陶瓷或云母或聚四氟乙烯材料制成。
4、 如权利要求1所述的介质阻挡放电等离子体氧化/溶液吸收联合处理废气的装置，其 特征在于，所述高压放电电极(6)为螺纹状、棱型状或光滑型的金属杆，放置于绝缘介质管(8) 的中轴处，长为8cm 800cm，直径0.1cm 200cm。
5、 如权利要求1所述的介质阻挡放电等离子体氧化/溶液吸收联合处理废气的装置，其 特征在于，所述高压放电电极(6)为金属丝绕成的螺绕环，放置于绝缘介质管(8)的内壁处，金 属丝直径为0.01 lcrn，螺绕环高为8 800cm。
6、 如权利要求1所述的介质阻挡放电等离子体氧化/溶液吸收联合处理废气的装置，其 特征在于，所述低压电极(7)为圆筒形状的金属导体，紧套在绝缘介质管(8)的外壁。
7、 如权利要求1所述的介质阻挡放电等离子体氧化/溶液吸收联合处理废气的装置，其 特征在于，所述低压电极(7)为盛水容器(5)中的溶液。
8、 介质阻挡放电等离子体氧化/溶液吸收联合处理废气的方法，其特征在于，该方法包 括如下步骤利用鼓风机(3)将废气鼓入介质阻挡放电电极系统(1)的绝缘介质管(8)内；向盛水 容器(5)内注入溶液；打开开关让高压电源(2)工作，峰值电压为1 土100kV，频率为 50Hz lMHz，使介质阻挡放电电极系统(l)放电，废气相继从介质阻挡放电电极系统(l)产生的 等离子体区和盛水容器(5)中的溶液吸收区通过，得到彻底处理，经过处理后的气体由出气口 (IO)排出。
全文摘要
本发明涉及一种介质阻挡放电等离子体氧化/溶液吸收联合处理废气的装置及方法，该方法是让废气相继从介质阻挡放电电极系统(1)产生的等离子体区和盛水容器(5)中的溶液吸收区通过，从而达到处理废气的目的。该装置中介质阻挡放电电极系统(1)的供电电源是交流高压电源，其高压放电电极(6)是一金属杆电极或金属螺绕环电极；低压电极(7)是套在绝缘介质管(8)外壁的圆筒形的金属导体或盛水容器(5)中的溶液。本发明的有益效果是原理简单，技术难度小，成本低，操作简单，处理效率高，不产生二次污染。
文档编号B01D53/75GK101274213SQ200710159338
公开日2008年10月1日 申请日期2007年12月29日 优先权日2007年12月29日
发明者强 刘, 彦 吴, 屈广周, 杰 李, 李国锋, 王宁会 申请人:大连理工大学