低溫等離子體反應器20為線-管式結構。反應器20材料為石英玻璃管，在兩端一定距離處各伸出一小管作為處理氣體進口 21和出口 22，在反應器20兩端采用絕緣塞將反應器20密封。在反應器20石英玻璃管外壁纏繞不銹鋼鐵絲作為外電極23，此外電極23接地。在反應器20中心位置架設中心電極24作為高壓放電極，材料為Φ=1.0mm的鎢絲，是為了能在較小的電壓條件下得到較大的局部場強，降低起始電暈電壓。中心電極24的一端接高頻高壓電源25為反應供應能量，而另一端與外電極23之間接萬用表26。反應器20內置光催化劑，依據(jù)不同的空速而定，反應器20進口 21接氣源，而出口 22接清潔尾氣排放管，且出口 22處接有VOCs檢測裝置27。
[0030]實施例1:
[0031 ] 按照上述Ce02/Ti02納米纖維光催化材料的制備方法，在20ml的具塞錐形瓶中，加入5ml的鈦酸丁酯(Ti(OC4H9)4),然后緩慢滴加乙酸，鈦酸丁酯和乙酸的體積比為1.3，磁力攪拌30min，溶液呈黃色透明，作為前驅體溶液。再配置1.0mol/L的聚苯乙烯溶液，溶劑采用四氫呋喃(THF)和N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)混合溶劑(DMF/THF=4/6 (wt)),然后加入上述的前驅體溶液和硝酸鈰(Ce (NO3) 3.6Η20)，硝酸鈰分別為0.01437g、0.02889g、0.08843g和0.1505g，磁力均勻攪拌3h，至溶液光亮淡黃色透明澄清，作為紡絲溶液。
[0032]將待紡絲溶液吸入到帶有不銹鋼針頭的5ml玻璃注射器中，針尖接電源正極，接收裝置接電源負極，調整針尖到接受裝置的距離為5cm，電場強度為1.6KV/cm，推進速度為3.0ml/h，得到直徑為100nm的Ce02_Ti02/PS復合纖維；然后將得到的纖維退火500°C焙燒得到Ce02/Ti02納米纖維光催化材料，其中CeO2的含量分別為0.5 wt%、I wt%、3 wt%和5
Wt%o
[0033]將CeO2的含量分別為0.5 wt%、I wt%、3 ?七％和5 wt%的光催化劑分別置于低溫等離子體-光催化反應器電場中，設計空速為20000h \氣體流量為0.5m3/h，進口甲苯濃度為1000-1200 mg/m3，放電頻率為 300Hz，放電電壓為 15KV、16 KV、17 KV、18 KV、19 KV、20KV，以此考察不同&02含量光催化劑在不同放電電壓(U)條件下對甲苯的去除性能。
[0034]由圖3可見，納米纖維光催化材料的甲苯去除率隨著&02添加量的增多先上升后降低，添加量為3 wt%去除效率最高。未負載CeO2的催化材料在20KV時甲苯的去除率為33.0%，而經過0.5 wt%、I wt%、3 wt%和5 wt%的CeO2負載后，催化材料在20KV時甲苯的去除率均有較大提升，其去除率分別增加至70.1%、81.4%,89.2%和79.6%?？梢?，CeO2的摻雜確實能夠大幅提高甲苯的催化氧化效率，這是因為CeO2良好的氧化性能能夠一定程度上促進1102的光催化性能，并且為反應過程提供更多的晶格氧，增加催化劑表面的氧濃度，從而進一步提高催化氧化反應中的進行速率和催化活性。
[0035]實施例2:
[0036]按照上述Ce02/Ti02納米纖維光催化材料的制備方法，在20ml的具塞錐形瓶中，加A5ml的鈦酸丁酯(Ti (OC4H9)4),然后緩慢滴加乙酸，鈦酸丁酯和乙酸的體積比為1.3，磁力攪拌30min，溶液呈黃色透明，作為前驅體溶液。再配置一定濃度的聚苯乙烯溶液，溶劑采用四氫呋喃(THF)和N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)混合溶劑(DMF/THF=4/6 (wt)),然后加入上述的前驅體溶液和硝酸鈰(Ce (NO3)3.6Η20)，硝酸鈰為0.08843g，磁力均勻攪拌3h，至溶液光亮淡黃色透明澄清，作為紡絲溶液。
[0037]將待紡絲溶液吸入到帶有不銹鋼針頭的5ml玻璃注射器中，針尖接電源正極，接收裝置接電源負極，調整針尖到接受裝置的距離為5cm，電場強度為1.4-2.0KV/cm，推進速度為 2.0-5.0ml/h，得到直徑分別為 500nm、lOOOnm、1500nm 和 2000nm 的 Ce02_Ti02/PS 復合纖維；然后將得到的纖維退火500°C焙燒得到&02/1102納米纖維光催化材料。
[0038]將Ce02/Ti02m米纖維直徑為500nm、lOOOnm、1500nm和2000nm的光催化劑分別置于低溫等離子體-光催化反應器電場中，設計空速為20000h \氣體流量為0.5m3/h，進口甲苯濃度為 1000~1200 mg/m3，放電頻率為 300Hz，放電電壓為 15KV、16 KV、17 KV、18 KV、19KV、20KV，以此考察不同Ce02/Ti02納米纖維直徑光催化劑在不同放電電壓(U)條件下對甲苯的去除性能。
[0039]由圖4可見，納米纖維光催化材料的甲苯去除率隨著Ce02/Ti02納米纖維直徑的增加先上升后降低(在一定范圍內)，直徑為100nm時去除效率最高。當直徑分別為500nm、lOOOnm、1500nm和2000nm時，放電電壓20KV時甲苯的去除率分別為68.2%、89.2%、81.4%和79.1%?？梢?，納米光催化材料的直徑確實對其催化性能產生影響，因為直徑的大小會在一定程度上改變納米纖維的表觀形貌和晶相，從而影響光催化材料的催化性能，因此針對性的制備出適合去除甲苯的納米纖維直徑對于光催化去除甲苯也非常重要。
【主權項】
1.一種低溫等離子體協(xié)同靜電紡絲-光催化技術去除VOCs的裝置，其特征在于:包括靜電紡絲裝置和低溫等離子體反應器；靜電紡絲裝置包括溶液儲存裝置、噴射裝置、推進器和接受裝置，推進器由一端置入溶液儲存裝置中，噴射裝置安裝在溶液儲存裝置的另一端，而且噴射裝置為內徑0.5~2nm的毛細管或注射器針頭，噴射裝置與接受裝置之間接入高壓電源；低溫等離子體反應器為線-管式結構，線-管式低溫等離子體反應器的外電極接地，線-管式低溫等離子體反應器中心電極的一端接高頻高壓電源而另一端與外電極之間接萬用表，線-管式低溫等離子體反應器進口接氣源，而出口接清潔尾氣排放管，且出口處接有VOCs檢測裝置。2.根據(jù)權利要求1所述的一種低溫等離子體協(xié)同靜電紡絲-光催化技術去除VOCs的裝置，其特征在于:所述線-管式低溫等離子體反應器為石英玻璃管，中心電極材料為Φ=1.0mm的鎢絲，外電極為纏繞在石英玻璃管外壁的不銹鋼鐵絲。
【專利摘要】本實用新型公開了一種低溫等離子體協(xié)同靜電紡絲-光催化技術去除VOCs的裝置，包括靜電紡絲裝置和低溫等離子體反應器；靜電紡絲裝置包括溶液儲存裝置、噴射裝置、推進器和接受裝置，推進器由一端置入溶液儲存裝置中，噴射裝置安裝在溶液儲存裝置的另一端，噴射裝置與接受裝置之間接入高壓電源；低溫等離子體反應器為線-管式結構，外電極接地，中心電極的一端接高頻高壓電源而另一端與外電極之間接萬用表，線-管式低溫等離子體反應器進口接氣源，而出口接清潔尾氣排放管，且出口處接有VOCs檢測裝置。本實用新型具有操作簡單、處理效率高、反應流程短、適用大多數(shù)污染氣體、適于處理低濃度大風量的氣體等優(yōu)點。
【IPC分類】B01D53/86, B01J23/10, B01D53/44
【公開號】CN204865536
【申請?zhí)枴緾N201520225866
【發(fā)明人】王洪明
【申請人】福建紫荊環(huán)境工程技術有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年4月15日