本實(shí)用新型屬于氣體污染物控制設(shè)備制造技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是涉及一種用于廢氣處理的具有催化涂層的雙介質(zhì)阻擋放電裝置。

背景技術(shù)：

低溫等離子體技術(shù)是一種有效的廢氣治理技術(shù)，可在室溫下產(chǎn)生高能電子和OH·、O·、N·自由基等大量具有強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)活性的物質(zhì)，對(duì)氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)物均有較好的處理效果。輝光放電、電暈放電、射頻放電、滑動(dòng)電弧放電以及介質(zhì)阻擋放電等均可產(chǎn)生低溫等離子體，其中在氣體污染物控制領(lǐng)域使用較為廣泛的是介質(zhì)阻擋放電。

介質(zhì)阻擋放電(Dielectric Barrier Discharge,DBD)是將絕緣介質(zhì)插入放電空間的一種非平衡態(tài)氣體放電，又被稱為無聲放電或者介質(zhì)阻擋電暈放電。介質(zhì)阻擋放電電源形式包括脈沖和交流兩類，電源頻率范圍為50Hz～1MHz；反應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式多樣，典型結(jié)構(gòu)可分為板式、線筒式和填充床式三大類。板式反應(yīng)器具有結(jié)構(gòu)簡單、氣流均布性好、壓降小和放電均勻等優(yōu)點(diǎn)，其中雙介質(zhì)阻擋平板放電反應(yīng)器，高壓電極和接地電極均覆蓋介質(zhì)層，污染物與電極不直接接觸，可有效防止電極腐蝕現(xiàn)象、延長系統(tǒng)使用壽命，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中廢氣的處理。

但是，目前為止該技術(shù)仍存在能耗較高、易生成副產(chǎn)物以及反應(yīng)器內(nèi)壁碳沉積等問題，給實(shí)際推廣應(yīng)用帶來了困難。Kim等研究了填充床型等離子體催化反應(yīng)器中苯蒸汽的降解過程，發(fā)現(xiàn)在較低能量密度下，反應(yīng)器中生成了主要成分為甲酸的氣溶膠納米顆粒物。Zhang等人對(duì)DBD降解苯乙烯過程進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)在介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器內(nèi)壁生成了棕色油狀副產(chǎn)物，使用GC-MS對(duì)難揮發(fā)性副產(chǎn)物成分進(jìn)行解析，指出主要副產(chǎn)物為苯甲醛和苯乙醛。鑒于低溫等離子體處理工業(yè)廢氣過程中存在的上述問題，研究者開發(fā)了以等離子體-催化協(xié)同技術(shù)為代表的一系列污染物復(fù)合脫除技術(shù)。等離子體-催化協(xié)同技術(shù)既利用了低溫等離子體常溫條件下的高反應(yīng)活性有利用了催化劑的高反應(yīng)選擇性，在提高污染物轉(zhuǎn)化效率的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)副產(chǎn)物生成的抑制。

根據(jù)等離子體反應(yīng)器與催化劑的相對(duì)位置，等離子-催化協(xié)同技術(shù)可分為兩種形式，一段式和兩段式。傳統(tǒng)的一段式等離子體催化裝置，在等離子放電區(qū)域內(nèi)放置催化劑層，造成的氣流壓降損失較大，且未放置催化劑部分反應(yīng)器內(nèi)壁仍會(huì)有沉積現(xiàn)象發(fā)生；在處理揮發(fā)性有機(jī)廢氣時(shí)，能有效抑制放電反應(yīng)器內(nèi)壁的沉積物的出現(xiàn)；兩段式等離子催化裝置在等離子模塊后置催化劑模塊，利用放電反應(yīng)生成的長壽命活性物質(zhì)(主要是O₃等)，在催化劑層進(jìn)一步降解污染物分子，不能充分利用等離子產(chǎn)生的瞬態(tài)活性物質(zhì)，能量利用率較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型提供了一種用于廢氣處理的具有催化涂層的雙介質(zhì)阻擋放電裝置。

一種用于廢氣處理的具有催化涂層的雙介質(zhì)阻擋放電裝置，所述雙介質(zhì)阻擋放電裝置包括殼體、板式電極以及與板式電極配套的介質(zhì)板若干，所述板式電極包括高壓電極和接地電極，所述高壓電極、接地電極均覆蓋相應(yīng)的介質(zhì)板；所述殼體兩端分別設(shè)有進(jìn)氣口和出氣口，殼體側(cè)面設(shè)有用于放置板式電極和介質(zhì)板的卡槽；所述介質(zhì)板表面涂覆有催化層。

本實(shí)用新型高壓電極和接地電極均覆蓋介質(zhì)板，為雙介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器，采用雙介質(zhì)阻擋放電結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)高壓電極和接地電極均覆蓋介質(zhì)板，污染物與電極不直接接觸，可有效防止電極腐蝕現(xiàn)象、延長系統(tǒng)使用壽命。其中催化層的催化劑配方可根據(jù)處理廢氣組分的不同而進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

作為優(yōu)選，進(jìn)氣口后置混流裝置。

作為優(yōu)選，所述殼體為長方形殼體。

作為優(yōu)選，所述介質(zhì)板表面催化層為雙面涂覆。各介質(zhì)板在氣體兩面(上下兩介質(zhì)板接觸廢氣側(cè))均用催化劑涂覆，可以更有效抑制污染物處理過程中反應(yīng)器內(nèi)壁上的沉積物的生成，保證反應(yīng)器的長期運(yùn)行效率。

作為優(yōu)選，所述高壓電極和接地電極間隔布置，高壓電極、接地電極的電極板尾部分別有用于連接電源和地線的連接點(diǎn)。

作為優(yōu)選，相鄰介質(zhì)板間距不超過50mm。保證催化劑與氣體分子的接觸效果，可以有效保證催化效果。

作為優(yōu)選，所述高壓電極、接地電極與殼體外側(cè)的連接處分別對(duì)應(yīng)設(shè)有絕緣陶瓷。

作為優(yōu)選，所述高壓電極和接地電極分別插入介質(zhì)板內(nèi)，并通過卡槽固定在長方形殼體內(nèi)。

作為優(yōu)選，所述雙介質(zhì)阻擋放電裝置由二套以上裝置并聯(lián)組成。本實(shí)用新型的放電裝置可模塊化組裝，根據(jù)使用的現(xiàn)場(chǎng)條件可進(jìn)行適當(dāng)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，氣量較大時(shí)可多套裝置并聯(lián)使用。

本實(shí)用新型采用等離子-催化協(xié)同技術(shù)，離子體-催化協(xié)同技術(shù)既利用了低溫等離子體常溫條件下的高反應(yīng)活性，又利用了催化劑的高反應(yīng)選擇性，在提高污染物轉(zhuǎn)化效率的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)副產(chǎn)物生成的抑制，在處理揮發(fā)性有機(jī)物時(shí)，通過涂覆催化劑配方優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)污染物分子的深度氧化對(duì)CO₂的產(chǎn)物選擇性可達(dá)90％以上，尾氣中O₃的濃度低于50ppm。本實(shí)用新型采用催化涂層介質(zhì)板，在上下介質(zhì)板與氣流接觸側(cè)涂覆催化劑，簡化了反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，在處理廢氣時(shí)氣流壓降損失較小，提高了能量使用效率，抑制了污染物處理過程中反應(yīng)器內(nèi)壁上的沉積物的生成，保證了反應(yīng)器的長期運(yùn)行效率。本實(shí)用新型所使用的催化劑，可根據(jù)實(shí)際情況中待處理廢氣組分進(jìn)行配方調(diào)整，保證催化效果。

本實(shí)用新型相對(duì)于兩段式等離子催化裝置減少了催化劑模塊，節(jié)省了空間，提高了污染物脫除效率；相對(duì)于傳統(tǒng)的一段式等離子體催化裝置，造成的氣流壓降損失較小，能量利用效率更高；在處理揮發(fā)性有機(jī)廢氣時(shí)，能有效抑制放電反應(yīng)器內(nèi)壁的沉積物的出現(xiàn)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型介質(zhì)板催化劑涂層示意圖；

圖3是二套具有催化涂層的雙介質(zhì)阻擋放電裝置的并聯(lián)使用示意圖；

圖4普通反應(yīng)器與裝有催化電極的反應(yīng)器的能效對(duì)比圖；

圖5普通反應(yīng)器與裝有催化電極的反應(yīng)器的穩(wěn)定性對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，但本實(shí)用新型所要保護(hù)的范圍并不限于此。

實(shí)施例1

參照?qǐng)D1，圖2，一種用于廢氣處理的具有催化涂層的雙介質(zhì)阻擋放電裝置，所述雙介質(zhì)阻擋放電裝置包括長方形殼體1、板式電極以及與板式電極配套的介質(zhì)板2若干，板式電極采用不銹鋼材料制成，介質(zhì)板采用有機(jī)玻璃制成。所述板式電極包括高壓電極3和接地電極4，所述高壓電極3、接地電極4均覆蓋相應(yīng)的介質(zhì)板；所述高壓電極和接地電極間隔布置，高壓電極、接地電極的電極板尾部分別有用于連接電源和地線的連接點(diǎn)；所述高壓電極、接地電極與殼體外側(cè)的連接處分別對(duì)應(yīng)設(shè)有絕緣陶瓷9。電源接通后，氣路內(nèi)污染物氣體和背景氣體可在高壓下被擊穿，形成大量細(xì)微的快脈沖放電通道，可在室溫下產(chǎn)生高能電子和OH·、O·、N·自由基及O₃等大量具有強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)活性的物質(zhì)，對(duì)氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)物均有較好的裂解效果。

所述殼體1兩端分別設(shè)有進(jìn)氣口5和出氣口6，進(jìn)氣口5后置混流裝置8，殼體1側(cè)面設(shè)有用于放置板式電極和介質(zhì)板的卡槽；不銹鋼材質(zhì)的高壓電極3和接地電極4分別插入介質(zhì)板2內(nèi)，并通過卡槽固定在長方形殼體1內(nèi)，形成氣路。

所述介質(zhì)板2表面涂覆有催化層7，所述介質(zhì)板表面催化層為雙面涂覆，各介質(zhì)板在氣體兩面(上下兩介質(zhì)板接觸廢氣側(cè))均用催化劑涂覆，可以更有效抑制污染物處理過程中反應(yīng)器內(nèi)壁上的沉積物的生成，保證反應(yīng)器的長期運(yùn)行效率，其中催化層的催化劑配方可根據(jù)處理廢氣組分的不同而進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。相鄰介質(zhì)板間距不超過50mm，保證催化劑與氣體分子的接觸效果，可以有效保證催化效果。

本實(shí)用新型高壓電極和接地電極均覆蓋介質(zhì)板，為雙介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器，采用雙介質(zhì)阻擋放電結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)高壓電極和接地電極均覆蓋介質(zhì)板，污染物與電極不直接接觸，可有效防止電極腐蝕現(xiàn)象、延長系統(tǒng)使用壽命。

普通反應(yīng)器與裝有催化電極的反應(yīng)器的能效對(duì)比如他4所示(背景氣體為空氣，模型污染物為甲苯，污染物濃度為300ppm，氣體在反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間為1.5s)；結(jié)果顯示，本實(shí)用新型在提高污染物轉(zhuǎn)化效率的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)副產(chǎn)物生成的抑制，在處理揮發(fā)性有機(jī)物時(shí)，可實(shí)現(xiàn)污染物分子的深度氧化對(duì)CO₂的產(chǎn)物選擇性可達(dá)95％以上。普通反應(yīng)器與裝有催化電極的反應(yīng)器的穩(wěn)定性對(duì)比如圖5所示(能量密度為500J/L條件下持續(xù)運(yùn)行)，結(jié)果顯示，本實(shí)用新型在處理廢氣時(shí)氣流壓降損失較小，本實(shí)用新型提高了能量使用效率，抑制了污染物處理過程中反應(yīng)器內(nèi)壁上的沉積物的生成，保證了反應(yīng)器的長期運(yùn)行效率。

實(shí)施例2

參照?qǐng)D3，對(duì)于用于廢氣處理的具有催化涂層的雙介質(zhì)阻擋放電裝置的設(shè)計(jì)，不僅要注重等離子體放電的穩(wěn)定發(fā)生和氣體污染物的高效脫除，還應(yīng)注意到適應(yīng)不同氣量的處理，雙介質(zhì)阻擋放電裝置由二套以上裝置并聯(lián)組成，本實(shí)用新型的放電裝置可模塊化組裝，根據(jù)使用的現(xiàn)場(chǎng)條件可進(jìn)行適當(dāng)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，在大風(fēng)量條件下可通過多套設(shè)備并聯(lián)使用提高廢氣處理量。

本實(shí)用新型具有等離子體-催化模塊一體化的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，用于廢氣治理，可實(shí)現(xiàn)揮發(fā)性有機(jī)物、氮氧化物等多種氣體污染物的等離子體-催化高效協(xié)同脫除，并且針對(duì)不同廢氣組分，可通過催化劑配方調(diào)整實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物的深度氧化。本實(shí)用新型相對(duì)于兩段式等離子催化裝置減少了催化劑模塊，節(jié)省了空間，提高了污染物脫除效率；相對(duì)于傳統(tǒng)的一段式等離子體催化裝置，造成的氣流壓降損失較小，能量利用效率更高；在處理揮發(fā)性有機(jī)廢氣時(shí)，能有效抑制放電反應(yīng)器內(nèi)壁的沉積物的出現(xiàn)。