[发明专利]一种从工业有机废气中回收微细碳粉的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及常压等离子体应用技术及工业有机废气处理领域，特别是一种利用常压微波等离子体射流从工业有机废气中回收微细碳粉的方法和装置。

背景技术

等离子体是一种电离了的气体，由电子、离子和中性粒子组成，宏观呈电中性，被称为区别于固体、液体和气体的物质第四态。从人类认识等离子体之初开始，便被广泛应用于材料的处理、制备及环境保护领域。目前应用于环保领域的一般为常压等离子体，包括射频、电弧、电晕、介质阻挡放电等形式，其中以等离子体高温热解炉的处理效果最为突出，能将所有固体污染物彻底分解而无有害残留。

在工业废气的处理中，常用的等离子体有电晕等离子体和介质阻挡放电等离子体，但存在着效率低、稳定性差的缺点。同时由于工业有机废气在经等离子体离解之后往往含有大量的氟、氯、氧等高氧化性的活性自由基，现有的等离子体处理技术很难从工业有机废气中高效率回收单质产物。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种从工业有机废气中回收微细碳粉的方法和装置，以克服现有技术存在的不足。该方法能够将工业有机废气产生的等离子体中的活性粒子迅速失去活性，得到固态产物，同时利用该方法的原理设计的装置可以很好地对所述的工业有机废气进行处理并得到副产品微细碳粉。

本发明为解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的从工业有机废气中回收微细碳粉的方法是一种利用常压微波等离子体射流从工业有机废气中回收微细碳粉的方法，即：首先利用微波激励工业有机废气放电产生常压微波等离子体射流，该常压微波等离子体射流经高频感应加热后与收集器的冷却罩接触作用后，常压微波等离子体射流中含有的处于活性状态的碳离子或碳原子迅速失去活性，从而形成微细碳粉，同时有机废气被分解处理成无害气体。

本发明提供的从工业有机废气中回收微细碳粉的装置是一种利用常压微波等离子体射流从工业有机废气中回收微细碳粉的装置，包括常压等离子体射流源、高频感应加热和带冷却罩的收集器，其中：常压微波等离子体射流源包括微波源、微波调配与监控系统、波导等离子体射流反应腔，波导等离子体射流反应腔上装有喷嘴、微波场压缩增强螺杆、耦合天线和微波抗流结构；高频感应加热包括高频感应加热线圈；收集器由冷却罩和冷却腔构成，冷却罩和冷却腔由对微波具有屏蔽作用的金属加工而成，其内通有循环冷却介质。

上述部件中：微波源产生的微波经微波调配与监控系统和石英微波窗口后输入到波导等离子体射流反应腔内，微波在与耦合天线相连的喷嘴处建立强电场，击穿从喷嘴处喷出的工业有机废气放电产生的常压微波等离子体射流，常压微波等离子体射流经高频感应加热后与冷却罩作用，使所述等离子体射流中含有的处于活性状态的碳离子或碳原子迅速失去活性，从而形成微细碳粉。

本发明与现有技术相比，其有益效果主要是：本发明提供的方法可以完成对工业有机废气的分解分离处理，并且能够从工业有机废气中制备微细碳粉，微细碳粉的粒径为50nm—2μm。本发明提供的装置可以很好地按照工艺要求对所述的工业有机废气进行处理，工业有机废气中碳的回收率可达80％。

附图说明

图1是本发明从工业有机废气中回收微细碳粉的装置的结构示意图。

图2是图1中波导等离子体射流反应腔5的结构放大图。

图3是图1中收集器的俯视放大图。

图中：1.微波源；2.波导连接法兰；3.微波调配与监控系统；4.石英微波窗口；5.波导等离子体射流反应腔；6.收集器；7.循环冷却剂入口；8.冷却罩；9.循环冷却剂出口；10.冷却腔；11.常压微波等离子体射流；12.喷嘴；13.微波场压缩增强螺杆；14.微波场压缩增强螺杆伸缩调节旋钮；15.耦合天线；16.耦合天线伸缩调节旋钮；17.工业有机废气入口；18.常压微波等离子体射流出口；19.微波抗流结构；20.高频感应加热线圈。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明，但不限定本发明。

本发明提供的是一种利用常压微波等离子体射流从工业有机废气中回收微细碳粉的方法，具体是：首先在大气压下利用微波激励工业有机废气放电产生常压微波等离子体射流，该常压微波等离子体射流经高频感应加热后与收集器的冷却罩接触作用后，该射流中含有的处于活性状态的碳离子或碳原子迅速失去活性，从而形成50nm～2μm微细碳粉，同时有机废气被分解处理成无害气体。

上述工业有机废气可以是含有苯、甲苯、氯苯、低级脂肪烃、醛、醇或酮等工业废气。