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CN108355486B - 低温等离子体协同催化装置 - Google Patents

低温等离子体协同催化装置 Download PDF

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CN108355486B CN201810187657.1A CN201810187657A CN108355486B CN 108355486 B CN108355486 B CN 108355486B CN 201810187657 A CN201810187657 A CN 201810187657A CN 108355486 B CN108355486 B CN 108355486B
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Abstract

本发明涉及有机废气净化领域，提供低温等离子体协同催化装置，用于解决低温等离子体降解苯系物效率较低的问题。本发明提供的低温等离子体协同催化装置，包括壳体、等离子催化模块，所述的等离子体催化模块包括催化模块、等离子发生装置和绝缘膜，沿空气流动方向，所述的催化模块布置在等离子体发生装置的上风向，所述的绝缘膜包裹等离子体发生装置，所述的壳体内壁上覆盖绝缘膜。低温等离子体和催化剂协同使用，提高了低温等离子体对苯的处理效果。

Description

低温等离子体协同催化装置
技术领域
本发明涉及有机废气净化领域，具体涉及低温等离子体协同催化装置。
背景技术
在石油化工、印刷、涂装、电镀等行业等行业的生产过程中常伴随着挥发性有机物（VOCs）的排放，VOCs可以与氮氧化物发生光化学反应，形成光化学烟雾；也能与大气中的·OH、O3等氧化剂发生多途径反应，生产二次有机气溶胶，对人们的身体健康和空气环境造成极大的危害。
近年来，低温等离子技术作为有机废气处理的一种有效技术方法得到了广泛的应用，具有效率高、启动速度快、对VOCs无选择性、装置简单等优点。同时，低温等离子体技术存在着能量利用率低、二氧化碳转换率低等问题，以及存在着放电电极污染后发生打火甚至爆炸的风险，这些问题都制约着其进一步工业化应用。在空气污染控制领域，低温等离子体主要是通过气体放电产生的。气体放电方式有多种，一般分为介质阻挡放电、辉光放电、电晕放电、射频放电及微波放电其中，介质阻挡放电和电晕放电的结构非常简单，也是目前研究和应用最多的放电方式。介质阻挡放电是将绝缘材料插入放电空间的一种气体放电形式，介质的阻挡作用可防止形成局部火花或弧光放电。两个电极之间形成放电空间，加在电极间的电压在气体空间形成电场，当电压足够高时，电极间的气体在大气压下被击穿而形成均匀稳定的放电。
低温等离子体技术与催化技术相结合，能够有效地解决单纯等离子体技术存在的问题，可以广泛的应用。CN107042039A公开了一种介质阻挡放电低温等离子体协同催化处理有机废气的装置及处理方法，属于有机废气处理技术领域。有机废气通过进气装置，经过滤床层过滤后进入反应腔，同时通过风机补充新鲜空气，经介质阻挡放电激发产生高能活性粒子和臭氧进入反应腔，将有机废气氧化分解。该发明需要补充新鲜空气，需要较大功率的风机带动；同时该发明对苯的处理效果较差。CN106378132A供一种有机废气净化催化剂及其制备方法。该催化剂以Al2O3作为载体，以贵金属Pd、Pt作为主要催化活性组分，以Ni、Mn、Ce、Rh、Ru、Zr、La、Nb、Ti中的一种或几种以及碱金属和碱土金属中的一种或几种作为催化助剂。上述催化剂可以为颗粒、条状以及环状催化剂的形式应用，也可以将Al2O3和全部催化活性组分以及助剂担载在蜂窝陶瓷上制成整体催化剂。该发明的催化剂应用于催化燃烧领域，表面复合金属氧化物在有机废气催化领域已经有了较为广泛的应用，但是，催化燃烧价格较高，运行环境有较高的标准，不适用于中小型企业；同时，催化燃烧法也不适用于大风量低浓度的有机废气处理，如涂装废气、胶水生产企业的废气，大风量低浓度的有机废气需要通过吸附法先行吸附浓缩后再解吸供催化燃烧处理，工艺复杂，同时越低浓度的有机废气其吸附浓缩装置体积越大。现有的低温等离子体催化剂的催化效率仍需进一步的优化，以提高催化性能。
环境污染日益突出，治理环境问题迫在眉睫，近年，全球涌现出许多治理环境问题的高新技术，等离子体及光催化设备已经用于各种废气特别是有机废气的处理，等离子体及光催化设备都具有高效，低能耗，处理量大，操作简单，无二次污染等明显优势及特点；但都具有共同的局限性，即对苯及苯系物的处理效率不高，只有40％左右。现有的低温等离子催化装置可以有效的降解甲苯和二甲苯，而对苯的处理效果不佳。这是由于苯环上的氢被甲基取代后，苯环被活化，易于发生取代反应，因此甲苯和二甲苯的处理难度低于苯的处理难度。
发明内容
本发明解决的技术问题为低温等离子体降解苯系物效率较低的问题，提供低温等离子体协同催化装置。
为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：
低温等离子体协同催化装置，包括壳体、等离子催化模块，所述的等离子体催化模块包括催化模块、等离子发生装置和绝缘膜，沿空气流动方向，所述的催化模块布置在等离子体发生装置的上风向，所述的绝缘膜包裹等离子体发生装置，所述的壳体内壁上覆盖绝缘膜。
壳体用于安装等离子催化模块；等离子催化模块的催化模块其催化和增加废气在壳体中停留时间的作用；等离子发生器用于产生高活性自由基；绝缘膜可以有效的防止等离子体中高能电子同不锈钢壳体接触造成的活性物质损失。
有机废气经壳体进气口进入壳体，经催化模块拦截后被催化剂表面上的由等离子体发生装置产生的高活性自由基处理后转化为二氧化碳和水，以及部分小分子物质。
优选地，所述的催化模块包括塑料网和催化剂，所述的催化剂成颗粒状，所述的催化剂镶嵌在两层塑料网之间。所述构型的催化模块可以方便的更换催化剂，同时保证催化剂固定在塑料网上。
优选地，所述的等离子体发生装置的放电方式为介质阻挡放电，所述的等离子体发生装置包括等离子管和第二壳体，所述的第二壳体由四根角铁围成，所述的第二壳体的顶面、底面和左右侧面为覆盖了绝缘膜的不锈钢钢板，前面和后面分别为空气流动的进口和出口，所述的第二壳体的左侧面同壳体内壁连接，所述的第二壳体的右侧面同壳体的外壁连接，所述的等离子管安装在第二壳体内，所述的第二壳体内安装1~12根等离子管，所述的等离子管包括外电极、介质、内电极和电极棒，所述的外电极接地，所述的内电极同电极棒连接，所述的介质位于内电极和外电极中间。电极棒外接电源。介质阻挡放电是一种安全高效的等离子体产生方式。
优选地，所述的绝缘膜为聚四氟乙烯或偏四氟乙烯的塑料膜。聚四氟乙烯或者偏四氟乙烯有着成本低，效果好的优点。
优选地，所述的壳体内布置3~4组等离子体催化模块，所述的两组催化模块之间设置等离子体发生装置安装框架，所述的等离子体发生装置的第二壳体同安装框架连接，所述的两组催化模块之间沿竖直方向布置3~6组等离子体发生装置。所述的等离子体发生装置安装框架由四条角铁组成，角铁两端安装在壳体上，框架可以使等离子体发生装置从壳体的一侧面便捷的抽取或插入，多组等离子体催化模块可以有效提高低温等离子体协同催化装置的处理效果。
优选地，所述的催化剂为活性炭球、颗粒状MnO2和活性氧化铝球其中的一种或几种。
优选地，所述的催化剂包括催化活性组分和载体，所述的载体为活性炭球或活性氧化铝球。
优选地，所述的催化剂活性组分为Ag、Rh、Cu、Mn、Fe、Nd的复合金属氧化物；所述的催化剂的制备方法为将浓度为0.2~0.5mol/L的AgNO3溶液、0.06~0.1mol/L的Rh(NO3)3溶液、0.2~0.4mol/L的Fe(NO3)3溶液、0.2~0.4mol/L的Mn(NO3)2溶液、0.2~0.5mol/L的Cu(NO3)2溶液、0.1~0.3mol/L的Nd(NO3)3溶液按相同比例混合后，滴加NaOH溶液，控制pH在9~12之间，将获得的沉淀洗涤后在马弗炉中加热24h，获得粉末状混合物，将混合物加入铝溶胶中搅拌均匀，加入载体，搅拌后烘干后获得负载了Ag、Rh、Cu、Mn、Fe、Nd的催化剂。所述的铝溶胶的固含量为10%，粉末状混合物与铝溶胶中固含量的质量比为1:1。
优选地，所述的催化剂活性组分为Ag、Rh、Cu、Mn、Fe、Nd的复合金属氧化物；所述的催化剂的制备方法为将浓度为0.2~0.4mol/L的AgNO3溶液、0.08~0.1mol/L的Rh(NO3)3溶液、0.2~0.3mol/L的Fe(NO3)3溶液、0.2~0.3mol/L的Mn(NO3)2溶液、0.2~0.3mol/L的Cu(NO3)2溶液、0.2~0.3mol/L的Nd(NO3)3溶液按相同比例混合后，滴加NaOH溶液，控制pH在9~11之间，将获得的沉淀洗涤后在马弗炉中加热24h，获得粉末状混合物，将混合物加入铝溶胶中搅拌均匀，加入载体，搅拌后烘干后获得负载了Ag、Rh、Cu、Mn、Fe、Nd的催化剂。
优选地，所述的催化剂活性组分为Ag、Rh、Cu、Mn、Fe、Nd的复合金属氧化物；所述的催化剂的制备方法为将浓度为0.4mol/L的AgNO3溶液、0.08mol/L的Rh(NO3)3溶液、0.3mol/L的Fe(NO3)3溶液、0.3mol/L的Mn(NO3)2溶液、0.2mol/L的Cu(NO3)2溶液、0.2mol/L的Nd(NO3)3溶液按相同比例混合后，滴加NaOH溶液，控制pH为11，将获得的沉淀洗涤后在马弗炉中加热24h，获得粉末状混合物，将混合物加入铝溶胶中搅拌均匀，加入载体，搅拌后烘干后获得负载了Ag、Rh、Cu、Mn、Fe、Nd的催化剂。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：低温等离子体和催化剂协同使用，提高了低温等离子体对苯系物的处理效果。
附图说明
图1为低温等离子体协同催化装置的结构示意图。
图2为图1中等离子体发生装置中等离子管的结构示意图。
图3为的图2的局部结构示意图。
图4为图1中等离子发生装置1的结构示意图。
其中：1、等离子体发生装置，2、催化模块，3、绝缘膜，4、壳体；
21、内电极，22、外电极，23、介质，24、电极棒。
31、第二壳体，32、等离子管，33、供电模块。
具体实施方式
以下实施列是对本发明的进一步说明，不是对本发明的限制。
实施例1
低温等离子体协同催化装置包括壳体4、等离子催化模块，所述的等离子体催化模块包括催化模块2、等离子发生装置1和绝缘膜3，沿空气流动方向，所述的催化模块2布置在等离子体发生装置1的上风向，所述的绝缘膜3包裹等离子体发生装置1。所述的催化模块2包括塑料网和催化剂，所述的催化剂成颗粒状，所述的催化剂镶嵌在塑料网的网格上。所述的等离子体发生装置1的放电方式为介质阻挡放电，所述的等离子体发生装置1包括第二壳体31和等离子管32，所述的等离子管安装在第二壳体31内，所述的第二壳体31内安装12根等离子管32，所述的等离子管32包括外电极22、介质23、内电极21和电极棒24，所述的外电极22接地，所述的内电极21同电极棒24连接，所述的介质23位于内电极21和外电极22中间。电极棒外接电源。所述的绝缘膜3为聚四氟乙烯的塑料网。所述的壳体4内布置4组等离子体催化模块，所述的两组催化模块2之间安装6组安装框架，沿竖直方向布置6组等离子体发生装置1，等离子体发生装置1可从壳体左右侧面的其中一面抽出。所述的催化剂包括催化活性组分和载体，所述的载体为活性氧化铝球。所述的催化剂活性组分为Ag、Cu、Mn、Fe、Al的复合金属氧化物；所述的催化剂的制备方法为将浓度为0.4mol/L的AgNO3溶液、0.08mol/L的Rh(NO3)3溶液、0.3mol/L的Fe(NO3)3溶液、0.3mol/L的Mn(NO3)2溶液、0.3mol/L的Cu(NO3)2溶液、0.2mol/L的Nd(NO3)3溶液按相同比例混合后，滴加NaOH溶液，控制pH为11，将获得的沉淀洗涤后在马弗炉中加热24h，获得粉末状混合物，将混合物加入铝溶胶中搅拌均匀，加入载体，快速搅拌后烘干后获得所述催化剂。所述的铝溶胶的固含量为10%，粉末状混合物与铝溶胶中固含量的质量比为1:1。供电模块33为等离子体发生装置供电。
实施例2
实施例2与实施例1不同之处在于，所述的绝缘膜3为偏四氟乙烯的塑料网。所述的壳体4内布置6组等离子体催化模块，所述的两组催化模块2之间沿竖直方向布置3组等离子体发生装置1。所述的等离子体发生装置中放置1根等离子管，所述的催化剂活性组分为负载了Ag、Cu、Mn、Fe、Al的复合金属氧化物；所述的催化剂的制备方法为将浓度为0.2mol/L的AgNO3溶液、0.06mol/L的Rh(NO3)3溶液、0.2mol/L的Fe(NO3)3溶液、0.2mol/L的Mn(NO3)2溶液、0.2mol/L的Cu(NO3)2溶液、0.1mol/L的Nd(NO3)3溶液按相同比例混合后，滴加NaOH溶液，控制pH在9之间，将获得的沉淀洗涤后在马弗炉中加热24h，获得粉末状混合物，将混合物加入铝溶胶中搅拌均匀，加入载体，快速搅拌后烘干后获得负载了Ag、Cu、Mn、Fe、Al的催化剂。其余同实施例1。
实施例3
实施例3与实施例1不同之处在于：所述的催化剂活性组分为负载了Ag、Cu、Mn、Fe、Al的复合金属氧化物；所述的催化剂的制备方法为将浓度为0.5mol/L的AgNO3溶液、0.1mol/L的Rh(NO3)3溶液、0.4mol/L的Fe(NO3)3溶液、0.4mol/L的Mn(NO3)2溶液、0.5mol/L的Cu(NO3)2溶液、0.3mol/L的Nd(NO3)3溶液按相同比例混合后，滴加NaOH溶液，控制pH在12之间，将获得的沉淀洗涤后在马弗炉中加热24h，获得粉末状混合物，将混合物加入铝溶胶中搅拌均匀，加入载体，快速搅拌后烘干后获得负载了Ag、Cu、Mn、Fe、Al的催化剂。其余同实施例1。
实施例4
实施例4与实施例1不同之处在于：所述的催化剂包括催化活性组分和载体，所述的载体为活性炭球。其余同实施例1。
实施例5
实施例5同实施例1不同之处在于：所述的催化剂为活性炭球。其余同实施例1。
实施例6
实施例6同实施例1不同之处在于：所述的催化剂为颗粒状MnO2。其余同实施例1。
实施例7
实施例7同实施例1不同之处在于：所述的催化剂为活性氧化铝球。其余同实施例1。
实施例8
实施例8同实施例1不同之处在于：所述的催化剂为活性炭球、颗粒状MnO2和活性氧化铝球的混合物。其余同实施例1。
对比例1
对比例1同实施例1不同之处在于：所述的等离子体发生装置未设置绝缘膜。其余同实施例1。
实施例1~8以及对比例1中的低温等离子体协同催化装置的处理效果通过中试实验数据和现场实测结果进行说明。
中试实验
中试实验的有机废气主要成分为苯，有机废气通过鼓泡式气体发生装置产生，在低温等离子体协同催化装置进气口和出气口放置采样管，对采集的样品热脱附，脱附气体经气相色谱分离后用质谱检测，通过内标法定量。检测数据如下表所示。
表1中试试验检测结果
进口苯浓度 出口苯浓度 处理效率
实施例1 502 mg/m³ 35 mg/m³ 93%
实施例2 181 mg/m³ 18 mg/m³ 90%
实施例3 479 mg/m³ 38 mg/m³ 92%
实施例4 513 mg/m³ 46 mg/m³ 91%
实施例5 485 mg/m³ 121 mg/m³ 75%
实施例6 501 mg/m³ 100 mg/m³ 80%
实施例7 496 mg/m³ 94 mg/m³ 81%
实施例8 477 mg/m³ 100 mg/m³ 79%
对比例1 505 mg/m³ 177 mg/m³ 65%
实施例1采用复合金属氧化物为催化活性组分的催化剂，对苯的处理效率达到了90%以上，表明低温等离子体协同复合金属氧化物催化剂可以对主要成分为苯的有机废气进行高效的处理，且废气排放浓度满足国家相关标准；实施例1~3均采用的复合金属氧化物为催化活性组分的催化剂，实施例2的处理效率较低，可能是由于活性组分中金属氧化物的成分较低导致的，实施例3同实施例1的处理效果没有显著差别，但实施例3的药剂投加量较大，成本较高；实施例2的等离子管数目较少，因此负荷较低，仅能处理较低浓度的废气；实施例4和实施例1的催化剂的载体不同，二者处理效果没有显著差别，表明活性炭球或者活性氧化铝球都可以有效地作为催化剂载体；实施例5~7是采用金属氧化物或者活性炭作为催化剂，处理效率显著低于实施例1，表明催化活性组分为复合金属氧化物的催化剂的催化效果要优于仅使用金属氧化物或者活性炭为催化剂的催化效果，实施例5~7之间并没有显著的差别，表明金属氧化物或者活性炭作为催化剂对低温等离子体的处理效果仍有一定的提升，对于挥发性有机物浓度较低的废气，实施例5~7的技术方案仍有较好的排气浓度；实施例8的催化剂为颗粒二氧化锰、活性氧化铝球和活性炭的混合物，处理效率相比实施例5~7均没有显著提高；对比例1的等离子体发生装置没有包裹绝缘膜，导致等离子体发生装置的效率大幅下降，表明等离子体发生装置上包裹一层绝缘膜，可以有效的提高低温等离体子体协同催化系统的处理效果。
现场实测结果
工程现场的废气中主要成分为苯系物，如苯、甲苯和二甲苯，检测方法参考《固定污染源废气挥发性有机物的测定固相吸附-热脱附／气相色谱-质谱法》，在低温等离子体协同催化装置进气口和出气口放置采样管，对采集的样品热脱附，脱附气体经气相色谱分离后用质谱检测，通过内标法定量。检测数据如下表所示。
表2现场实测数据
进口VOCs 出口VOCs 处理效率
实施例1 404 mg/m³ 36 mg/m³ 91%
实施例2 411 mg/m³ 164 mg/m³ 60%
实施例3 402 mg/m³ 32 mg/m³ 92%
实施例4 369 mg/m³ 44 mg/m³ 88%
实施例5 384 mg/m³ 111 mg/m³ 71%
实施例6 365 mg/m³ 91 mg/m³ 75%
实施例7 377 mg/m³ 64 mg/m³ 83%
实施例8 396 mg/m³ 99 mg/m³ 75%
对比例1 420 mg/m³ 172 mg/m³ 59%
实施例1采用复合金属氧化物为催化活性组分的催化剂，对苯系物的处理效率达到了90%以上，表明低温等离子体协同复合金属氧化物催化剂可以对主要成分为苯系物的有机废气进行高效的处理，且废气排放浓度满足国家相关标准；实施例1~3均采用的复合金属氧化物为催化活性组分的催化剂，实施例2的处理效率较低，可能是由于活性组分中金属氧化物的成分较低且等离子管数量较少导致的，实施例3同实施例1的处理效果没有显著差别，但实施例3的药剂投加量较大，成本较高；实施例1和实施例的催化剂的载体不同，二者处理效果没有显著差别，表明活性炭球或者活性氧化铝球都可以有效地作为催化剂载体；实施例5~7是采用金属氧化物或者活性炭作为催化剂，处理效率显著低于实施例1，表明催化活性组分为复合金属氧化物的催化剂的催化效果要优于仅使用金属氧化物或者活性炭为催化剂的催化效果，实施例5~7之间并没有显著的差别，表明金属氧化物或者活性炭作为催化剂对低温等离子体的处理效果仍有一定的提升，对于挥发性有机物浓度较低的废气，实施例5~7的技术方案处理后的排气浓度仍较低；实施例8的催化剂为颗粒二氧化锰、活性氧化铝球和活性炭的混合物，处理效率相比实施例5~7均没有显著提高；对比例1的等离子体发生装置没有包裹绝缘膜，导致等离子体发生装置的效率大幅下降，表明等离子体发生装置上包裹一层绝缘膜，可以有效的提高低温等离体子体协同催化系统的处理效果。
壳体用于安装等离子催化模块；等离子催化模块的催化模块其催化和增加废气在壳体中停留时间的作用；等离子发生器用于产生高活性自由基；绝缘膜可以有效的防止高能电子的损失，提高低温等离子体协同催化装置的工作效率。有机废气经壳体进气口进入壳体，经催化模块拦截后被催化剂表面上的由等离子体发生装置产生的高活性自由基处理后转化为二氧化碳和水，以及部分小分子物质。所述构型的催化模块可以方便的更换催化剂，同时保证催化剂固定在塑料网上。串并联的等离子体催化模块可以有效提高低温等离子体协同催化装置的处理效果。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，以上实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (1)

1.低温等离子体协同催化装置，其特征在于，包括壳体、等离子催化模块，所述的等离子体催化模块包括催化模块、等离子发生装置和绝缘膜，沿空气流动方向，所述的催化模块布置在等离子体发生装置的上风向，所述的绝缘膜包裹等离子体发生装置，所述的壳体内壁上覆盖绝缘膜；所述壳体为不锈钢壳体；
所述的绝缘膜为聚四氟乙烯或偏四氟乙烯的塑料膜；
所述的催化模块包括塑料网和催化剂，所述的催化剂成颗粒状，所述的催化剂镶嵌在两层塑料网之间；
所述的等离子体发生装置的放电方式为介质阻挡放电，所述的等离子体发生装置包括等离子管和第二壳体，所述的第二壳体由四根角铁围成，所述的第二壳体的顶面、底面和左右侧面为覆盖了绝缘膜的不锈钢钢板，前面和后面分别为空气流动的进口和出口，所述的第二壳体的左侧面同壳体内壁连接，所述的第二壳体的右侧面同壳体的外壁连接，所述的等离子管安装在第二壳体内，所述的第二壳体内安装12根等离子管，所述的等离子管包括外电极、介质、内电极和电极棒，所述的外电极接地，所述的内电极同电极棒连接，所述的介质位于内电极和外电极中间；
所述的壳体内布置4组等离子体催化模块，两组所述的催化模块之间设置等离子体发生装置安装框架，所述的等离子体发生装置的第二壳体同安装框架连接，两组所述的催化模块之间沿竖直方向布置6组等离子体发生装置；
所述的催化剂包括催化活性组分和载体，所述的载体为活性炭球或活性氧化铝球；
所述的催化剂活性组分为Ag、Rh、Cu、Mn、Fe、Nd的复合金属氧化物；所述的催化剂的制备方法为将浓度为0.4mol/L的AgNO3溶液、0.08mol/L的Rh(NO3)3溶液、0.3mol/L的Fe(NO3)3溶液、0.3mol/L的Mn(NO3)2溶液、0.3mol/L的Cu(NO3)2溶液、0.2mol/L的Nd(NO3)3溶液按相同比例混合后，滴加NaOH溶液，控制pH在11，将获得的沉淀洗涤后在马弗炉中加热24h，获得粉末状混合物，将混合物加入铝溶胶中搅拌均匀，加入载体，搅拌后烘干后获得负载了Ag、Rh、Cu、Mn、Fe、Nd的催化剂。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109772111B (zh) * 2019-02-01 2022-02-22 广州尚洁环保科技有限公司 一种基于电子厂车间有机废气微放电处理装置
CN111921374A (zh) * 2020-08-13 2020-11-13 浙江工业大学 一种双段放电等离子体催化降解氯苯的方法及所用催化剂的制备方法
CN113019083A (zh) * 2021-03-01 2021-06-25 太原理工大学 VOCs低温等离子体协同吸附催化一体化装置及其处理VOCs方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105498529A (zh) * 2016-01-22 2016-04-20 中科新天地（合肥）环保科技有限公司 低温等离子体协同催化吸附治理有机废气放电装置
CN107051198A (zh) * 2017-03-21 2017-08-18 复旦大学 阵列式等离子体‑催化剂协同作用的废气处理装置
CN107442106A (zh) * 2017-07-25 2017-12-08 南通斐腾新材料科技有限公司 VOCs催化分解用复合金属氧化物催化剂的制备方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100434940B1 (ko) * 2000-12-12 2004-06-10 한국기계연구원 저온 플라즈마 및 유전열을 이용하여 유해가스를 처리하기위한 촉매 반응기 및 그 처리방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105498529A (zh) * 2016-01-22 2016-04-20 中科新天地（合肥）环保科技有限公司 低温等离子体协同催化吸附治理有机废气放电装置
CN107051198A (zh) * 2017-03-21 2017-08-18 复旦大学 阵列式等离子体‑催化剂协同作用的废气处理装置
CN107442106A (zh) * 2017-07-25 2017-12-08 南通斐腾新材料科技有限公司 VOCs催化分解用复合金属氧化物催化剂的制备方法

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