[发明专利]用于颗粒态有机物处理的介质阻挡放电内电极及其反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种处理颗粒态有机污染物的介质阻挡放电反应器的内电极。

背景技术

悬浮在空气中的固体颗粒物因对生物和人体健康会造成危害而称之为颗粒物污染。大气环境中的颗粒物种类很多，一般指的是0.1-75μm之间的尘粒、粉尘、雾尘、烟、化学烟雾和煤烟。多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,简称PAHs)也是一种颗粒态的有机化合物，由两个或两个以上的苯环组成，如萘、蒽、菲、芘等。PAHs在大气中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。其中大部分颗粒相的PAHs的粒径大约在1.1μm以下，小部分粒径大约在7μm以上。

目前，国内外对大气中PAHs的控制还较为薄弱，尤其是对于烟气中颗粒态PAHs的控制，其处理手段还停留在除尘技术上。传统的处理方法是通过改进和提高除尘性能的方式来去除颗粒态PAHs，但是由于颗粒态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。

低温等离子体降解有机污染物技术利用强电场下气体放电产生的具有强化学活性的高能电子、离子、自由基等物质，这些活性物质在增强氧化能力、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。同时介质阻挡放电还能和催化等技术结合，使等离子体氧化、催化氧化共同发挥作用，从而高效无害的降解有机污染物。研究表明单纯的介质阻挡放电虽然具有较高的有机物脱除效率，但存在能量利用率低、碳化率不高等问题。为了克服单纯等离子体放电存在的缺点，放电和催化协同技术逐步发展起来。在催化氧化与等离子体氧化的共同作用下，能量利用率和COx选择率均得到了很大的提高。

但是对于处理颗粒态PAHs来说，等离子体协同催化技术不能得到较好的去除效率。要真正实现介质阻挡微放电对大气中颗粒态PAHs的有效脱除，必须在固相PAHs捕集、等离子体催化氧化性能等方面找到新的突破，因此便衍生了多段式过滤复合电催化氧化技术。颗粒态颗粒物被过滤截留在反应器中，延长了停留时间，从而可以与等离子体放电产生的活性氧化物质以及催化剂充分接触，大大提高氧化能力，最终转化成CO₂和H₂O等无害物质。同时多段式的交替布置能够使得过滤、催化、放电作用得到最大化利用，有机物脱除率、能量利用率和COx选择率也都得到最大程度的体现。

申请号201110218959.9的发明《过滤复合电催化氧化处理PAHs的反应器》采用不锈钢粉末烧结管作为介质阻挡放电的内电极。但由于不锈钢粉末管(即，多孔金属反应体)外表面不光滑，外径误差大，从而降低介质阻挡的放电强度以及臭氧的产生，进而影响有机颗粒物的降解；同时，随着不锈钢粉末管外表面附着的颗粒不断增加，放电的均匀性进一步被破坏，能量注入受到较大影响。为此，我们提出一种新型的介质阻挡放电内电极，解决以上问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新型的介质阻挡放电反应器的内电极，该内电极采用多段复合式设计，克服了常规过滤复合电催化介质阻挡反应器放电不均匀、放电强度低、有机物降解效果不佳等问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于颗粒态有机物处理的介质阻挡放电反应器内电极，该内电极由依次交替排列的不锈钢管和不锈钢粉末烧结管组成，所述不锈钢管和不锈钢粉末烧结管密封相连；从而形成多段复合式的内电极(为具有过滤、化学催化和等离子体氧化共同作用的多段复合式内电极)；

不锈钢管的通道和不锈钢粉末烧结管的通道形成了内电极内通道；

所述不锈钢粉末烧结管为多孔的金属反应体；在不锈钢粉末烧结管的外表面负载各种贵金属催化剂；

所述内电极近进气口的一端为封闭，靠近出气口的一端开口并与出气口连通。

作为本发明的用于颗粒态有机物处理的介质阻挡放电反应器内电极的改进：所述不锈钢管的外径(外直径)比不锈钢粉末烧结管的外径大2～3mm；每段不锈钢管与不锈钢粉末烧结管长度之比为1:2～3。

备注说明：同一根内电极中各段不锈钢管的外径是相同的，允许公差在0.05mm以内。同时各段不锈钢粉末管的外径也是相同的，允许公差在0.5mm以内。