本發(fā)明屬于環(huán)境治理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光增強(qiáng)水霧等離子體廢氣處理裝置。

背景技術(shù)：

等離子體在工業(yè)廢氣處理方面的有效性越來(lái)越受到重視，然而，推廣起來(lái)卻阻力重重，原因是能效太低。由于大氣壓下電荷運(yùn)動(dòng)自由程極短，碰撞頻率極高，電場(chǎng)加速電荷距離太短，即使在高電場(chǎng)下電荷也難以獲得很高的能量，因此，電荷的非彈性碰撞頻率遠(yuǎn)低于彈性碰撞頻率，導(dǎo)致大量能量未被用于等離子體化學(xué)反應(yīng)，而是用于加熱氣體，導(dǎo)致等離子體處理廢氣的能效比低下，嚴(yán)重制約了等離子體工業(yè)廢氣處理技術(shù)的廣泛應(yīng)用。由此可見(jiàn)，提高等離子體能量利用效率是解決低能效問(wèn)題的關(guān)鍵因素。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種廢氣處理效率高的光增強(qiáng)水霧等離子體廢氣處理裝置。

本發(fā)明通過(guò)發(fā)生大量水霧，水霧顆粒具有很大的比表面積和表面親和力，對(duì)空氣中的灰霾顆粒有很強(qiáng)的俘獲能力；并且，由于水霧顆粒尺度較大，與電荷的有效碰撞截面也更大，更易于與電荷碰撞，使電荷優(yōu)先吸附到水霧顆粒上激活水霧顆粒，水霧被電荷激活后，反應(yīng)活性高，也具有很大的比表面積，活化水霧對(duì)廢氣中的有害物質(zhì)均有很強(qiáng)的溶解性和反應(yīng)活性，使這些有害物質(zhì)被溶解到水中反應(yīng)除去。并利用光子能量疊加效來(lái)增強(qiáng)等離子體對(duì)有害物質(zhì)分子的降解。在不增加裝置系統(tǒng)功率的前提下，增強(qiáng)等離子體廢氣處理效率，并分解空氣放電等離子體的副產(chǎn)物氮氧化物，提高了等離子體工業(yè)廢氣處理的效率。

本發(fā)明提供的光增強(qiáng)水霧等離子體廢氣處理裝置，包括光源、等離子體處理裝置和發(fā)霧裝置；發(fā)霧裝置設(shè)置在等離子體處理裝置下方進(jìn)氣口處，光源設(shè)置于等離子體處理裝置上方出氣口處，其中：

所述等離子體處理裝置由若干放電單元陣列排列組成，放在一箱子內(nèi)，構(gòu)成一反應(yīng)箱；每個(gè)放電單元包括一支反應(yīng)管和兩組放電電極組成，即電場(chǎng)電極和電暈電極，電場(chǎng)電極是一根金屬棒，設(shè)置在反應(yīng)管中軸上，電暈電極是一組設(shè)置在反應(yīng)管內(nèi)壁上的金屬網(wǎng)，電暈電極與電場(chǎng)電極分別連接高壓電源的兩個(gè)高壓輸出端；反應(yīng)箱內(nèi)為等離子體處理區(qū)；

所述光源有若干組；設(shè)置于一箱子中，組成光源箱；光源的輻射方向指向反應(yīng)管；

所述發(fā)霧裝置為超聲波發(fā)霧器或者壓力噴霧器，壓力噴霧器由增壓水泵和霧化噴頭組成，增壓水泵出水管向上，在增壓水泵出水管末端設(shè)置有霧化噴頭。

本發(fā)明中，所述的金屬網(wǎng)是圓環(huán)形，與反應(yīng)管同軸設(shè)置。

本發(fā)明中，所述的圓環(huán)形金屬網(wǎng)邊緣的金屬絲末端指向電場(chǎng)電極。

本發(fā)明中，所述的圓環(huán)形金屬網(wǎng)是純金屬絲網(wǎng)，或?qū)щ娎w維與金屬絲混合編織網(wǎng)，如碳纖維編織網(wǎng)。

本發(fā)明中，所述的電場(chǎng)電極表面設(shè)有縱向?qū)Я鞑?，利于將液體導(dǎo)流走，保持電極表面清潔。

本發(fā)明中，光源是半導(dǎo)體光源或氣體放電光源，如發(fā)光二極管、激光二極管、低壓汞燈。

本發(fā)明中，所述的光源的發(fā)射光譜在1.0-8.0ev之間。

上述光增強(qiáng)水霧等離子體廢氣處理裝置的工作流程如下：

水霧溶解過(guò)程：發(fā)霧裝置產(chǎn)生大量水霧，廢氣從等離子體處理裝置下方進(jìn)氣口進(jìn)入等離子體處理裝置之前，將首先與水霧相遇、混合，期間，廢氣中的顆粒物和可溶性氣體與水霧顆粒聚合、溶解、凝聚，形成較大顆粒，然后被氣流帶進(jìn)等離子體處理區(qū)；水霧顆粒在等離子體處理區(qū)與電荷碰撞，帶上電荷，并且被活化，處于較高的反應(yīng)活性狀態(tài)，被活化的水霧溶解空氣中的有害氣體并與之反應(yīng)，將有害氣體從空氣中去除；水霧被等離子體處理裝置的電極收集，并凝聚成大水珠，沿電極表面向下流動(dòng)，帶走電極表面上的堆積物；

光增強(qiáng)活性過(guò)程：等離子體處理裝置上方出氣口處的光源，其高強(qiáng)度光束投向等離子體放電區(qū)，在等離子體中處理激發(fā)態(tài)的原子、分子吸收光子后被電離，具有更強(qiáng)反應(yīng)活性，電離態(tài)原子和分子再與有害物質(zhì)分子反應(yīng)；

光增強(qiáng)電離過(guò)程：光子與低能電子同時(shí)作用于原子、分子，使其電離或激發(fā)，處理電離或激發(fā)態(tài)的原子分子與有害物質(zhì)分子反應(yīng)；

光增強(qiáng)臭氧合成過(guò)程：等離子體中生成的激發(fā)態(tài)氧分子、氮氧化物在光催化作用下合成臭氧，提高臭氧發(fā)生效率，并且，降低了有害副產(chǎn)物氮氧化物的濃度，臭氧氧化有害物質(zhì)分子；

光加速臭氧分解過(guò)程：臭氧分子吸收光子后被分解成反應(yīng)活性更高的氧原子，氧原子氧化有害物質(zhì)分子。

所述的水霧是由溶解了反應(yīng)試劑的水溶液霧化生成，所述反應(yīng)試劑可以是過(guò)氫氧化鈉、氫氧化鈣、過(guò)氧化氫水溶液等。

光增強(qiáng)水霧等離子體廢氣處理的原理：

通過(guò)發(fā)生大量水霧，水霧顆粒具有很大的比表面積和表面親和力，對(duì)廢氣中的灰霾顆粒和有害氣體均有很強(qiáng)的俘獲能力；并且，由于水霧顆粒尺度較大，與電荷的有效碰撞截面也更大，更易于與電荷碰撞，使電荷優(yōu)先吸附到水霧顆粒上，水霧被電荷激活后，反應(yīng)活性高，也具有很大的比表面積，活化水霧對(duì)空氣中的有害物質(zhì)有很強(qiáng)的溶解性和反應(yīng)活性，使這些有害物質(zhì)被溶解到水中反應(yīng)除去；大尺度水霧顆粒運(yùn)動(dòng)速度也相對(duì)較低，帶電后的水霧更易于被電極收集除去；水霧被電極收集后，可以清潔電極表面，避免因電極表面污染而效率下降的問(wèn)題；

利用光子能量疊加效應(yīng)來(lái)增強(qiáng)等離子體對(duì)有害物質(zhì)分子的降解，即等離子體激發(fā)的帶電粒子、激發(fā)態(tài)原子和分子的能量疊加上光子的能量，使低能電荷（電子和離子）疊加上光子能量后，便達(dá)到電離或者激發(fā)氣體原子和分子的閾值，一方面提高了活化能，另一方面也增大了電離、激發(fā)、分解和聚合的有效碰撞截面，使等離子體中的反應(yīng)過(guò)程得到加速，從而增強(qiáng)了等離子體的反應(yīng)活性。

附圖說(shuō)明

圖1為光增強(qiáng)水霧等離子體廢氣處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為電暈電極示意圖。

圖中標(biāo)號(hào)：1為等離子體處理裝置，2未光源，3為發(fā)霧裝置；1-1為電場(chǎng)電極，1-2為電暈電極，1-3反應(yīng)管。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

本實(shí)施例的光增強(qiáng)水霧等離子體廢氣處理裝置，包括光源箱、反應(yīng)箱和水霧箱組成，各部分構(gòu)成分別如下：

光源箱：在光源箱中設(shè)置5個(gè)功率為100w的低壓汞燈燈管，中心波長(zhǎng)在253.7nm；每?jī)芍У蛪汗療糁g設(shè)置有一組100w的紫外led光源，中心波長(zhǎng)在365nm。

反應(yīng)箱：由51個(gè)放電單元按陣列組裝在一個(gè)長(zhǎng)*寬*高是483*487*320mm的金屬箱子內(nèi)制成；反應(yīng)管內(nèi)直徑50mm，每支反應(yīng)管的內(nèi)壁上設(shè)置有15組圓環(huán)形金屬網(wǎng)電暈電極，一根直徑6mm的金屬棒場(chǎng)電極設(shè)置在反應(yīng)管的軸心上構(gòu)成一個(gè)放電單元；電場(chǎng)電極與3000w高壓電源的高壓輸出端連接，反應(yīng)管與高壓電源的低壓輸出端連接。

水霧箱：在上個(gè)長(zhǎng)*寬*高是483*487*320mm的金屬箱子內(nèi)設(shè)置有壓力噴霧器，壓力噴霧器是一個(gè)100w的增壓水泵和10個(gè)霧化噴頭組成，增壓水泵出水管向上，在增壓水泵出水管末端設(shè)置有霧化噴頭陣列。

在無(wú)光增強(qiáng)無(wú)水霧的等離子體廢氣處理裝置五組串聯(lián)應(yīng)用于蠟?zāi)９S有機(jī)廢氣處理，voc去除率約60%，粉塵去除率90%，排放口臭氧和氮氧化物濃度分別為2ppm和320ppb，本實(shí)施例的光增強(qiáng)水霧等離子體廢氣處理方法及裝置，同樣五組串聯(lián)，電功率相同，voc去除率達(dá)88%，粉塵去除率99%，排放口臭氧和氮氧化物濃度分別為0.1ppm和130ppb，顯著提高了有害氣體的去除效率，提高了等離子體處理廢氣的能效，并降低了排放口的臭氧和氮氧化物濃度。