[发明专利]过滤复合电催化氧化处理PAHs的反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机污染物治理的反应器，尤其涉及一种过滤复合电催化氧化处理PAHs的反应器。

背景技术

多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons，简称PAHs)是指两个或两个以上的苯环连在一起的有机化合物，如萘、蒽、菲、芘等。PAHs的毒性表现为很强的致癌、致突变和致畸性，目前发现的致癌PAHs及其衍生物已超过400种，而且分布广泛。大气中PAHs主要是化石燃料(如煤、石油、天然气等)、木材、纸以及垃圾的不完全燃烧，全世界每年人为排放到大气中的PAHs多达几十万吨。由于PAHs的水溶性差且化学性质稳定，属于持久性有机污染物，在环境中呈不断累积的趋势，对人类健康和生态环境产生很大的潜在危害。空气中的PAHs主要以气相和颗粒相两种形态存在，其中2～3环的小分子量PAHs主要以气相存在，4环的PAHs在气相和颗粒相中的分配基本相同，5～7环的大分子量PAHs则绝大部分以颗粒相存在(R.G.M.Lee，P.Coleman，J.L.Jones，et al.Environmental Science & Technology，2005，39：1436-1447；Y.J.Chen，G.Y.Sheng，X.H.Bi，et al.Environmental Science & Technology，2005，39：1861-1867)。

目前，国内外对烟气中PAHs的控制还较为薄弱。对于烟气中固态PAHs的控制，一般通过改进和提高除尘性能的方式来解决，但是由于固态PAHs通常以PM₁₀以下的细颗粒形式存在，常规的静电除尘器对此类颗粒物的脱除效果不佳；而对于气态PAHs的控制，目前没有有效的办法，一般采用吸附技术，但吸附后的吸附剂往往直接抛弃填埋，很容易造成二次污染。低温等离子体有机污染物降解技术利用强电场下的气体放电产生具有很强化学活性的高能电子、离子、自由基等物质，这些活性粒子在增强氧化能力、促进分子离解以及加速化学反应等方面都具有很高的效率，可以对烟气中低浓度的有机污染物进行深度氧化，生成无害的CO₂和H₂O。介质阻挡放电由于能和催化等技术结合，使等离子体氧化、催化氧化发挥协同作用，高效无害的降解有机污染物，因而逐渐成为烟气有机污染物降解的最佳途径之一。已有的研究表明单纯的介质阻挡放电虽然对苯、甲苯、三氯乙烯等具有较高的脱除效率，但存在能量利用率低、碳化率不高等问题。Magureanu等人(M.Magureanu，N.B.Mandache，et al.Applied Catalysis B-Environmental，2007，74：270-277)使用介质阻挡放电处理三氯乙烯时发现，虽然取得了90％的脱除效率，但能量密度却达到了500J/L，另外副产物中CO₂的选择率也只有25％，处理过程中生成了较多的CO。最近，为了克服单纯介质阻挡放电的缺点，组合介质阻挡放电和化学催化来处理有机污染物逐步发展起来，脱除率、能量利用率和CO₂选择率都有所提高(T Hammer，T.Kappes，et al.Catalysis Today，2004，89：5-14；R.B.Sun，Z.G.Xi，et al.Atmospheric Environment，2007，41：6853-6859)。Delagrange等人(S.Delagrange，L.Pinard，et al.Applied Catalysis B.2006：68：92-98)发现介质阻挡放电结合MnO₂/γ-Al₂O₃催化剂可以使甲苯转化率从单独放电时的36％提高到88％，CO₂/CO的比率从0.75提高到1.3，同时MnO₂可以有效抑制O₃这一副产物的生成。

但是对于PAHs的处理，目前却鲜有报道。PAHs在烟气中的浓度更低，存在形式更加多样，结构更加稳定，利用介质阻挡微放电进行脱除必将更加困难。要真正实现介质阻挡微放电烟气中PAHs的有效脱除，必须在气相PAHs的吸附、固相PAHs捕集、等离子体催化氧化性能的强化等方面有所突破。

发明内容