內(nèi)嵌紫外燈管的雙介質(zhì)阻擋放電有機(jī)廢氣處理裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于廢氣處理領(lǐng)域，具體涉及一種內(nèi)嵌紫外燈管的雙介質(zhì)阻擋放電有 機(jī)廢氣處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 低溫等離子體技術(shù)（Non-Thermal Plasma，NTP)已經(jīng)廣泛用于揮發(fā)性有機(jī)廢 氣（VolatileOrganic Compounds，VOCs)治理，介質(zhì)阻擋放電（Dielectric Barrier DischargesDBD)是低溫等離子體技術(shù)的主要放電形式之一，并已經(jīng)成為工業(yè)化VOCs治理 的常用技術(shù)。近年來，將NTP技術(shù)和光催化技術(shù)結(jié)合來降解VOCs引起了國內(nèi)外研究者的極 大關(guān)注，兩者的協(xié)同作用不僅可以大大降低單獨(dú)使用NTP技術(shù)造成的二次污染問題，還克 服了單一采用光催化技術(shù)去除效率不高的缺點(diǎn)，使兩者者優(yōu)勢互補(bǔ)，進(jìn)一步提高了 VOCs的 去除率。
[0003] 目前，NTP技術(shù)結(jié)合光催化技術(shù)降解VOCs主要有兩種技術(shù)路線：一種是一段式的， 也就是將光催化劑直接置于低溫等離子體放電空間中，利用等離子體放電過程中產(chǎn)生的紫 外光線，可同時(shí)進(jìn)行光催化反應(yīng)，一般可將光催化劑填充在放電區(qū)域或者涂覆在放電極上 面，公告號為CN102179145B的中國專利公開了一種低溫等離子體催化協(xié)同治理VOCs的反 應(yīng)器，將催化劑填充在放電氣隙之間，公告號為CN101342461B的中國專利公開了一種脈沖 光催化-金屬氧化物催化等離子體反應(yīng)器，將光催化劑負(fù)載在插入反應(yīng)器的剛玉管表面； 另一種是兩段式的，也就是將低溫等離子體段和光催化段進(jìn)行簡單的串聯(lián)，先進(jìn)行低溫等 離子體段的處理再進(jìn)行光催化段的處理，或者先進(jìn)行光催化段的處理再進(jìn)行低溫等離子體 段的處理，公開號為CN200820098255. 6的實(shí)用新型專利公開了一種將介質(zhì)阻擋放電、電暈 放電和光催化室串聯(lián)的工業(yè)廢氣處理器，公開號為CN201520071638. 4的實(shí)用新型專利公 開了一種兩個光催化單元和兩個等離子體單元錯開串聯(lián)的處理有機(jī)廢氣的裝置。
[0004] NTP結(jié)合光催化降解VOCs的技術(shù)，無論一段式的還是兩段式的都存在著一定的問 題。在一段式的反應(yīng)器中，光催化劑只能使用NTP放電產(chǎn)生的紫外光線才能發(fā)揮作用，但是 NTP放電產(chǎn)生紫外光線的量相對較少，而且很不穩(wěn)定，這就使得光催化劑難以穩(wěn)定發(fā)揮其功 效。而在兩段式的反應(yīng)器中，NTP單元和光催化單元實(shí)際上仍然是單獨(dú)作用，協(xié)同效果非常 有限，反應(yīng)器的體積也會大大增加，且產(chǎn)生的二次污染問題仍然比較突出。如何解決等離子 體和光催化之間的有效耦合，提高協(xié)同作用效果，是當(dāng)前面臨的一個瓶頸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實(shí)用新型的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，并提供一種內(nèi)嵌紫外燈管的雙 介質(zhì)阻擋放電有機(jī)廢氣處理裝置，具體技術(shù)方案如下：
[0006] -種內(nèi)嵌紫外燈管的雙介質(zhì)阻擋放電有機(jī)廢氣處理裝置，裝置的外殼為筒體，筒 體內(nèi)部由第一隔板和第二隔板分割為三個腔室，中間為雙介質(zhì)阻擋放電區(qū)，左側(cè)為紫外照 射區(qū)，右側(cè)為加熱分解區(qū)；紫外照射區(qū)左端和加熱分解區(qū)右端分別以前端面和后端面密封； 第一隔板上設(shè)有第一氣孔，第二隔板上設(shè)有第二氣孔；紫外照射區(qū)外壁上設(shè)有進(jìn)氣口，加熱 分解區(qū)外壁上設(shè)有出氣口；紫外照射區(qū)和雙介質(zhì)阻擋放電區(qū)中設(shè)置有紫外燈管；紫外燈管 與紫外燈電源相連，進(jìn)行供電；雙介質(zhì)阻擋放電區(qū)所在的筒體內(nèi)壁上環(huán)繞有第一層介質(zhì)阻 擋層；雙介質(zhì)阻擋放電區(qū)所在的筒體外壁上環(huán)繞有金屬導(dǎo)電層；金屬導(dǎo)電層與接地線相連 接地；雙介質(zhì)阻擋放電區(qū)內(nèi)的紫外燈管作為第二層介質(zhì)阻擋層，紫外燈管外壁纏繞有燒結(jié) 多孔金屬纖維絲，燒結(jié)多孔金屬纖維絲上面負(fù)載有11〇2光催化劑，并作為介質(zhì)阻擋放電的 放電極，燒結(jié)多孔金屬纖維絲一端與等離子體高壓電源相連；熱分解區(qū)的所有內(nèi)壁上覆有 催化劑層，用于催化分解O3;催化劑層上設(shè)有加熱片；加熱分解區(qū)還接有一個熱電偶，加熱 片和所述的熱電偶均與筒體外面的溫控儀相連。
[0007] 所述的筒體呈圓柱形；所述的紫外燈管設(shè)置在紫外照射區(qū)和雙介質(zhì)阻擋放電區(qū)的 軸中心位置，紫外燈管穿過第一隔板，兩端分別固定在前端面和后端面上。
[0008] 所述的第一氣孔設(shè)置于第一隔板上部，所述的第二氣孔設(shè)置于第二隔板下部，所 述的進(jìn)氣口設(shè)置于紫外照射區(qū)左下部，所述的出氣口設(shè)置于加熱分解區(qū)右上部。
[0009] 所述的第一層介質(zhì)阻擋層的材料為陶瓷或石英玻璃。
[0010] 所述的金屬導(dǎo)電層的材料為金屬片或金屬網(wǎng)。
[0011] 所述的催化劑層表面設(shè)有支撐架，支撐架內(nèi)填充有臭氧分解催化劑。
[0012] 所述的臭氧分解催化劑為Mn02、NiO、Fe2O 3或CeO 2中的一種。
[0013] 所述的紫外燈管的波長范圍為185~400nm。
[0014] 所述的燒結(jié)多孔金屬纖維絲的材質(zhì)為不銹鋼、FeCrAUFeCrNi或NiCr合金中的一 種。
[0015] 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果在于：
[0016] (1)將紫外燈管直接內(nèi)嵌到介質(zhì)阻擋放電區(qū)域中，不僅形成了雙介質(zhì)阻擋放電，還 實(shí)現(xiàn)了真正的一段式等離子體協(xié)同光催化系統(tǒng)，光催化反應(yīng)不再僅僅依靠等離子體放電產(chǎn) 生的微量紫外光，外加的紫外光可大大增強(qiáng)光催化反應(yīng)的效果，從而提高等離子體協(xié)同光 催化系統(tǒng)降解VOCs的效果；
[0017] (2)雙介質(zhì)阻擋放電的放電極采用燒結(jié)多孔金屬纖維絲，充分利用燒結(jié)多孔金屬 纖維絲的多孔性質(zhì)負(fù)載1102光催化劑，并纏繞在紫外燈管上面，TiO 2光催化劑靠近紫外光 源，有利于提尚光催化效果；
[0018] (3)處理裝置的末端設(shè)置了加熱分解區(qū)，并通過溫控儀將加熱分解區(qū)的氣體溫度 控制在一定范圍，通過催化劑層內(nèi)的催化反應(yīng)，可以將經(jīng)過等離子體光催化系統(tǒng)處理之后 未完全分解的少量〇3徹底分解，杜絕了二次污染。
【附圖說明】
[0019] 圖1內(nèi)嵌紫外燈管的雙介質(zhì)阻擋放電有機(jī)廢氣處理裝置示意圖；
[0020] 圖2本實(shí)用新型的負(fù)載納米TiO2的燒結(jié)多孔金屬纖維絲的SEM掃描電鏡圖（左 20 μ m尺度，右2 μ m尺度）；
[0021] 圖中：紫外照射區(qū)1、雙介質(zhì)阻擋放電區(qū)2、加熱分解區(qū)3、筒體11、前端面12、第一 隔板13、紫外燈管14、進(jìn)氣口 15、第一氣孔16、紫外燈電源17、燒結(jié)多孔金屬纖維絲21、等 離子體高壓電源22、第一層介質(zhì)阻擋層23、金屬導(dǎo)電層24、第二隔板25、接地線26、第二氣 孔27、催化劑層31、加熱片32、熱電偶33、溫控儀34、后端面35、出氣口 36。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0023] 如圖1所示，一種內(nèi)嵌紫外燈管的雙介質(zhì)阻擋放電有機(jī)廢氣處理裝置，裝置的外 殼為筒體11，筒體11內(nèi)部由第一隔板13和第二隔板25分割為三個腔室，中間為雙介質(zhì)阻 擋放電區(qū)2,左側(cè)為紫外照射區(qū)1，右側(cè)為加熱分解區(qū)3。紫外照射區(qū)1左端和加熱分解區(qū) 3右端分別以前端面12和后端面35密封。第一隔板13上設(shè)有第一氣孔16,第二隔板25 上設(shè)有第二氣孔27。紫外照射區(qū)1外壁上設(shè)有進(jìn)氣口 15,加熱分解區(qū)3外壁上設(shè)有出氣口 36。紫外照射區(qū)1和雙介質(zhì)阻擋放電區(qū)2中設(shè)置有紫外燈管14。紫外燈管14與紫外燈電 源17相連，進(jìn)行供電。雙介質(zhì)阻擋放電區(qū)2所在的筒體11內(nèi)壁上環(huán)繞有第一層介質(zhì)阻擋 層23。雙介質(zhì)阻擋放電區(qū)2所在的筒體11外壁上環(huán)繞有一圈金屬導(dǎo)電層24。金屬導(dǎo)電層 24與接地線26相連接地。雙介質(zhì)阻擋放電區(qū)2內(nèi)的紫外燈管14作為第二層介質(zhì)阻擋層， 紫外燈管14外壁纏繞有燒結(jié)多孔金屬纖維絲21，燒結(jié)多孔金屬纖維絲21上面負(fù)載有TiO2光催化劑。燒結(jié)多孔金屬纖維絲21既作為介質(zhì)阻擋放電的放電電極，又作為光催化劑。燒 結(jié)多孔金屬纖維絲21 -端從第一隔板13內(nèi)部穿出筒體與等離子體高壓電源22相連，另一 端固定在第二隔板25上。熱分解區(qū)3的所有內(nèi)壁上覆有一層催化劑層31，用于催化分解 O3。催化劑層31上設(shè)有加熱片32。加熱分解區(qū)3還接有一個熱電偶33,加熱片32和所述 的熱電偶33均與筒體11外面的溫控儀34相連。
[0024] 所述的筒體11呈圓柱形，材質(zhì)為有機(jī)玻璃；所述的紫外燈管14設(shè)置在紫外照射區(qū) 1和雙介質(zhì)阻擋放電區(qū)2的軸中心位置，紫外燈管可均勻照射裝置內(nèi)的各個部位。同一根紫 外燈管14穿過第一隔板13,穿孔處密閉，兩端分別固定在前端面12和后端面35上，用于照 射有機(jī)廢氣，產(chǎn)生的O3，對有機(jī)廢氣進(jìn)行預(yù)氧化。
[0025] 所述的第一氣孔16設(shè)置于第一隔板13上部，所述的第二氣孔27設(shè)置于第二隔板 25下部，所述的進(jìn)氣口 15設(shè)置于紫外照射區(qū)1左下部，所述的出氣口 36設(shè)置于加熱分解區(qū) 3右上部，使廢氣在裝置內(nèi)的停留時(shí)間增加，以提高去除率。
[0026] 所述的第一層介質(zhì)阻擋層23的材料為陶瓷或石英玻璃。所述的金屬導(dǎo)電層24的 材料為金屬片或