[发明专利]基于低温等离子体与活性炭作用的废气处理装置与方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，尤其是指一种基于低温等离子体催化与活性炭协同作用的废气处理装置和方法。

背景技术

有机废气主要来自于工业生产过程和污染防治场所，主要包括喷漆废气、玩具与制鞋车间废气等工业废气以及垃圾中转站、污水处理厂、水果贮存库等场产生的有机废气。该有机废水中含有苯系物、甲醛、乙烯等挥发性有机物(VOC)以及恶臭气体成份，对环境质量和人体健康造成了巨大的危害，其环境污染问题已引起各国政府及环保部门的高度重视。

国内外对于有机废气的处理方法主要有吸附(主要采用活性炭)、吸收、催化燃烧、生物方法以及等离子体技术等。其中活性炭吸附、催化燃烧、生物方法是常用的处理方式。对于有机废气的处理，其关键问题是如何实现良好的处理效果与较低的投资和运行费用之间的统一，以及操作过程的简单易行性。活性炭吸附的投资费用较低，并且处理效果良好，是最常用的有机废气处理工程技术。但是，由于活性炭吸附饱和后需要再生，而目前常用的热再生等技术一般无法对活性炭进行原位再生，所以采用活性炭吸附的运行费用较高，且操作过程复杂。生物处理方法投资与运行费用均较低，但运行操作复杂，占地面积大，存在二次污染的可能性。催化燃烧方法存在着吸附浓缩—再脱附燃烧的过程，设备体积较大，贵金属催化剂价格高，一次投资大等问题。

近年来，采用低温等离子体技术处理有机废气越来越受到业界的关注，该技术处理效果较好，运行费用低，操作管理简便，占地少。不过采用低温等离子体技术处理有机废气的工程投资较高，而且脉冲放电过程中处理后废气中污染物浓度瞬时变化较大，处理效果的稳定性不足，另外还会产生臭氧，造成二次污染，显然不利于实际应用。

发明内容

本发明针对上述现有技术所存在之不足，主要目的在于提供一种基于低温等离子体催化与活性炭协同作用的废气处理装置和方法，可有效地解决活性炭再生操作复杂，运行费用高以及低温等离子体技术处理效果瞬时波动大且有二次污染之问题。

为实现上述之目的，本发明采取如下技术方案：

一种基于低温等离子体与活性炭的废气处理装置，包括依次连接的低温等离子体催化模块、活性炭模块、风机；该低温等离子体催化模块在放电过程激发催化剂的活性，以降解有机废气污染物，同时对活性炭模块进行原位再生。

所述低温等离子体催化模块与活性炭模块紧密相连并且一体式组装于同一腔室中。

所述低温等离子体催化模块采用流光放电低温等离子体发生器，该发生器包括高压脉冲电源以及金属制成针状放电正极和板状负极，该板状负极上负载有催化剂。

所述板状负极上的催化剂采用纳米催化材料或者含Pd、Pt、Ag的贵金属催化剂。

所述活性炭模块采用颗粒活性炭、粉末活性炭、或活性炭纤维。

所述风机与活性炭模块是一体式组装或者通过管道连接。

所述低温等离子体催化模块的进气端一体式组装或者通过管道连接有一对废气预处理的除尘模块。

所述除尘模块采用布袋除尘器、静电除尘或重力除尘。

一种基于低温等离子体催化与活性炭协同作用的废气处理方法，其中，废气在风机的抽吸作用下，依次经过低温等离子体催化模块、活性炭模块，最后排入大气；该低温等离子体催化模块在放电过程激发催化剂的活性，以达到降解有机废气污染物，同时对活性炭模块进行原位再生。进一步所述低温等离子体催化模块采用流光放电低温等离子体发生器，该发生器包括高压脉冲电源以及金属制成针状放电正极和板状负极，所述催化剂负载于该板状负极上，在高压脉冲电源开启后，正极进行放电，使负极上的催化剂活性被激发。

本发明优点在于：将低温等离子体与催化降解、活性炭吸附结合，协同处理有机废气；利用低温等离子体所产生的高能电子、离子、自由基(如O、OH、H)等高能粒子，首先可以对有机废气进行直接降解；其次流光放电低温等离子体发生器放电过程所产生的紫外光和高能粒子可以激发催化剂的活性，降解有机废气污染物；并且低温等离子体催化可以对活性炭进行原位再生。采用催化剂可以充分利用低温等离子体发生器放电过程所产生的紫外光和高能粒子，显著提高低温等离子体对废气污染物的降解能力；利用活性炭的吸附能力，一方面对低温等离子体处理后的残余废气进行深度净化，保证处理效果，另一方面消除低温等离子体所产生的臭氧及高能粒子对大气质量的影响。三者有机结合，协同作用处理有机废气，可以取得高处理效率、无需活性炭异位再生、一次投资和运行费用低、操作简便、无二次污染等效果。本发明可以广泛用于处理工业生产车间、垃圾中转站、污水处理厂、水果贮存库等场所产生的有机废气。

附图说明