【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种降解装置，具体涉及一种基于磁场强化等离子体的vocs降解装置，属于废气处理。
技术介绍
1、挥发性有机物(vocs)被定义为在大气压下沸点低于250℃的有机化合物，对人体健康和环境造成了严重威胁，已经引起了人们的广泛重视。vocs的末端治理一般可以分为回收技术和销毁技术两种。通常对于高浓度或价格昂贵的vocs采用回收技术，包括吸附法、吸收法、膜分离法以及冷凝法等。而对于中低浓度的vocs则采用销毁技术，包括燃烧法、光催化降解、生物法以及低温等离子体技术等。吸附法的处理过程较为复杂，吸附剂饱和后需要再生，会产生二次污染问题。吸收法的吸收范围有限，不适用于低浓度的vocs处理。膜分离法的缺点在于对膜技术和膜材料的依赖性很强，对膜的要求高。燃烧法的能耗高、安全性低。光降解法的反应时间长，对于光的利用效率较低，形成的副产物容易使光催化剂失活。生物法的设备占地面积大、运行时间较长，不适用于需要快速处理的场景。
2、而低温等离子体技术作为一种很有潜力的vocs处理技术，具有适用范围广，对环境要求低，设备易操作、易运行的优点。等离子体常被视为固态、液态和气态以外物质存在的第四态，宇宙中99％的物质都是等离子体形态，它包含了大量不同的粒子，如正负离子、电子、自由基等。根据电子温度和离子温度的不同可以将等离子体分为高温等离子体和低温等离子体，当前者远大于后者时，称为低温等离子体(ntp)。通过向反应器中注入能量形成高能电子，使其与气体分子发生碰撞和相互作用(如电子激发、电离和解离)并产生各种活性物质，接着这些活性物质
3、现有的低温等离子体反应设备主要使用介质阻挡放电(dbd)来产生ntp，通过在正弦激发或直流激发的单一电场下产生电子进而降解vocs。然而，相较于电晕放电(cd)，介质阻挡放电所适用的反应器较小，不适用于大流量的气体处理应用。直流激发或正弦激发所产生的ntp的能量与化学活性较低，且单一电场作用下电子与气体分子的碰撞概率较低，致使vocs的降解效率较低。上述种种原因导致市面上的等离子体反应设备存在对vocs的降解效果不明显、不适用于大流量废气处理的问题。因此，迫切的需要一种新的方案解决该技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于磁场强化等离子体的vocs降解装置，该技术方案设计巧妙、结构紧凑，利用磁场辅助，使用固定在反应器两端的永磁体施加一定方向的磁场，改变电子在反应区域的运动轨迹来增强电子与vocs分子之间的碰撞概率，提高降解效率。利用电晕放电，以适用于大流量气体处理应用。使用纳秒级别的高压脉冲电源激发，产生具有更高的能量和更强化学活性的物质ntp。采用自主设计的狼牙棒型稀土钨电极，降低电子的逸出功，提高能量效率。
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下，一种基于磁场强化等离子体的vocs降解装置，所述降解装置包括配电单元和反应单元，所述配电单元由纳秒脉冲电源(3)与信号源(4)组成，所述反应单元包括反应器外壳(1)、反应电极以及永磁体，反应器外壳(1)内设置反应电极(2)，永磁体(5)，使用304不锈钢管卡(51)固定在反应器外壳(1)两侧，管卡支架可上下调节以调整磁体位置。
3、其中，配电单元与反应单元通过导线连接，为反应提供能量。
4、其中，所述反应器外壳(1)主体由不锈钢外壳(11)组成，两端由绝缘板(12)与橡胶圈(13)密封，其表面接地，不锈钢外壳(11)与绝缘板(12)之间装有圆窗(14)，便于观察放电现象。其中，所述反应电极(2)设计为多排尖端制钉式，由多个电极针体(21)与电极主体(22)组成，所述电极针体(21)由稀土钨合金制成，每根针长25mm，直径3mm；所述电极主体(22)由不锈钢制成，直径12mm，长度270mm；电极针体(21)阵列嵌入在电极主体(22)上，阵列方式为绕圆周每90°定位，线性阵列间隔30mm，共有6个阵列。
5、其中，所述纳秒脉冲电源(3)可输出的峰值电压为15kv，上升沿为50ns。
6、其中，所述信号源(4)频率在1-3000hz范围内连续可调，脉宽可在0.5-1000μs内内调节。其中，所述永磁体(5)由两块相同大小的磁体组成，每块磁体的主要成分为钕铁硼材料，使用304不锈钢管卡(51)对称的固定在反应器外壳(1)两侧，管卡支架可上下调节以调整磁体位置。底座采用定制30*20*2cm的实木桐木板材，按照位置关系要求使用螺丝打孔固定管卡或旋动管支架以改变磁体布置方向。更换磁体时无需拆卸管卡，只需拧松管卡螺丝即可。
7、其中，所述反应电极(2)为狼牙棒型，与纳秒高压脉冲电源(3)与信号源(4)相连。
8、其中，所述电极针体(21)成分主要包括氧化钇(y2wo6)、氧化镧(la2wo6)、氧化铈(ce2wo6)和钨，其中，钨占据主要部分，占98％。
9、相对于现有技术，本专利技术具有如下优点，1、该方案利用磁场辅助反应，磁场辅助下的电子产生拉莫尔运动，能够有效增加电子密度，提高反应效率，利用本专利技术的磁体固定方式，能够调节磁场与反应器的夹角，获得更高的降解效率，具有一定灵活性；2、该方案使用纳秒脉冲高压电源放电。纳秒脉冲激发所产生的ntp具有更高的能量和更强化学活性的物质。本专利技术所使用的配电单元频率在1-3000hz范围内连续可调，脉宽可在0.5-1000μs内调节，峰值电压为15kv，上升沿为50ns，使得待处理的vocs废气的处理效率得到有效保证；3、该方案使用自行设计的多排尖端制钉式稀土钨电极。本专利技术涉及的电极使用三元稀土钨功能复合材料，用该材料制备的放电电极具有优异的电子发射能力，可产生大量具有较高初始动能的源电子，这些源电子在电场作用下获得更多的能量而加速撞击烟气中的其他分子，促进气体放电，有利于降低能耗，产生高密度的低温等离子体，促进污染物的脱除。
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1.一种基于磁场强化等离子体的VOCs降解装置，其特征在于，所述降解装置包括配电单元和反应单元，所述配电单元由纳秒脉冲电源(3)与信号源(4)组成，所述反应单元包括反应器外壳(1)、反应电极(2)以及永磁体(5)，反应器外壳(1)内设置反应电极(2)，永磁体(5)固定在反应器外壳(1)两侧，配电单元与反应单元通过导线连接，为反应提供能量。
2.根据权利要求1所述的基于磁场强化等离子体的VOCs降解装置，其特征在于，所述反应器外壳(1)主体由不锈钢外壳(11)组成，两端由绝缘板(12)与橡胶圈(13)密封，其表面接地，不锈钢外壳(11)与绝缘板(12)之间装有圆窗(14)，便于观察放电现象。
3.根据权利要求2所述的基于磁场强化等离子体的VOCs降解装置，其特征在于，所述反应电极(2)设计为多排尖端制钉式，由多个电极针体(21)与电极主体(22)组成，所述电极针体(21)由稀土钨合金制成，所述电极主体(22)由不锈钢制成，电极针体(21)阵列嵌入在电极主体(22)上，阵列方式为绕圆周每90°定位，线性阵列间隔30mm，共有6个阵列。
4.根据权利
5.根据权利要求1所述的基于磁场强化等离子体的VOCs降解装置，其特征在于，所述信号源(4)频率在1-3000Hz范围内连续可调，脉宽可在0.5-1000μs内调节。
6.根据权利要求2所述的基于磁场强化等离子体的VOCs降解装置，其特征在于，所述永磁体(5)由两块相同大小的磁体组成，每块磁体的主要成分为钕铁硼材料，两块磁体使用304不锈钢管卡(51)对称的固定在反应器外壳(1)两侧，管卡支架可上下调节以调整磁体位置。底座采用实木桐木板材，按照位置关系要求使用螺丝打孔固定管卡或旋动管支架以改变磁体布置方向,更换磁体时无需拆卸管卡，只需拧松管卡螺丝即可。
7.根据权利要求3所述的基于磁场强化等离子体的VOCs降解装置，其特征在于，所述反应电极(2)为狼牙棒型，与纳秒高压脉冲电源(3)与信号源(4)相连。
8.根据权利要求3所述的基于磁场强化等离子体的VOCs降解装置，其特征在于，所述电极针体(21)成分主要包括氧化钇(Y2WO6)、氧化镧(La2WO6)、氧化铈(Ce2WO6)和钨，其中，钨占据主要部分，占98％。
9.根据权利要求2所述的基于磁场强化等离子体的VOCs降解装置，其特征在于，反应器外壳(1)通过反应器支架(15)支撑，永磁体(5)及不锈钢管卡(51)通过磁体支架(52)支撑。
...【技术特征摘要】
1.一种基于磁场强化等离子体的vocs降解装置，其特征在于，所述降解装置包括配电单元和反应单元，所述配电单元由纳秒脉冲电源(3)与信号源(4)组成，所述反应单元包括反应器外壳(1)、反应电极(2)以及永磁体(5)，反应器外壳(1)内设置反应电极(2)，永磁体(5)固定在反应器外壳(1)两侧，配电单元与反应单元通过导线连接，为反应提供能量。
2.根据权利要求1所述的基于磁场强化等离子体的vocs降解装置，其特征在于，所述反应器外壳(1)主体由不锈钢外壳(11)组成，两端由绝缘板(12)与橡胶圈(13)密封，其表面接地，不锈钢外壳(11)与绝缘板(12)之间装有圆窗(14)，便于观察放电现象。
3.根据权利要求2所述的基于磁场强化等离子体的vocs降解装置，其特征在于，所述反应电极(2)设计为多排尖端制钉式，由多个电极针体(21)与电极主体(22)组成，所述电极针体(21)由稀土钨合金制成，所述电极主体(22)由不锈钢制成，电极针体(21)阵列嵌入在电极主体(22)上，阵列方式为绕圆周每90°定位，线性阵列间隔30mm，共有6个阵列。
4.根据权利要求1所述的基于磁场强化等离子体的vocs降解装置，其特征在于，所述纳秒脉冲电源(3)可输出的峰值电压为15kv，上升沿为50ns。
5.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：席剑飞，蔡仁宇，顾中铸，李广，黄淳伟，王鹏娟，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：
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