废气处理设备DLZ-8

处理风量：8000m3/h

型号规格：长：2010mm    宽：960mm   高：1250mm

进出口尺寸：高：760mm　　　宽：760mm

功率：0.65KW

重量：220KG

本废气处理设备运用三大技术

一、等离子技术

工艺原理：电晕放电是使用曲率半径很小的电极，如针状电极或细线状电极，并在电极上加高电压，由于电极的曲率半径很小，而靠近电极区域的电场特别强，电子逸出阳极，发生非均匀放电，称为电晕放电。在大气污染物的治理上，电晕法多用于烟道气多用于烟道气脱硫和脱硝，也有用电晕放电法去除空气中挥发性有机气体、硫化氢、卤代烷烃以及对印染废气水脱色等。

脉冲电晕法是在直流高压电（例如20～80KV）叠加脉冲电压（例如辐值为200～250KV）周期为20ms,脉冲密度为1us左右，脉冲前后沿约200ns),形成超高压脉冲放电。由于这种脉冲前后沿陡峭、峰值高，使电晕附近发生激烈、高频率脉冲电晕放电，从而使基态气体得到足够大能量，发生激烈的辉光放电，空间气体迅速成为高浓度等离子体。为了减少能量消耗，可以选择使用催化剂，使烟气中分子化学键松动或削弱，降低气体分子活化能，加速裂解过程进行。等离子体就是处于电离状态下的气体，等离子体由大量的电子、离子、中性原子、激发态原子、光子和自由基等组成。但电子和正离子的电荷数必须相等，整体表现出电中性，这就是等离子的含义，等离子具有导电和受电磁影响的性质，在许多方面与固体、液体和气体不同，因此又有人把它称为物质的第四状态。根据体系能量状态，温度和离子密度，等离子体通常可分为高温等离子体和低温等离子体（包括热等离子体和冷等离子体），其中离温等离子体的电离度接近1，各种粒子的温度几呼相同，并且体系处于热力学平衡状态，它主要应用在受控热核反应方面的研究。在等离子体处于热力学非平衡状态，各种粒子的状态并不相同，其中电子的温度（T）小于离子的温度，电子的温度达到104K以上，离子的温度可低到300-500K。一般气体放电产生等离子体属于低温等离子体。

二、纳米二氧化钛光催化技术

纳米二氧化钛掺杂某些金属或金属氧化物制成的纳米级粉体可用作生产锐钛型光催化触媒。该粉体在N纳米的紫外光照射下，价带电子被发到导带，形成了电子和空穴与吸附于表面的氧气和水作用，生成超氧化物阴离子自由基，这些自由基具有光催化分解有害气体，有机污染物和除嗅的功能。 纳米TiO2具有良好的半导体光催化氧化特性，是一种优良的降解VOCs（可挥发性有机化合物）的光催化剂。它的本质是在光电转换中进行氧化还原反应。根据半导体的电子结构，当其吸收一个能量不小于其带隙能（Eg）的光子时，电子（e-）会从充满的价带跃迁到空的导带，而在价带留下带正电的空穴（h+）。价带空穴具有强氧化性，而导带电子具有强还原性，它们可以直接与反应物作用，还可以与吸附在催化剂上的其他电子给体和受体反应。例如空穴可以使H2O氧化，电子使空气中的O2还原，生成H2O2，OH"基团和HO2"，这些基团的氧化能力都很强，能有效的将有机污染物氧化，最终将其分解为CO2、H2O、PO43-、SO42-、NO23-以及卤素离子等无机小分子，达到消除VOCs的目的。

二、紫外光灯管净化废气原理

①紫外线光束照射恶臭气体，裂解恶臭气体如：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、二甲苯的分子链结构，使有机或无机高分子恶臭化合物分子链，在高能紫外线光束照射下，降解转变成低分子化合物，如CO2、H2O等。

　　②、利用高能高臭氧UV紫外线光束分解空气中的氧分子产生游离氧，即活性氧，因游离氧所携正负电子不平衡所以需与氧分子结合，进而产生臭氧。

UV＋O2→O-＋O＊（活性氧）O＋O2→O3（臭氧），众所周知臭氧对有机物具有极强的氧化作用，对恶臭气体及其它刺激性异味有良好的效果。

　　③、恶臭气体利用排风设备输入到本净化设备后，净化设备运用高能UV紫外线光束及臭氧对恶臭气体进行协同分解氧化反应，使恶臭气体物质其降解转化成低分子化合物、水和二氧化碳，再通过排风管道排出室外。

④、利用高能光束裂解恶臭气体中细菌的分子键，破坏细菌的核酸（DNA），再通过臭氧进行氧化反应，达到脱臭及杀灭细菌的目的。

技术简述

1、特种光量子技术是本公司联合国外环科所，针对产生的各类恶臭、异味领域。大气量恶臭气体的特点，自主研发的一种高效能新型工艺，该设备体积小、占地面积少、能耗低、自控便捷。根据实际情况进行单级或多级串、并联使用。适用于浓度高和深度处理等多种不同场合，其包含的活性游离氧和高能光子对降解含醛、烯烃、有机胺、苯系物等废气量在5000~80000m3/h的多种VOCs具有极强的针对性，废气处理率均可达到97%以上。该技术新型、安全、低廉的特点在行业中具备极大的潜力，必将在恶臭气体处理行业中得到*的应用。

2、该工艺已申请名为"创新型恶臭气体的处理装置和方法"的专利证书，该专利曾得到上海自然基金项目的大力支持，并已通过国家科学技术委员会的专家技术鉴定。

工作原理

1、该技术通过特制的激发光源产生不同能量的光量子，利用恶臭物质对该光量子的强烈吸收，在大量携能光量子的轰击下使恶臭物质分子解离和激发。

2、利用光量子分解空气中的氧分子产生游离氧，即活性氧，因游离氧所携正负电子不平衡所以需与氧分子结合，进而产生臭氧。

3、臭氧在该光量子的作用下可产生大量的新生态氢、活性氧和羟基氧等活性基团，一部分恶臭物质也能与活性基团反应，最终转化为CO2和H2O等无害物质，从而达到去除恶臭气体的目的。因其激发光源产生的光量子的平均能量在1eV~7eV，适当控制反应条件可以实现一般情况下难以实现或使速度很慢的化学反应变得十分快速，大大提高了反应器的作用效率。

4、由收集系统将恶臭气体进入光量子净化装置，在此利用特制激发光源产生的光量子诱发一系列反映后，将恶臭物质分解转化为CO2、H2O等无害成分，该装置已是一种功能较强的绿色环保型空气净化装置。无二次污染，反应后废气排出主要有氮气、氧气、水、二氧化碳等无害气体。

综上所述，该恶臭物质处理具有以下显著优点：

1、结构简单，占地面积小，也可直接建于污染源的上方，不另外占用地方。

2、反应速度快，停留时间极短（仅为几秒），处理效果好，控制反应条件恶臭物质可完全被分解掉。

3、启动、停止十分快捷，即开即用，不受气温影响，没有生物法复杂的生物驯化和培养过程，操作极为简单，无需派专职人员看守。

4、反应过程只需用电，不用投加其他辅助药剂和填料，因此节省药剂和填料的采购、运输、储存、管理等一系列繁琐的事务，可大大节省人力和运行费用。

                                                      产品适用范围

污水处理站、垃圾处理厂、垃圾转运站、家禽饲养场、泵站、市政、卷烟厂、香精厂、粪便处理、肉类加工厂、屠宰场等领域产生的各类恶臭、异味气体等。

医院、餐饮、宾馆、娱乐场所、等公共场所、实验室等产生的甲醛、苯、氨等有毒气体及微生物、悬浮颗粒物等。

染料厂、金属铸造厂、橡胶厂、制药厂、食品加工厂、肉类加工厂、农药厂、屠宰厂、家禽养殖厂、造纸厂、印刷厂、塑料厂、石油厂、牛皮纸厂、合成树脂厂、中西药厂、牛皮纸浆厂、油漆厂、塑料再生厂、电路板厂、化工厂、印刷厂、煤气厂、化肥厂、铸造厂、炼油厂、饲料厂、钢铁厂、合成洗涤剂厂、肥皂厂、喷涂溶剂等等有毒有害污染物气体的脱臭净化处理。编辑本段分类。

光催化有机废气净化器化学反应方程式

二氧化钛的反应机理

Tio2+hv→Tio2(e-/h+)

Tio2(OH-)+H2O2+hv→Tio2(OH)adsorbed+OH-+·OH

二氧化钛光催化的反应机理

激发：Tio2→e-+h+

吸附：OL2-+TiW+H2O→OLH-+ TiW-OH-

    TiW+OH→TiW-OH

Sete+R1→R1·ads

·OH+TiW→TiW∫OH

 复合：e-+h+→heat

 捕集：TiW-H2O+h+→TiW∫OH+H+

        R1ads+h+→R1ads+

        TiW+O2→O2-

 羟基攻击：TiW+OH+R1·ads→TiW+R2·ads

OH+R1·ads→ R2·ads

TiW+OH+R1→TiW+R2

　　　　　　OH+R1→ R2

三、催化剂协同技术

低温等离子体技术最初用于臭氧发生，后被成功地应用于NOx[1]、SOx

[2]、H2S[3]、VOCs[4－6]、PFCs[7]

等废气的治理。和传统的废气治理技术（如燃烧和催化氧化）相比，低温等离子体技术具有反应温度低、启动迅速、能在低温下同时去除多种污染物等优点。然而，能耗较高依然制约着低温等离子体技术在工业中的应用，催化型低温等离子体反应器是解决能耗问题很有前景的一种思路。通过低温等离子体和催化技术的结合，气体污染物在低温等离子体中活性粒子和催化剂的协同作用下进行反应可取得比传统低温等离子体反应器更高的能量效率。近年来，利用催型低温等离子体反应器降解空气中污染物的多相催化过程引起了众多国内外研

究者的关注[8－9]，该技术将催化和低温等离子体技术有机结合起来，能有效提高单催化或低温等离子体技术的效率。研究表明，其对污染物的降解效果和能量效率不仅和反应器的特点有关，而且和所用催化剂的特性有密切关系。本文作者将对此进行探

讨，并概述其在废气治理方面的进展。

大量研究表明，催化型低温等离子体反应器比传统低温等离子体反应器具有更好的废气净化效

果[10]。由于低温等离子体中的活性粒子寿命极短和现有的分析手段限制，对低温等离子体与催化剂的协同作用原理，大多仅是基于对反应产物和反应过程的光谱分析而进行推论[11]。一般认为，催化型低温等离子体反应器能提供具有大量高活性物种（如离子、高能电子、激发态的原子、分子和自由基等）的等离子体空间。气态污染物在等离子体作用下主要通过电子碰撞、自由基碰撞和离子碰撞等方式降解。等离子体中活性粒子的平均能量高于气态污染物分子的键能，它们发生频繁的碰撞，打开气态污染物分子的化学键，发生化学反应。当催化剂置入等离子场中时，高能粒子可以促使催化剂表面颗粒被极化，并形成二次电子发射，在表面形成场强加强区。另外，催化剂对气态污染物进行吸附富集，这样就会延长等离子体和催化对其的协同降解作用时间，更有利于污染物降解。并且等离子体中的高能活性粒子可以引发位于等离子体附近的催化剂，并可降低反应的活化能。郭玉芳等[6]对介质阻挡-催化体系降解甲苯中的催化剂进表征研究，认为催化剂在低温等离子体环境中，因催化剂表面受低温等离子体内高能粒子的轰击，其表面被极化，颗粒变小，分散度提高，有利于甲苯降解。另外，通过FT-IR和EDS能谱分析，表明有机物沉积或被吸附在催化剂表面，增加有机物的反应时间，有助于其降解；并且发现催化剂在低温等离子体反应中可能不仅起到传递能量的作用，还产生氧化活性更高的中间体，可进一步促进化学反应的进行。采用低温等离子体-光催化技术（NTP-P）去除挥发性有机污染物（VOCs）中的甲苯气体，紫外光和高能电子均能激活TiO2。在发射可见光的NTP-P-O2/Ar体系下，TiO2仍有一定活性，甲苯转化率较NTP-P-O2/N2体系下提高约5%。并且在等离子体场中高能粒子对甲苯降解性能的影响要强于光对其的影响，用经典的动力学分析方法，建立了低温等离子体-光催化体系降解甲苯的动力学模型，符合一级动力学模型。竹涛等[13]以自制的纳米材料作为催化剂，利用低温等离子体联合纳米技术研究了不同电场强度、不同填料情况下甲苯的降解，认为镀有纳米钛酸钡基介电材料的填料既表现出钛酸钡铁电体的特性，能够改善放电形式，强化电场强度，同时纳米碳酸钡作为一种固相催化剂，其表面超细颗粒大大增加

了催化剂的比表面积，并且适量的锶、锌和锆、锡的掺入破坏了钛酸钡晶体结构，使之存在更多的空穴，从而导致高的催化活性，提高反应器的能量利用率，生成效率更高的氧化物以提高甲苯的去除效果。Kim等[14]进行了等离子体光催化降解苯研究，指出苯的降解效果归功于臭氧在Ag/TiO2的原位分解和高能量密度下的等离子体催化作用。Futamura等[15]通过无声放电和光催化协同作用降解苯，对反应前后TiO2进行FTIR分析，认为TiO2的催化效果源自其表面产生的氧活性粒子，并发现催化剂表面的羟基集团在反应过程中被转化为

活性羟基自由基，羟基自由基对有机物的降解起非常重要的作用。

用于废气治理的低温等离子体一般通过气体在常温、常压下介质阻挡放电（DBD）或电晕放电产生。两者的反应器结构常见的有线板式和线筒式。催化型低温等离子体反应器根据反应器和催化剂的结合方式可分为一段式和两段式。

一段式反应器

在一段式反应器中，催化剂可以通过沉积在放电极、反应器内壁或以颗粒状填充于放电极区的方式置于低温等离子体发生区。这样，即使低温等离子体中寿命极短的粒子也有机会与催化剂起作用。Subrahmanyam等[16]采用沉积有催化剂MnOx和CoOx的烧结金属电极作为线筒式DBD反应器的内电极，通过改变催化剂成分、废气浓度、施加电压及频率来考察反应器对甲苯的降解特性。结果表明对于410 mg/m3的甲苯，在输入能量密度为235J/L时，可以达到100%的降解效率，但MnOx型反应器对生成CO2的选择性高于CoOx型反应器，这可能与臭氧原位分解产生的短寿命粒子有关。Subrahmanyam等[17]还采用MnO2和TiO2修饰DBD反应器的内电极，并与铜电极进行对比，考察其对1470 mg/m3TCE（三氯乙烯）的降解效率，并通过

光谱分析观察到催化剂和低温等离子体在降解TCE时的协同作用。Sano等[18]通过在线筒式DBD反应器内壁涂覆Al2O3和TiO2，考察对乙醛和CO的净化，和传统等离子体反应器相比，内壁涂有Al2O3和TiO2的反应器对CO的氧化率分别提高了3.5倍和1.8倍，作者认为Al2O3的高催化活性与臭氧分解产生的活性氧有关。Ogata等[19]为考察Al和其它金属离子对DBD

等离子体反应器降解低浓度苯的影响，在反应器放电区分别填充BaTiO3颗粒和负载有Ag、Co、Cu、Ni等金属离子的Al2O3颗粒。结果表明，负载金属离子的Al2O3颗粒对苯的氧化效果好于单用BaTiO3颗粒，并且负载金属离子的Al2O3颗粒对苯氧化生成CO2的选择性高于单用Al2O3颗粒。一段式反应器有助于低温等离子体中的高能活性粒子与催化剂充分接触，但由于等离子体中寿命极短的活性粒子极难定性或定量检测，并且填充颗粒起介电质作用及存在表面二次放电现象，其与催化剂的耦合方式研究难度较大。就催化剂在反应区的布局方式而言，在等离子体区填充催化剂颗粒的方式不仅能有效地提供活性粒子与催化剂的接触，还对废气有一定的吸附作用，可以延长等离子体与废气的接触反应时间，并且其更换方便，不易损坏，优于在电极或反应器壁涂覆催化剂的布局形式。

2.2两段式反应器

两段式反应器一般是在低温等离子体反应区后置一段催化反应区，两者的间距和催化剂的种类与气体的流量、种类及输入功率等因素有关。由于催化区和低温等离子体区存在一定距离，大量的短寿命高能粒子不能到达催化反应区，对催化剂起作用的活性粒子相对容易分析，对于活性粒子和催化剂的协同作用机理研究较为方便，但也正因如此，两段距离设置不当可能无法观察到协同作用的发生。另外，选用对等离子体产生的活性粒子不起响应的催化剂也会导致无法观察到协同作用的发生。Magureanu等[20]利用低温DBD反应器后置磷酸锰类催化剂对2300 mg/m3的甲苯进行降解研究：在不用催化区，施加电压脉冲电压为18～28 kV，频率为14～80 Hz条件下，甲苯的CO2产率为24%；在400℃时单用Mn-SAPO-11催化，甲苯的CO2产率为33%；两段联用时，即使在100℃（远低于催化剂活化温度）条件下，甲苯的CO2产率为41%，在400℃时可达68%。两者的协同作用非常明显，作者认为是低温等离子体产生的臭氧在催化剂表分解引起的。Taranto等[21]通过实验发现，DBD反应器和TiO2催化段可以协同对甲醇净化起协同作用，并也认为协同作用是由DBD产生的臭氧在催

化剂表面分解引起的。Mok等[22]在DBD反应器后置填有Cr2O3/TiO2的催化区对1760 mg/m3的TCE进行降解研究，实验表明，两段对TCE降解仅是简单的加和，没有协同作用现象，催化段仅影响副产物的组成；另外，实验还发现TCE的降解率随着体系温度的升高而降低，这是由于温度升高抑制了低温等离子体的活性。

催化剂的材料、形状、粒度、介电常数、制备方式等参数对其与低温等离子体协同净化废气效果有重要影响，其中催化剂的形状、粒度、介电常数等还影响一段式反应器中气体的放电特性。

催化剂的材料

用于和低温等离子体反应器联合使用的催化剂主要包括铁电材料、TiO2、Al2O3、分子筛、金属氧化物、贵金属等。其主要影响气固两相的反应，对不同的目标降解物，不同的催化剂和低温等离子体中的活性粒子反应方式存在很大不同，其降解效果

也各异。Oda等[23]研究了在DBD反应器中分别填充WO3/TiO2[4.2%（质量分数，下同）]、V2O5/TiO2（4.6%）、V2O5/TiO2（0.7%）、TiO24种催化剂对TCE的降解。实验表明：对587 mg/m3TCE、放电电压为0～40 kV情况下，降解效率为WO3/TiO2（4.2%）>V2O5/TiO2（4.6%）>V2O5/TiO2（0.7%）>TiO2；对于590 mg/m3的TCE，则是V2O5/TiO2（4.6%）的效率*高。Yamamoto等[24]发现低温等离子体反应器中填充负载有Cr和Ni的铁电材料时能提高CCl4的降解率及生成CO2的选择性，而Ogata等[19]发现其对苯的降解没有作用，但负载有Ag、Co、Cu、Ni等金属离子的Al2O3颗粒对苯的降解效果提升明显。

3.2催化剂的形状和粒度

在一段式反应器中，填充的催化剂颗粒起着介电质的作用，其形状与粒度对气体放电特性有很大影响。尖锐的边缘能取得较高的局部电场，因此就能激发能量较高的电子。Chang等[25]对同质的BaTiO3颗粒采用不同的形状进行实验，结果显示，在相同的放电电压下，其电子密度顺序为：小孔空心环（内外径为1 mm和0.2 mm）>大孔空心环（内外径为3mm和1 mm）>圆柱（直径3.3 mm）>球形（直径2.3 mm）。Takaki等[26]采用不同形状的BaTiO3颗粒填充低温等离子体反应器考察其对C2F6的降解，结果显示，在相同的电压下，放电电流顺序为空心环＞柱状＞球形，放电功率顺序为柱状＞球形＞空心环，

且空心环时反应器去除C2F6的能量效率为球形时的1.5倍。本文作者认为主要是由于尖锐的边缘有助于提升其放电性能。另外，气体通过空心环状颗粒时的压力损失也较小，这有利于其在工业中的应用。Ohsawa等[27]对低温等离子体区填充的催化剂颗粒尺寸对放电特性的影响进行研究，发现增加颗粒尺寸减少了颗粒表面微放电的数量，但可增强单个微放电转移电荷量，另外，微放电主要发生在颗粒之间及颗粒和电极之间的接触点。微放电的数量主要依赖于颗粒的尺寸，这表明，放电区与非放电区的比例可以通过改变颗粒粒度进行调整。Ogata等[28]通过填充3种不同粒度的BaTiO3等离子体反应器对苯进行降解研究，实验发现在能量密度SED>600 J/L时，颗粒直径为1 mm和2 mm的去除率非常接近并优于3 mm的颗粒。根据现有的实验可以发现，对特定的填充材料存在一个*优的颗粒尺寸，但在不同类型的反应器中不同的放电间隙会影响颗粒之间的接触，因此，*佳的颗粒尺寸也会随着反应器的结构发生变化。

4.1温度影响

低温等离子体反应器在运行过程中有相当一部分能量会转化为热能，在实际运行中会引起整个系统温度上升，温度上升的幅度和所用电源功率、废气流量、反应器构型有关。一般而言，温度上升有利于促进废气的氧化分解，并可使催化剂达到活化温度，有利于提高系统的净化效果。但温度过高也会造成反作用，一方面，温度过高会导致作为起介电作用的催化剂颗粒介电常数迅速降低，这会导致放电功率和去除率降低；另一方面，温度过高会导致等离子体中活性粒子混乱运动加剧，减少了与废气物质的碰撞几率[29]。因此，在催化型低温等离子体反应器中，既要考虑温度升高可以降低催化剂活化的上限温度，也要考虑对低温等离子体行为的负面作用，在实际应用中，应通过实验获得*佳的温度参数。

4.2填充催化剂造成的压力损失

在工业运行中，必须考虑催化剂的填充引起的压力损失而造成的能耗。具体的压力损失有许多经验公式可以利用，一般压力损失与填充颗粒孔隙率、尺寸、形状和气体密度等有关[30]。在实际运行中，加强催化剂填充降低能耗和减少催化剂填充降低压力损失引起的能耗存在矛盾，应根据实际情况核算*佳的催化剂填充参数。另外，废气中含尘浓度太高，在填充材料上沉积会造成压力损失，这可以通过前置除尘段加以解决。

4.3副产物对催化剂的毒害作用

对于废气中结构复杂的物质，其分解产物可能会对填充的催化剂形成毒害作用，从而使催化剂降低甚至失去活性，造成整个系统的效率下降。虽然目前尚未有关于此方面的研究见诸文献，但由于催化剂的再生或更换费用比较昂贵，在工业运行中必须要重视这个问题。

在废气治理领域中，催化型低温等离子体反

应器是对传统低温等离子体反应器的优良改进，

不仅可以有效地提高系统的能量效率、降低能耗，

还可以增强系统的净化效果，具有广阔的应用前

景。但由于国内对这方面的研究起步较晚，对于

该技术在废气治理领域实现工业化，还需在以下

几个方面努力：

（1）优化催化型低温等离子体反应器的结构设

计，提高低温等离子体技术和催化技术的协同作用

效果；

（2）进一步研究催化剂与低温等离子体协同净

化废气的机理，考察催化剂参数的选择对催化型低

温等离子体反应器性能的影响；

（3）解决其在工业规模实际应用中出现的问

题，如温度、压力损失、催化剂失活等。