[发明专利]VOCs低温等离子复合处理系统

说明书

技术领域

本发明涉及化工吸附分离和污染物控制技术领域领域，尤其涉及一种VOCs低温等离子复合处理系统。

背景技术

VOCs(Volatile organic compounds)即挥发性有机化合物，是一类常见的大气污染物,主要来源于工厂排放的废气，常见于油漆生产、化纤行业、金属涂装、化学涂料、制鞋制革、电镀、胶合板制造、轮胎制造、废水处理厂等行业。有害的挥发性有机化合物主要包括丙酮、甲苯、苯酚、二甲基苯胺、甲醛、正己烷、乙酸乙酯、乙醇等。

根据国家工业废气的排放标准，工业废气在排放时须符合其排放标准，这就要求在排放过程中，需对工业废气中的VOCs进行相应的处理，传统的对VOCs的处理方法主要包括：活性炭吸附法、催化燃烧法、吸收法和生物过滤法，但这几种常用的方法都有各自的缺点。活性炭吸附法实际运行费用较高，活性炭更换，脱附及二次处理麻烦，治理效果难于长期保证和随时监控，还可能有多种不能共存因子混合，在活性炭床中造成放热反应及氧化、聚合反应，随着浓度的不断增高，存在一定不安全因素；催化燃烧法所使用的设备易腐蚀，对于浓度低的气体需要消耗燃料处理成本高，催化剂易中毒，同时易形成如二恶英等的二次污染；而采用吸收法所产生的副产品需要后续处理，对不溶或微溶于水的气体，没有实际的降解效果，吸收剂价格高不易再生，运行成本高；生物过滤处理对所降解的有机因子具有选择性，生物降解一般需要较长的停留时间，对废气中的收集和建设场地有一定的要求，降解的稳定性还有待考察，综合费用方面也存在一定的问题。

因此，近年来对低温等离子的废气处理研究逐渐引起了人们的关注，等离子体是物质的第四态，即电离了的“气体”，它呈现出高度激发的不稳定态，其中包括离子(具有不同符号和电荷)、电子、原子和分子。低温等离子体技术是一个集物理学、化学、生物学和环境科学于一体的交叉综合性技术。等离子体是目前国内外大气污染治理中最富有前景最行之有效的技术方法之一，该技术显著特点是对污染物兼具物理作用、化学作用和生物作用。其净化作用机理包含两个方面：

(1)在产生等离子体的过程中，高频放电所产生的瞬间高能量能够打开某些有害气体分子的化学能，如：氨、三甲胺、硫化氢、甲硫氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳和苯乙烯，硫化物H2S、VOC类，苯、甲苯、二甲苯类的分子链结构，使有机或无机高分子恶臭化合物分子链分解为单质原子或无害分子。

(2)等离子体中包含大量的高能电子、正负离子、激发态粒子和具有强氧化性的自由基，这些活性粒子和部分废气分子碰撞结合，在电场作用下，废气分子处于激发态，当废气分子获得的能量大于其分子键能的结合能时，废气分子的分子键断裂，直接分解成单质原子或由单一原子构成得无害气体分子。同时产生的大量—OH、—H2O、—O等活性自由基和氧化性极强的O3，能与有害气体分子发生化学反应，最后生成无害产物。

等离子体是一门包含放电物理学、放电化学、化学反应工程学及真空技术等基础学科之上的交叉学科，由于空气净化环境不同，工业有机废气治理各类很多，为了应对不同的环境及不同的废气须采用不同的处理方法。目前国内已有多家生产“低温等离子”有机废气处理设备的企业，产品市场涵盖了工业、商业、民用，但产品结构比较单一。基本上都采用的是电晕放电等离子电场处理有机废气，由于电晕放电的结构比较简单，电场功率较弱，处理范围有限。在特定的分子结构面前，“电晕放电”即使用上N多级都不行。这样情形大概就象冰溶成水一样只需＞0℃的温度，铁溶成液体需1535℃，而铪合金则要4215℃道理一样，你不能用溶冰的热能去溶铁，溶铁的热能去溶铪合金，反之如果用4215℃的温度去溶冰就造成能耗和设备投资的浪费。

因此，由于不同行业、不同企业的废气成分、废气浓度是不同的，导致单一低温等离子体技术去除率不高，且等离子体处理后的尾气中含有大量臭氧，仍然会存在二次污染的问题。而针对各种不同环境，不同企业的性质、气隙、废气成分和浓度，如何精确的计算、设计、控制，目前还没有一个成熟的方式，由此设计一种VOCs低温等离子复合处理系统成为现阶段噩待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种VOCs低温等离子复合处理系统，以解决现有企业在对VOCs处理过程中，采用单一低温等离子体技术去除率不高，且存在二次污染的问题。