[实用新型]气体消毒管

说明书

(一)技术领域：本实用新型属于环保设备，具体是一种用于污染气体消毒的气体消毒管。

(二)现有技术：工业废气是大气污染物的重要来源。大量工业废气排入大气，必然使大气环境质量下降，给人体健康带来严重危害，给国民经济造成巨大损失。工业废气包括有机废气和无机废气。有机废气主要包括各种烃类、醇类、醛类、酸类、酮类和胺类等；无机废气主要包括硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、卤素及其化合物等。工业废气根据其排风量、温度、浓度及本身化学物理性质其治理方法各不相同。其传统治理方法主要有以下几种：(1)催化燃烧法；(2)活性碳吸附法；(3)液体吸收法。但是，“燃烧法”存在能耗大的缺陷；“吸附法”存在运行费用较高，易产生二次污染，设备庞大，后处理工程复杂等缺陷；“吸收法”同样存在后处理过程复杂以及二次污染的问题。“生物法”是近年来处理有机废气方法中的“新秀”，该法最早应用于脱臭，它的缺点就是占地面积太大。近年来，出现了利用“等离子体”脱除有机废气的新方法，它的基本原理是通过高压辉光放电，在常温常压下获得等离子体，等离子体中的高能电子和氧离子、氢氧根离子等活性粒子与有机物进行氧化、降解反应，使污染物转变为无害物。一般来说，有机物热力燃烧起燃的温度在700℃以上，催化燃烧也需高于200℃。而在等离子体内催化降解有机物可在常温常压下进行。这项新技术真正实现了无害化工艺，废气净化的最终产物为二氧化碳和水，无二次污染。它同时克服了“生物法”占地面积大的缺点，具有结构紧凑，体积小，运行成本低，维护方便，使用寿命长的优点。可以广泛地应用于橡胶、印染、制药、鞋箱包、皮革及污水和垃圾处理等行业产生的有机废气、恶臭和异味。

(三)发明内容：本实用新型的目的就是提供一种用于气体消毒的气体消毒管，该消毒管是根据近年来高气压气体放电的研究成果，结合工业上对有毒气体消毒处理日益增长的需求，利用“针-板”直流辉光放电产生大体积的高气压放电等离子体的特性而设计，对人体和环境不构成危害，可供不同用户选用于对大容量有毒气体进行消毒处理。

本实用新型的气体消毒管，包括一石英玻璃管，在石英玻璃管两端分别设有进气管和排气管，还包括相对设置在石英管上下管壁位置上的针-板放电结构，所述的针-板放电结构是由平板阳极和若干空心不锈钢针组成的阴极构成。

所述石英玻璃管上下壁面是呈平面结构，所述的阳极和阴极分别安装在这两个面上，石英玻璃管两侧面是曲面。

所述平板阳极由钼片构成，厚度5mm。

所述空心不锈钢针的外径为2mm，内径为1mm，针尖角为15°，针尖孔为200μm，每个不锈钢针之间的间距为5mm，不锈钢针与平板电极之间的距离为20mm。

本实用新型的设计原理是：有毒气体的处理常常需要用到非平衡等离子体源，典型的非平衡等离子体源能够采用高气压辉光放电获得.类比气体激光器的“针-板”放电形式，本实用新型提出了一种特殊的“针-板”放电结构，它由空心不锈钢针和金属平板构成，空心不锈钢针为阴极，金属平板为阳极，构成典型的空心阴极放电.根据空心阴极放电的特性，当阴极孔径降到微米量级时，放电变为微空心阴极放电，放电气压能够达到甚至超过大气压，此时放电为高气压辉光放电，能够满足气体消毒的要求.放电管中有多个这样的微空心阴极放电并联运行，能够产生规模达到立方厘米量级的稳定辉光放电等离子体，电子密度达到1014cm-3.大量放电管并联在一起构成一个消毒装置，产生大体积的放电等离子体，能够对工业有机废气进行消毒处理.

本实用新型装置中，放电时气体流动方向与放电方向垂直，为了避免辉光放电向火花放电转变，稳定放电时气体流速必须达到100-200ms-1，或者必须限制放电电流的大小。但是，如果限制放电电流，会影响到等离子体中的电子能量密度分布，从而影响消毒效果。为了避免把放电气体(污染气体)加速到这么高的流速，本实用新型让小量的辅助气体通过空心针进入石英玻璃管中参与放电，形成两股垂直的放电气流。采用这种形式后，主放电气体就可以不必加速到高速，简化了装置的制造难度。实验结果表明：利用该装置稳定放电时，污染气体的流速降为1-10ms-1，对污染气体中的甲烷清除达到80％，苯清除达到90％，消毒效果相当好。