CN113366203B - 一种发动机尾气臭氧净化系统和方法 - Google Patents
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Abstract
一种发动机尾气臭氧净化系统和方法,其中,发动机尾气臭氧净化系统包括反应场(202),用于将臭氧流股与尾气流股混合反应,不需添加大量尿素,且净化效果佳。
Description
技术领域
本发明属于环保领域,涉及一种发动机尾气臭氧净化系统和方法。
背景技术
发动机对环境的污染主要来自发动机的排气产物即发动机尾气,目前对于柴油机尾气净化,常规的技术路线是采用氧化催化剂DOC除去碳氢化合物THC和CO,同时把低价态NO氧化成高价态的NO2;在DOC之后采用柴油机微粒捕集器DPF对颗粒物PM进行过滤;在柴油机微粒捕集器DPF之后喷射尿素,尿素在排气中分解成氨气NH3,NH3在其后的选择性催化剂SCR上和NO2发生选择性催化还原反应,生成氮气N2和水。在最后在氨气氧化催化剂ASC上将过量的NH3氧化成N2和水,现有技术对发动机尾气的净化需添加大量尿素,且净化效果一般。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种发动机尾气臭氧净化系统和方法,用于解决现有技术尾气净化需加大量尿素且净化尾气效果一般中至少一个问题。本发明研究发现臭氧和尾气中氮氧化物反应产生的高价态氮氧化物并不是最后的产物,而且尾气中有足够的挥发性有机化合物VOC产生足够的水可以充分与高价态氮氧化物反应生成硝酸,因此,用臭氧来处理发动机尾气使得臭氧除NOX效果更好,具有预料不到的技术效果。
本发明提供一种发动机尾气臭氧净化系统及方法,所述发动机尾气臭氧净化系统包括反应场,用于将臭氧流股与尾气流股混合反应,不需添加大量尿素,且净化效果佳。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供以下示例:
1.本发明提供的示例1:一种发动机尾气臭氧净化系统。
2.本发明提供的示例2:包括上述示例1,其中,所述发动机尾气臭氧净化系统包括反应场,用于将臭氧流股与尾气流股混合反应。
3.本发明提供的示例3:包括上述示例2,其中,所述反应场包括管道。
4.本发明提供的示例4:包括上述示例2或3,其中,所述反应场包括反应器。
5.本发明提供的示例5:包括上述示例4,其中,所述反应器具有反应腔室,尾气与臭氧在所述反应腔室混合并反应。
6.本发明提供的示例6:包括上述示例4或5,其中,所述反应器包括若干蜂窝状腔体,用于提供尾气与臭氧混合并反应的空间;所述蜂窝状腔体内之间设有间隙,用于通入冷态介质,控制尾气与臭氧的反应温度。
7.本发明提供的示例7:包括上述示例4至6中的任一项,其中,所述反应器包括若干载体单元,所述载体单元提供反应场地。
8.本发明提供的示例8:包括上述示例4至7中的任一项,其中,所述反应器包括催化剂单元,所述催化剂单元用于促进尾气的氧化反应。
9.本发明提供的示例9:包括上述示例2至8中的任一项,其中,所述反应场设有臭氧进口,所述臭氧进口选自喷口、喷格栅、喷嘴、旋流喷嘴、设有文丘里管的喷口中的至少一种。
10.本发明提供的示例10:包括上述示例2至9中的任一项,其中,所述反应场设有臭氧进口,所述臭氧通过所述臭氧进口进入反应场与尾气进行接触,臭氧进口的设置形成如下方向中至少一种:与尾气流动的方向相反、与尾气流动的方向垂直、与尾气流动的方向相切、插入尾气流动方向、多个方向与尾气进行接触。
11.本发明提供的示例11:包括上述示例2至10中的任一项,其中,所述反应场包括排气管、蓄热体装置或催化器。
12.本发明提供的示例12:包括上述示例2至11中的任一项,其中,所述反应场的温度为-50-200℃。
13.本发明提供的示例13:包括上述示例12,其中,所述反应场的温度为60-70℃。
14.本发明提供的示例14:包括上述示例1至13中的任一项,其中,所述尾气臭氧净化系统还包括臭氧源,用于提供臭氧流股。
15.本发明提供的示例15:包括上述示例14,其中,所述臭氧源包括存储臭氧单元和/或臭氧发生器。
16.本发明提供的示例16:包括上述示例15,其中,所述臭氧发生器包括延面放电臭氧发生器、工频电弧臭氧发生器、高频感应臭氧发生器、低气压臭氧发生器、紫外线臭氧发生器、电解液臭氧发生器、化学药剂臭氧发生器和射线辐照粒子发生器中的一种或多种的组合。
17.本发明提供的示例17:包括上述示例15,其中,所述臭氧发生器包括电极,所述电极上设有催化剂层,所述催化剂层包括氧化催化键裂解选择性催化剂层。
18.本发明提供的示例18:包括上述示例17,其中,所述电极包括高压电极或设有阻挡介质层的高压电极,当所述电极包括高压电极时,所述氧化催化键裂解选择性催化剂层设于所述高压电极表面上,当所述电极包括阻挡介质层的高压电极时,所述氧化催化键裂解选择性催化剂层设于阻挡介质层的表面上。
19.本发明提供的示例19:包括上述示例18,其中,所述阻挡介质层选自陶瓷板、陶瓷管、石英玻璃板、石英板和石英管中的至少一种。
20.本发明提供的示例20:包括上述示例18,其中,当所述电极包括高压电极时,所述氧化催化键裂解选择性催化剂层的厚度为1-3mm;当所述电极包括阻挡介质层的高压电极时,所述氧化催化键裂解选择性催化剂层的负载量包括阻挡介质层的1-12wt%。
21.本发明提供的示例21:包括上述示例17至20中的任一项,其中,所述氧化催化键裂解选择性催化剂层包括如下重量百分比的各组分:
活性组分5-15%;
涂层85-95%;
其中,所述活性组分选自金属M和金属元素M的化合物中的至少一种,金属元素M选自碱土金属元素、过渡金属元素、第四主族金属元素、贵金属元素和镧系稀土元素中的至少一种;
所述涂层选自氧化铝、氧化铈、氧化锆、氧化锰、金属复合氧化物、多孔材料和层状材料中的至少一种,所述金属复合氧化物包括铝、铈、锆和锰中一种或多种金属的复合氧化物。
22.本发明提供的示例22:包括上述示例21,其中,所述碱土金属元素选自镁、锶和钙中的至少一种。
23.本发明提供的示例23:包括上述示例21,其中,所述过渡金属元素选自钛、锰、锌、铜、铁、镍、钴、钇和锆中的至少一种。
24.本发明提供的示例24:包括上述示例21,其中,所述第四主族金属元素为锡。
25.本发明提供的示例25:包括上述示例21,其中,所述贵金属元素选自铂、铑、钯、金、银和铱中的至少一种。
26.本发明提供的示例26:包括上述示例21,其中,所述镧系稀土元素选自镧、铈、镨和钐中的至少一种。
27.本发明提供的示例27:包括上述示例21,其中,所述金属元素M的化合物选自氧化物、硫化物、硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐,以及钙钛矿中的至少一种。
28.本发明提供的示例28:包括上述示例21,其中,所述多孔材料选自分子筛、硅藻土、沸石和纳米碳管中的至少一种。
29.本发明提供的示例29:包括上述示例21,其中,所述层状材料选自石墨烯和石墨中的至少一种。
30.本发明提供的示例30:包括上述示例1至29中的任一项,其中,所述尾气臭氧净化系统还包括臭氧量控制装置,用于控制臭氧量以致有效氧化尾气中待处理的气体组分,所述臭氧量控制装置包括控制单元。
31.本发明提供的示例31:包括上述示例30,其中,所述控制单元根据臭氧处理前尾气组分含量控制混合反应所需臭氧量。
32.本发明提供的示例32:包括上述示例30或31,其中,所述臭氧量控制装置还包括臭氧处理前尾气组分检测单元,用于检测臭氧处理前尾气组分含量。
33.本发明提供的示例33:包括上述示例32中,其中,所述臭氧处理前尾气组分检测单元包括第一氮氧化物检测单元,用于检测臭氧处理前尾气中氮氧化物含量。
34.本发明提供的示例34:包括上述示例32或33,其中,所述臭氧处理前尾气组分检测单元包括第一CO检测单元,用于检测臭氧处理前尾气中CO含量。
35.本发明提供的示例35:包括上述示例32至34中的任一项,其中,所述臭氧处理前尾气组分检测单元包括第一挥发性有机化合物检测单元,用于检测臭氧处理前尾气中挥发性有机化合物含量。
36.本发明提供的示例36:包括上述示例33至35中的任一项,其中,所述控制单元根据至少一个所述臭氧处理前尾气组分检测单元的输出值控制混合反应所需臭氧量。
37.本发明提供的示例37:包括上述示例30至36中的任一项,其中,所述控制单元用于按照预设的数学模型控制混合反应所需臭氧量。
38.本发明提供的示例38:包括上述示例30至37中的任一项,其中,所述控制单元用于按照理论估计值控制混合反应所需臭氧量。
39.本发明提供的示例39:包括上述示例38中的任一项,其中,所述理论估计值为:臭氧通入量与尾气中待处理物的摩尔比为2-10。
40.本发明提供的示例40:包括上述示例30至39中的任一项,其中,所述控制单元根据所述臭氧处理后尾气组分含量控制混合反应所需臭氧量。
41.本发明提供的示例41:包括上述示例30至40中的任一项,其中,所述臭氧量控制装置包括臭氧处理后尾气组分检测单元,用于检测臭氧处理后尾气组分含量。
42.本发明提供的示例42:包括上述示例41,其中,所述臭氧处理后尾气组分检测单元包括第一臭氧检测单元,用于检测臭氧处理后尾气中臭氧含量。
43.本发明提供的示例43:包括上述示例41或42,其中,所述臭氧处理后尾气组分检测单元包括第二氮氧化物检测单元,用于检测臭氧处理后尾气中氮氧化物含量。
44.本发明提供的示例44:包括上述示例41至43中的任一项,其中,所述臭氧处理后尾气组分检测单元包括第二CO检测单元,用于检测臭氧处理后尾气中CO含量。
45.本发明提供的示例45:包括上述示例41至44中的任一项,其中,所述臭氧处理后尾气组分检测单元包括第二挥发性有机化合物检测单元,用于检测臭氧处理后尾气中挥发性有机化合物含量。
46.本发明提供的示例46:包括上述示例42至45中的任一项,其中,所述控制单元根据至少一个所述臭氧处理后尾气组分检测单元的输出值控制臭氧量。
47.本发明提供的示例47:包括上述示例1至46中的任一项,其中,所述尾气臭氧净化系统还包括脱硝装置,用于脱除臭氧流股与尾气流股混合反应产物中的硝酸。
48.本发明提供的示例48:包括上述示例47,其中,所述脱硝装置包括电凝装置,所述电凝装置包括:
电凝流道;
第一电极,所述第一电极位于电凝流道中;
第二电极。
49.本发明提供的示例49:包括上述示例48,其中,所述第一电极为固体、液体、气体分子团、等离子体、导电混合态物质、生物体自然混合导电物质、或物体人工加工形成导电物质中的一种或多种形态的组合。
50.本发明提供的示例50:包括上述示例48或49,其中,所述第一电极为固态金属、石墨、或304钢。
51.本发明提供的示例51:包括上述示例48至50中的任一项,其中,所述第一电极呈点状、线状、网状、孔板状、板状、针棒状、球笼状、盒状、管状、自然形态物质、或加工形态物质。
52.本发明提供的示例52:包括上述示例48至51中的任一项,其中,所述第一电极上设有前通孔。
53.本发明提供的示例53:包括上述示例52,其中,所述前通孔的形状为多角形、圆形、椭圆形、正方形、长方形、梯形、或菱形。
54.本发明提供的示例54:包括上述示例52或53,其中,所述前通孔的孔径为0.1-3毫米。
55.本发明提供的示例55:包括上述示例48至54中的任一项,其中,所述第二电极呈多层网状、网状、孔板状、管状、桶状、球笼状、盒状、板状、颗粒堆积层状、折弯板状、或面板状。
56.本发明提供的示例56:包括上述示例48至55中的任一项,其中,所述第二电极上设有后通孔。
57.本发明提供的示例57:包括上述示例56,其中,所述后通孔呈多角形、圆形、椭圆形、正方形、长方形、梯形、或菱形。
58.本发明提供的示例58:包括上述示例56或57,其中,所述后通孔的孔径为0.1-3毫米。
59.本发明提供的示例59:包括上述示例48至58中的任一项,其中,所述第二电极由导电物质制成。
60.本发明提供的示例60:包括上述示例48至59中的任一项,其中,所述第二电极的表面具有导电物质。
61.本发明提供的示例61:包括上述示例48至60中的任一项,其中,所述第一电极和第二电极之间具有电凝电场,所述电凝电场为点面电场、线面电场、网面电场、点桶电场、线桶电场、或网桶电场中的一种或多种电场的组合。
62.本发明提供的示例62:包括上述示例48至61中的任一项,其中,所述第一电极呈线状,所述第二电极呈面状。
63.本发明提供的示例63:包括上述示例48至62中的任一项,其中,所述第一电极垂直于第二电极。
64.本发明提供的示例64:包括上述示例48至63中的任一项,其中,所述第一电极与第二电极相平行。
65.本发明提供的示例65:包括上述示例48至64中的任一项,其中,所述第一电极呈曲线状或圆弧状。
66.本发明提供的示例66:包括上述示例48至65中的任一项,其中,所述第一电极和第二电极均呈面状,且所述第一电极与第二电极相平行。
67.本发明提供的示例67:包括上述示例48至66中的任一项,其中,所述第一电极采用金属丝网。
68.本发明提供的示例68:包括上述示例48至67中的任一项,其中,所述第一电极呈平面状或球面状。
69.本发明提供的示例69:包括上述示例48至68中的任一项,其中,所述第二电极呈曲面状或球面状。
70.本发明提供的示例70:包括上述示例48至69中的任一项,其中,所述第一电极呈点状、线状、或网状,所述第二电极呈桶状,所述第一电极位于第二电极的内部,且所述第一电极位于第二电极的中心对称轴上。
71.本发明提供的示例71:包括上述示例48至70中的任一项,其中,所述第一电极与电源的一个电极电性连接,所述第二电极与电源的另一个电极电性连接。
72.本发明提供的示例72:包括上述示例48至71中的任一项,其中,所述第一电极与电源的阴极电性连接,所述第二电极与电源的阳极电性连接
73.本发明提供的示例73:包括上述示例71或72,其中,所述电源的电压为5-50KV。
74.本发明提供的示例74:包括上述示例71至73中的任一项,其中,所述电源的电压小于起始起晕电压。
75.本发明提供的示例75:包括上述示例71至74中的任一项,其中,所述电源的电压为0.1kv-2kv/mm。
76.本发明提供的示例76:包括上述示例71至75中的任一项,其中,所述电源的电压波形为直流波形、正弦波、或调制波形。
77.本发明提供的示例77:包括上述示例71至76中的任一项,其中,所述电源为交流电源,所述电源的变频脉冲范围为0.1Hz-5GHz。
78.本发明提供的示例78:包括上述示例48至77中的任一项,其中,所述第一电极和第二电极均沿左右方向延伸,所述第一电极的左端位于第二电极的左端的左方。
79.本发明提供的示例79:包括上述示例48至78中的任一项,其中,所述第二电极有两个,所述第一电极位于两个第二电极之间。
80.本发明提供的示例80:包括上述示例48至79中的任一项,其中,所述第一电极和第二电极之间的距离为5-50毫米。
81.本发明提供的示例81:包括上述示例48至80中的任一项,其中,所述第一电极和第二电极构成吸附单元,且所述吸附单元有多个。
82.本发明提供的示例82:包括上述示例81,其中,全部吸附单元沿左右方向、前后方向、斜向、或螺旋方向中的一个方向或多个方向上进行分布。
83.本发明提供的示例83:包括上述示例48至82中的任一项,其中,还包括电凝壳体,所述电凝壳体包括电凝进口、电凝出口、及所述电凝流道,所述电凝流道的两端分别与电凝进口和电凝出口相连通。
84.本发明提供的示例84:包括上述示例83,其中,所述电凝进口呈圆形,且所述电凝进口的直径为300-1000mm、或500mm。
85.本发明提供的示例85:包括上述示例83或84,其中,所述电凝出口呈圆形,且所述电凝出口的直径为300-1000mm、或500mm。
86.本发明提供的示例86:包括上述示例83至85中的任一项,其中,所述电凝壳体包括由电凝进口至电凝出口方向依次分布的第一壳体部、第二壳体部、及第三壳体部,所述电凝进口位于第一壳体部的一端,所述电凝出口位于第三壳体部的一端。
87.本发明提供的示例87:包括上述示例86,其中,所述第一壳体部的轮廓大小由电凝进口至电凝出口方向逐渐增大。
88.本发明提供的示例88:包括上述示例86或87,其中,所述第一壳体部呈直管状。
89.本发明提供的示例89:包括上述示例86至88中的任一项,其中,所述第二壳体部呈直管状,且所述第一电极和第二电极安装在第二壳体部中。
90.本发明提供的示例90:包括上述示例86至89中的任一项,其中,所述第三壳体部的轮廓大小由电凝进口至电凝出口方向逐渐减小。
91.本发明提供的示例91:包括上述示例86至90中的任一项,其中,所述第一壳体部、第二壳体部、及第三壳体部的截面均呈矩形。
92.本发明提供的示例92:包括上述示例83至91中的任一项,其中,所述电凝壳体的材质为不锈钢、铝合金、铁合金、布、海绵、分子筛、活性炭、泡沫铁、或泡沫碳化硅。
93.本发明提供的示例93:包括上述示例48至92中的任一项,其中,所述第一电极通过电凝绝缘件与电凝壳体相连接。
94.本发明提供的示例94:包括上述示例93,其中,所述电凝绝缘件的材质为绝缘云母。
95.本发明提供的示例95:包括上述示例93或94,其中,所述电凝绝缘件呈柱状、或塔状。
96.本发明提供的示例96:包括上述示例48至95中的任一项,其中,所述第一电极上设有呈圆柱形的前连接部,且所述前连接部与电凝绝缘件固接。
97.本发明提供的示例97:包括上述示例48至96中的任一项,其中,所述第二电极上设有呈圆柱形的后连接部,且所述后连接部与电凝绝缘件固接。
98.本发明提供的示例98:包括上述示例48至97中的任一项,其中,所述第一电极的截面面积与电凝流道的截面面积比为99%-10%、或90-10%、或80-20%、或70-30%、或60-40%、或50%。
99.本发明提供的示例99:包括上述示例47至98中的任一项,其中,所述脱硝装置包括冷凝单元,用于将臭氧处理后的尾气进行冷凝,实现气液分离。
100.本发明提供的示例100:包括上述示例47至99中的任一项,其中,所述脱硝装置包括淋洗单元,用于将臭氧处理后的尾气进行淋洗。
101.本发明提供的示例101:包括上述示例100,其中,所述脱硝装置还包括淋洗液单元,用于向所述淋洗单元提供淋洗液。
102.本发明提供的示例102:包括上述示例101,其中,所述淋洗液单元中淋洗液包括水和/或碱。
103.本发明提供的示例103:包括上述示例47至102中的任一项,其中,所述脱硝装置还包括脱硝液收集单元,用于存储尾气中脱除的硝酸水溶液和/或硝酸盐水溶液。
104.本发明提供的示例104:包括上述示例103,其中,当所述脱硝液收集单元中存储有硝酸水溶液时,所述脱硝液收集单元设有碱液加入单元,用于与硝酸形成硝酸盐。
105.本发明提供的示例105:包括上述示例1至104中的任一项,其中,所述尾气臭氧净化系统还包括臭氧消解器,用于消解经反应场处理后的尾气中的臭氧。
106.本发明提供的示例106:包括上述示例105,其中,所述臭氧消解器选自紫外线臭氧消解器和催化臭氧消解器中的至少一种。
107.本发明提供的示例107:包括上述示例1至106中的任一项,其中,所述尾气臭氧净化系统还包括第一脱硝装置,用于脱除尾气中氮氧化物;所述反应场用于将经所述第一脱硝装置处理后的尾气与臭氧流股混合反应,或者,用于将尾气在经所述第一脱硝装置处理前先与臭氧流股混合反应。
108.本发明提供的示例108:包括上述示例107,其中,所述第一脱硝装置选自非催化还原装置、选择性催化还原装置、非选择性催化还原装置和电子束脱硝装置中的至少一种。
109.本发明提供的示例109:包括上述示例1至108中的任一项,其中,还包括发动机。
110.本发明提供的示例110:一种尾气臭氧净化方法,包括如下步骤:将臭氧流股与尾气流股混合反应。
111.本发明提供的示例111:包括示例110所述的尾气臭氧净化方法,其中,所述尾气流股包括氮氧化物和挥发性有机化合物。
112.本发明提供的示例112:包括示例110或111所述的尾气臭氧净化方法,其中,于尾气的低温段,臭氧流股与尾气流股的混合反应。
113.本发明提供的示例113:包括示例110至112任一项所述的尾气臭氧净化方法,其中,臭氧流股与尾气流股混合反应温度为-50~200℃。
114.本发明提供的示例114:包括示例113所述的尾气臭氧净化方法,其中,臭氧流股与尾气流股混合反应温度为60~70℃。
115.本发明提供的示例115:包括示例110至114任一项所述的尾气臭氧净化方法,其中,臭氧流股与尾气流股的混合方式选自文丘里混合、正压混合、插入混合、动力混合和流体混合中至少一种。
116.本发明提供的示例116:包括示例115所述的尾气臭氧净化方法,其中,当臭氧流股与尾气流股的混合方式为正压混合时,臭氧进气的压力大于尾气的压力。
117.本发明提供的示例117:包括示例110所述的尾气臭氧净化方法,其中,在臭氧流股与尾气流股混合反应前,提高尾气流股流速,采用文丘里原理混入臭氧流股。
118.本发明提供的示例118:包括示例110所述的尾气臭氧净化方法,其中,臭氧流股与尾气流股混合方式选自尾气出口逆流通入、反应场前段混入、除尘器前后插入、脱硝装置前后混入、催化装置前后混入、水洗装置前后通入、过滤装置前后混入、消音装置前后混入、尾气管道内发生混入、吸附装置外置混入和凝露装置前后混入中至少一种。
119.本发明提供的示例119:包括示例110所述的尾气臭氧净化方法,其中,臭氧流股与尾气流股混合反应的反应场包括管道和/或反应器。
120.本发明提供的示例120:包括示例110至119任一项所述的尾气臭氧净化方法,其中,所述反应场包括排气管、蓄热体装置或催化器。
121.本发明提供的示例121:包括示例120所述的尾气臭氧净化方法尾气臭氧净化方法,其中,还包括如下技术特征中的至少一项:
1)管道的管段通径为100-200毫米;
2)管道的长度大于管径0.1倍;
3)所述反应器选自如下至少一种:
反应器一:所述反应器具有反应腔室,尾气与臭氧在所述反应腔室混合并反应;
反应器二:所述反应器包括若干蜂窝状腔体,用于提供尾气与臭氧混合并反应的空间;所述蜂窝状腔体内之间设有间隙,用于通入冷态介质,控制尾气与臭氧的反应温度;
反应器三:所述反应器包括若干载体单元,所述载体单元提供反应场地;
反应器四:所述反应器包括催化剂单元,所述催化剂单元用于促进尾气的氧化反应;
4)所述反应场设有臭氧进口,所述臭氧进口选自喷口、喷格栅、喷嘴、旋流喷嘴、设有文丘里管的喷口中的至少一种;
5)所述反应场设有臭氧进口,所述臭氧通过所述臭氧进口进入反应场与尾气进行接触,臭氧进口的设置形成如下方向中至少一种:与尾气流动的方向相反、与尾气流动的方向垂直、与尾气流动的方向相切、插入尾气流动方向、多个方向与尾气进行接触。
122.本发明提供的示例122:包括示例110至121任一项所述的尾气臭氧净化方法,其中,所述臭氧流股由存储臭氧单元和/或臭氧发生器提供。
123.本发明提供的示例123:包括示例122所述的尾气臭氧净化方法,其中,所述臭氧发生器包括延面放电臭氧发生器、工频电弧臭氧发生器、高频感应臭氧发生器、低气压臭氧发生器、紫外线臭氧发生器、电解液臭氧发生器、化学药剂臭氧发生器和射线辐照粒子发生器中的一种或多种的组合。
124.本发明提供的示例124:包括示例122所述的尾气臭氧净化方法,其中,所述臭氧流股提供方法:在电场和氧化催化键裂解选择性催化剂作用下,含有氧气的气体产生臭氧,其中形成电场的电极上负载氧化催化键裂解选择性催化剂。
125.本发明提供的示例125:包括示例124所述的尾气臭氧净化方法,其中,所述电极包括高压电极或设有阻挡介质层的电极,当所述电极包括高压电极时,所述氧化催化键裂解选择性催化剂负载于所述高压电极表面上,当所述电极包括阻挡介质层的高压电极时,所述氧化催化键裂解选择性催化剂负载于阻挡介质层的表面上。
126.本发明提供的示例126:包括示例124所述的尾气臭氧净化方法,其中,当所述电极包括高压电极时,所述氧化催化键裂解选择性催化剂的厚度为1~3mm;当所述电极包括阻挡介质层的高压电极时,所述氧化催化键裂解选择性催化剂的负载量包括阻挡介质层的1~10wt%。
127.本发明提供的示例127:包括示例124至126任一项所述的尾气臭氧净化方法,其中,所述氧化催化键裂解选择性催化剂包括如下重量百分比的各组分:
活性组分5~15%;
涂层85~95%;
其中,所述活性组分选自金属M和金属元素M的化合物中的至少一种,金属元素M选自碱土金属元素、过渡金属元素、第四主族金属元素、贵金属元素和镧系稀土元素中的至少一种;
所述涂层选自氧化铝、氧化铈、氧化锆、氧化锰、金属复合氧化物、多孔材料和层状材料中的至少一种,所述金属复合氧化物包括铝、铈、锆和锰中一种或多种金属的复合氧化物。
128.本发明提供的示例128:包括示例127所述的尾气臭氧净化方法,其中,所述碱土金属元素选自镁、锶和钙中的至少一种。
129.本发明提供的示例129:包括示例127所述的尾气臭氧净化方法,其中,所述过渡金属元素选自钛、锰、锌、铜、铁、镍、钴、钇和锆中的至少一种。
130.本发明提供的示例130:包括示例127所述的尾气臭氧净化方法,其中,所述第四主族金属元素为锡。
131.本发明提供的示例131:包括示例127所述的尾气臭氧净化方法,其中,所述贵金属元素选自铂、铑、钯、金、银和铱中的至少一种。
132.本发明提供的示例132:包括示例127所述的尾气臭氧净化方法,其中,所述镧系稀土元素选自镧、铈、镨和钐中的至少一种。
133.本发明提供的示例133:包括示例127所述的尾气臭氧净化方法,其中,所述金属元素M的化合物选自氧化物、硫化物、硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐,以及钙钛矿中的至少一种。
134.本发明提供的示例134:包括示例127所述的尾气臭氧净化方法,其中,所述多孔材料选自分子筛、硅藻土、沸石和纳米碳管中的至少一种。
135.本发明提供的示例135:包括示例127所述的尾气臭氧净化方法,其中,所述层状材料选自石墨烯和石墨中的至少一种。
136.本发明提供的示例136:包括示例124至126任一项所述的尾气臭氧净化方法,其中,所述电极通过浸渍和/或喷涂的方法负载氧双催化键裂解选择性催化剂。
137.本发明提供的示例137:包括示例136所述的尾气臭氧净化方法,其中,包括如下步骤:
1)按照催化剂组成配比,将涂层原料的浆料负载于高压电极表面上或阻挡介质层的表面上,干燥,煅烧,得到负载涂层的高压电极或阻挡介质层;
2)按照催化剂组成配比,将含金属元素M的原料溶液或浆料负载到步骤1)得到涂层上,干燥,煅烧,当涂层负载于阻挡介质层的表面上时,煅烧后在阻挡介质层相对于负载涂层的另一面设置高压电极,即得所述臭氧发生器用电极;或者,按照催化剂组成配比,将含金属元素M的原料溶液或浆料负载到步骤1)得到涂层上,干燥,煅烧和后处理,当涂层负载于阻挡介质层的表面上时,后处理后在阻挡介质层相对于负载涂层的另一面设置高压电极,即得所述臭氧发生器用电极;
其中,通过对煅烧温度和气氛,以及后处理实现对电极用催化剂中活性组分形态的控制。
138.本发明提供的示例138:包括示例136所述的尾气臭氧净化方法,其中,包括如下步骤:
1)按照催化剂组成配比,将含金属元素M的原料溶液或浆料负载涂层原料上,干燥,煅烧,得到负载有活性组份的涂层材料;
2)按照催化剂组成配比,将步骤1)得到的负载有活性组份的涂层材料制成浆料,负载在高压电极表面上或阻挡介质层的表面上,干燥,煅烧,当涂层负载在阻挡介质层的表面上时,煅烧后在阻挡介质层相对于负载涂层的另一面设置高压电极,即得所述臭氧发生器用电极;或者,按照催化剂组成配比,将步骤1)得到的负载有活性组份的涂层材料制成浆料,负载在高压电极表面上或阻挡介质层的表面上,干燥,煅烧和后处理,当涂层负载在阻挡介质层的表面上时,后处理后在阻挡介质层相对于负载涂层的另一面设置高压电极,即得所述臭氧发生器用电极;
其中,通过对煅烧温度和气氛,以及后处理实现对电极用催化剂中活性组分形态的控制。
139.本发明提供的示例139:包括示例110至138任一项所述的尾气臭氧净化方法,其中,包括:控制臭氧流股的臭氧量以致有效氧化尾气中待处理的气体组分。
140.本发明提供的示例140:包括示例110至139任一项所述的尾气臭氧净化方法,其中,控制臭氧流股的臭氧量达到如下脱除效率:
氮氧化物脱除效率:60~99.97%;
CO脱除效率:1~50%;
挥发性有机化合物脱除效率:60~99.97%。
141.本发明提供的示例141:包括示例139或140所述的尾气臭氧净化方法,其中,包括:检测臭氧处理前尾气组分含量。
142.本发明提供的示例142:包括示例139至141任一项所述的尾气臭氧净化方法,其中,根据所述臭氧处理前尾气组分含量控制混合反应所需臭氧量。
143.本发明提供的示例143:包括示例141或142所述的尾气臭氧净化方法,其中,检测臭氧处理前尾气组分含量选自以下至少一个:
检测臭氧处理前尾气中挥发性有机化合物含量;
检测臭氧处理前尾气中CO含量;
检测臭氧处理前尾气中氮氧化物含量。
144.本发明提供的示例144:包括示例143所述的尾气臭氧净化方法,其中,根据至少一个检测臭氧处理前尾气组分含量的输出值控制混合反应所需臭氧量。
145.本发明提供的示例145:包括示例139至144任一项所述的尾气臭氧净化方法,其中,按照预设的数学模型控制混合反应所需臭氧量。
146.本发明提供的示例146:包括示例139至145任一项所述的尾气臭氧净化方法,其中,按照理论估计值控制混合反应所需臭氧量。
147.本发明提供的示例147:包括示例146所述的于尾气臭氧净化方法,其中,所述理论估计值为:臭氧通入量与尾气中待处理物的摩尔比为2~10。
148.本发明提供的示例148:包括示例139至147任一项所述的尾气臭氧净化方法,其中,包括:检测臭氧处理后尾气组分含量。
149.本发明提供的示例149:包括示例139至148任一项所述的尾气臭氧净化方法,其中,根据所述臭氧处理后尾气组分含量控制混合反应所需臭氧量。
150.本发明提供的示例150:包括示例148或149所述的尾气臭氧净化方法,其中,检测臭氧处理后尾气组分含量选自以下至少一个:
检测臭氧处理后尾气中臭氧含量;
检测臭氧处理后尾气中挥发性有机化合物含量;
检测臭氧处理后尾气中CO含量;
检测臭氧处理后尾气中氮氧化物含量。
151.本发明提供的示例151:包括示例150所述的尾气臭氧净化方法,其中,根据至少一个检测臭氧处理后尾气组分含量的输出值控制臭氧量。
152.本发明提供的示例152:包括示例110至151任一项所述的尾气臭氧净化方法,其中,所述尾气臭氧净化方法还包括如下步骤:脱除臭氧流股与尾气流股混合反应产物中的硝酸。
153.本发明提供的示例153:包括示例152所述的尾气臭氧净化方法,其中,使带硝酸雾的气体流经第一电极;
当带硝酸雾的气体流经第一电极时,第一电极使气体中的硝酸雾带电,第二电极给带电的硝酸雾施加吸引力,使硝酸雾向第二电极移动,直至硝酸雾附着在第二电极上。
154.本发明提供的示例154:包括示例153所述尾气臭氧净化方法,其中,第一电极将电子导入硝酸雾,电子在位于第一电极和第二电极之间的雾滴之间进行传递,使更多雾滴带电。
155.本发明提供的示例155:包括示例153或154所述尾气臭氧净化方法,其中,第一电极和第二电极之间通过硝酸雾传导电子、并形成电流。
156.本发明提供的示例156:包括示例153-155任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,第一电极通过与硝酸雾接触的方式使硝酸雾带电。
157.本发明提供的示例157:包括示例153-156任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,第一电极通过能量波动的方式使硝酸雾带电。
158.本发明提供的示例158:包括示例153-157任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,附着在第二电极上的硝酸雾形成水滴,第二电极上的水滴流入收集槽中。
159.本发明提供的示例159:包括示例158所述尾气臭氧净化方法,其中,第二电极上的水滴在重力作用下流入收集槽。
160.本发明提供的示例160:包括示例158或159所述尾气臭氧净化方法,其中,气体流动时,将吹动水滴流入收集槽中。
161.本发明提供的示例161:包括示例153-160任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,所述第一电极为固体、液体、气体分子团、等离子体、导电混合态物质、生物体自然混合导电物质、或物体人工加工形成导电物质中的一种或多种形态的组合。
162.本发明提供的示例162:包括示例153-161任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,所述第一电极为固态金属、石墨、或304钢。
163.本发明提供的示例163:包括示例153-162任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,所述第一电极呈点状、线状、网状、孔板状、板状、针棒状、球笼状、盒状、管状、自然形态物质、或加工形态物质。
164.本发明提供的示例164:包括示例153-163任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,所述第一电极上设有前通孔。
165.本发明提供的示例165:包括示例164所述尾气臭氧净化方法,其中,所述前通孔的形状为多角形、圆形、椭圆形、正方形、长方形、梯形、或菱形。
166.本发明提供的示例166:包括示例164或165所述尾气臭氧净化方法,其中,所述前通孔的孔径为0.1-3毫米。
167.本发明提供的示例167:包括示例153-166中任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,所述第二电极呈多层网状、网状、孔板状、管状、桶状、球笼状、盒状、板状、颗粒堆积层状、折弯板状、或面板状。
168.本发明提供的示例168:包括示例153至167任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,所述第二电极上设有后通孔。
169.本发明提供的示例169:包括示例168所述尾气臭氧净化方法,其中,所述后通孔呈多角形、圆形、椭圆形、正方形、长方形、梯形、或菱形。
170.本发明提供的示例170:包括示例168或169所述尾气臭氧净化方法,其中,所述后通孔的孔径为0.1-3毫米。
171.本发明提供的示例171:包括示例153至170任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,所述第二电极由导电物质制成。
172.本发明提供的示例172:包括示例153至171任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,所述第二电极的表面具有导电物质。
173.本发明提供的示例173:包括示例153至172任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,所述第一电极和第二电极之间具有电凝电场,所述电凝电场为点面电场、线面电场、网面电场、点桶电场、线桶电场、或网桶电场中的一种或多种电场的组合。
174.本发明提供的示例174:包括示例153至173任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,所述第一电极呈线状,所述第二电极呈面状。
175.本发明提供的示例175:包括示例153至174任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,所述第一电极垂直于第二电极。
176.本发明提供的示例176:包括示例153至175任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,所述第一电极与第二电极相平行。
177.本发明提供的示例177:包括示例153至176任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,所述第一电极呈曲线状或圆弧状。
178.本发明提供的示例178:包括示例153至177任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,所述第一电极和第二电极均呈面状,且所述第一电极与第二电极相平行。
179.本发明提供的示例179:包括示例153至178任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,所述第一电极采用金属丝网。
180.本发明提供的示例180:包括示例153至179任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,所述第一电极呈平面状或球面状。
181.本发明提供的示例181:包括示例153至180任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,所述第二电极呈曲面状或球面状。
182.本发明提供的示例182:包括示例153至181任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,所述第一电极呈点状、线状、或网状,所述第二电极呈桶状,所述第一电极位于第二电极的内部,且所述第一电极位于第二电极的中心对称轴上。
183.本发明提供的示例183:包括示例153至182任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,所述第一电极与电源的一个电极电性连接,所述第二电极与电源的另一个电极电性连接。
184.本发明提供的示例184:包括示例153至183任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,所述第一电极与电源的阴极电性连接,所述第二电极与电源的阳极电性连接。
185.本发明提供的示例185:包括示例183或184所述尾气臭氧净化方法,其中,所述电源的电压为5-50KV。
186.本发明提供的示例186:包括示例183至185任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,所述电源的电压小于起始起晕电压。
187.本发明提供的示例187:包括示例183至186任一顶所述尾气臭氧净化方法,其中,所述电源的电压为0.1kv-2kv/mm。
188.本发明提供的示例188:包括示例183至187任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,所述电源的电压波形为直流波形、正弦波、或调制波形。
189.本发明提供的示例189:包括示例183至188任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,所述电源为交流电源,所述电源的变频脉冲范围为0.1Hz~5GHz。
190.本发明提供的示例190:包括示例153至189任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,所述第一电极和第二电极均沿左右方向延伸,所述第一电极的左端位于第二电极的左端的左方。
191.本发明提供的示例191:包括示例153至190任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,所述第二电极有两个,所述第一电极位于两个第二电极之间。
192.本发明提供的示例192:包括示例153至191任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,所述第一电极和第二电极之间的距离为5-50毫米。
193.本发明提供的示例193:包括示例153至192任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,所述第一电极和第二电极构成吸附单元,且所述吸附单元有多个。
194.本发明提供的示例194:包括示例193所述尾气臭氧净化方法,其中,全部吸附单元沿左右方向、前后方向、斜向、或螺旋方向中的一个方向或多个方向上进行分布。
195.本发明提供的示例195:包括示例153至194任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,所述第一电极安装在电凝壳体中,所述电凝壳体具有电凝进口和电凝出口。
196.本发明提供的示例196:包括示例195所述尾气臭氧净化方法,其中,所述电凝进口呈圆形,且所述电凝进口的直径为300~1000mm、或500mm。
197.本发明提供的示例197:包括示例195或196所述尾气臭氧净化方法,其中,所述电凝出口呈圆形,且所述电凝出口的直径为300~1000mm、或500mm。
198.本发明提供的示例198:包括示例195至197任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,所述电凝壳体包括由电凝进口至电凝出口方向依次分布的第一壳体部、第二壳体部、及第三壳体部,所述电凝进口位于第一壳体部的一端,所述电凝出口位于第三壳体部的一端。
199.本发明提供的示例199:包括示例198所述尾气臭氧净化方法,其中,所述第一壳体部的轮廓大小由电凝进口至电凝出口方向逐渐增大。
200.本发明提供的示例200:包括示例198或199所述尾气臭氧净化方法,其中,所述第一壳体部呈直管状。
201.本发明提供的示例201:包括示例198至200任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,所述第二壳体部呈直管状,且所述第一电极和第二电极安装在第二壳体部中。
202.本发明提供的示例202:包括示例198至201任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,所述第三壳体部的轮廓大小由电凝进口至电凝出口方向逐渐减小。
203.本发明提供的示例203:包括示例198至202任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,所述第一壳体部、第二壳体部、及第三壳体部的截面均呈矩形。
204.本发明提供的示例204:包括示例195至203任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,所述电凝壳体的材质为不锈钢、铝合金、铁合金、布、海绵、分子筛、活性炭、泡沫铁、或泡沫碳化硅。
205.本发明提供的示例205:包括示例153至204任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,所述第一电极通过电凝绝缘件与电凝壳体相连接。
206.本发明提供的示例206:包括示例205所述尾气臭氧净化方法,其中,所述电凝绝缘件的材质为绝缘云母。
207.本发明提供的示例207:包括示例205或206所述尾气臭氧净化方法,其中,所述电凝绝缘件呈柱状、或塔状。
208.本发明提供的示例208:包括示例153至207任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,所述第一电极上设有呈圆柱形的前连接部,且所述前连接部与电凝绝缘件固接。
209.本发明提供的示例209:包括示例153至208任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,所述第二电极上设有呈圆柱形的后连接部,且所述后连接部与电凝绝缘件固接。
210.本发明提供的示例210:包括示例153至209任一项所述尾气臭氧净化方法,其中,所述第一电极位于电凝流道中;带硝酸雾的气体沿电凝流道流动,并流经第一电极;所述第一电极的截面面积与电凝流道的截面面积比为99%~10%、或90~10%、或80~20%、或70~30%、或60~40%、或50%。
211.本发明提供的示例211:包括示例152至210任一项所述的尾气臭氧净化方法,其中,脱除臭氧流股与尾气流股混合反应产物中的硝酸的方法:将臭氧流股与尾气流股混合反应产物进行冷凝。
212.本发明提供的示例212:包括示例152至211任一项所述的尾气臭氧净化方法,其中,脱除臭氧流股与尾气流股混合反应产物中的硝酸的方法:将臭氧流股与尾气流股混合反应产物进行淋洗。
213.本发明提供的示例213:包括示例212所述的尾气臭氧净化方法,其中,脱除臭氧流股与尾气流股混合反应产物中的硝酸的方法还包括:向臭氧流股与尾气流股混合反应产物提供淋洗液。
214.本发明提供的示例214:包括示例213所述的于尾气臭氧净化方法,其中,所述淋洗液为水和/或碱。
215.本发明提供的示例215:包括示例152至214任一项所述的尾气臭氧净化方法,其中,脱除臭氧流股与尾气流股混合反应产物中的硝酸的方法还包括:存储尾气中脱除的硝酸水溶液和/或硝酸盐水溶液。
216.本发明提供的示例216:包括示例215所述的尾气臭氧净化方法,其中,当存储有硝酸水溶液时,加入碱液,与硝酸形成硝酸盐。
217.本发明提供的示例217:包括示例110至216任一项所述的尾气臭氧净化方法,其中,所述尾气臭氧净化方法还包括如下步骤:对脱除硝酸的尾气进行臭氧消解。
218.本发明提供的示例218:包括示例217所述的尾气臭氧净化方法,其中,所述臭氧消解选自紫外线消解和催化消解中的至少一种。
219.本发明提供的示例219:包括示例110至218任一项所述的尾气臭氧净化方法,其中,所述尾气臭氧净化方法还包括如下步骤:第一次脱除尾气中氮氧化物;第一次脱除氮氧化物后的尾气流股与臭氧流股混合反应,或者,在第一次脱除尾气中氮氧化物前先与臭氧流股混合反应。
220.本发明提供的示例220:包括示例219所述的尾气臭氧净化方法,其中,所述第一次脱除尾气中氮氧化物选自非催化还原方法、选择性催化还原方法、非选择性催化还原方法和电子束脱硝方法等中的至少一种。
附图说明
图1为发动机尾气臭氧净化系统的示意图。
图2为本发明臭氧发生器用电极的示意图一。
图3为本发明臭氧发生器用电极的示意图二。
图4为现有技术中放电式臭氧发生器结构原理图。
图5显示为本发明实施例1发动机尾气臭氧净化系统的示意图。
图6显示为本发明实施例1发动机尾气臭氧净化系统中反应场的俯视图。
图7显示为本发明臭氧量控制装置的示意图。
图8为本发明实施例9中电凝装置的结构示意图。
图9为本发明实施例9中电凝装置的左视图。
图10为本发明实施例9中电凝装置的立体图。
图11为本发明实施例10中电凝装置的结构示意图。
图12为本发明实施例10中电凝装置的俯视图。
图13为本发明实施例11中电凝装置的结构示意图。
图14为本发明实施例12中电凝装置的结构示意图。
图15为本发明实施例13中电凝装置的结构示意图。
图16为本发明实施例14中电凝装置的结构示意图。
图17为本发明实施例15中电凝装置的结构示意图。
图18为本发明实施例16中电凝装置的结构示意图。
图19为本发明实施例17中电凝装置的结构示意图。
图20为本发明实施例18中电凝装置的结构示意图。
图21为本发明实施例19中电凝装置的结构示意图。
图22为本发明实施例20中电凝装置的结构示意图。
图23为本发明实施例21中电凝装置的结构示意图。
图24为本发明实施例22中电凝装置的结构示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知,本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本发明可实施的范畴。
于本发明一实施例中,所述发动机尾气臭氧净化系统包括反应场,用于将臭氧流股与尾气流股混合反应。例如:处理汽车发动机210的尾气,利用尾气中的水以及尾气管道220,产生氧化反应,将尾气中的有机挥发份氧化为二氧化碳和水;硫、硝等无害化收集。所述尾气臭氧净化系统还可以包括外置的臭氧发生器230,通过臭氧输送管240给尾气管道220提供臭氧,如图1所示,图中箭头方向为尾气流动方向。
臭氧流股与尾气流股的摩尔比可为2~10,如5~6、5.5~6.5、5~7、4.5~7.5、4~8、3.5~8.5、3~9、2.5~9.5、2~10。
本发明一实施例可以采用不同方式获得臭氧。比如,延面放电产生臭氧为管式、板式放电部件和交流高压电源组成,利用静电吸附粉尘、除水、富氧后的空气进入放电通道,空气氧被电离产生臭氧、高能离子、高能粒子,通过正压或负压通入反应场如尾气通道中。使用管式延面放电结构,放电管内和外层放电管外都通入一冷却液,在管内电极和外管导体间形成电极,电极间通入18kHz、10kV高压交流电,外管内壁和内管外壁面产生高能电离,氧气被电离,产生臭氧。臭氧使用正压送入反应场如尾气通道。臭氧流股与尾气流股的摩尔比为2时,VOCs去除率50%;臭氧流股与尾气流股的摩尔比为5时,VOCs去除率95%以上,然后氮氧化合物气体浓度下降,氮氧化合物去除率90%;臭氧流股与尾气流股的摩尔比大于10时,VOCs去除率99%以上,然后氮氧化合物气体浓度下降,氮氧化合物去除率99%。电耗增加到30w/克。
紫外线灯管产生臭氧为气体放电产生11-195纳米波长紫外线,直接辐照灯管周围空气,产生生臭氧、高能离子、高能粒子,通过正压或负压通入反应场如尾气通道中。使用172纳米波长和185纳米波长紫外放电管,通过点亮灯管,在灯管外壁的气体中氧气被电离,产生大量氧离子,结合为臭氧。通过正压送入反应场如尾气通道。使用185纳米紫外线臭氧流股与尾气流股的摩尔比为2时,VOCs去除率40%;185纳米紫外线臭氧流股与尾气流股的摩尔比为5时,VOCs去除率85%以上,然后氮氧化合物气体浓度下降,氮氧化合物去除率70%;185纳米紫外线臭氧流股与尾气流股的摩尔比大于10时,VOCs去除率95%以上,然后氮氧化合物气体浓度下降,氮氧化合物去除率95%。电耗25w/克。
使用172纳米紫外线臭氧流股与尾气流股的摩尔比为2时,VOCs去除率45%;172纳米紫外线臭氧流股与尾气流股的的摩尔比为5时,VOCs去除率89%以上,然后氮氧化合物气体浓度下降,氮氧化合物去除率75%;172纳米紫外线臭氧流股与尾气流股的的摩尔比大于10时,VOCs去除率97%以上,然后氮氧化合物气体浓度下降,氮氧化合物去除率95%。电耗22w/克。
于本发明一实施例中,所述反应场包括管道和/或反应器。
于本发明一实施例中,所述反应场还包括如下技术特征中的至少一项:
6)管道直径为100-200毫米;
7)管道长度大于管道直径0.1倍;
8)所述反应器选自如下至少一种:
反应器一:所述反应器具有反应腔室,尾气与臭氧在所述反应腔室混合并反应;
反应器二:所述反应器包括若干蜂窝状腔体,用于提供尾气与臭氧混合并反应的空间;所述蜂窝状腔体内之间设有间隙,用于通入冷态介质,控制尾气与臭氧的反应温度;
反应器三:所述反应器包括若干载体单元,所述载体单元提供反应场地(例如蜂窝结构的介孔陶瓷体载体),没有载体单元时为气相中反应,有载体单元时则为界面反应,加快反应时间;
反应器四:所述反应器包括催化剂单元,所述催化剂单元用于促进尾气的氧化反应;
9)所述反应场设有臭氧进口,所述臭氧进口选自喷口、喷格栅、喷嘴、旋流喷嘴、设有文丘里管的喷口中的至少一种;设有文丘里管的喷口:所述文丘里管设于喷口中,采用文丘里原理混入臭氧;
10)所述反应场设有臭氧进口,所述臭氧通过所述臭氧进口进入反应场与尾气进行接触,臭氧进口的设置形成如下方向中至少一种:与尾气流动的方向相反、与尾气流动的方向垂直、与尾气流动的方向相切、插入尾气流动方向、多个方向与尾气进行接触;所述与尾气流动的方向相反即为反方向进入,增加反应时间,减少体积;所述与尾气流动的方向垂直,使用文氏效应;与尾气流动的方向相切,便于混合;插入尾气流动方向,克服漩涡流;多个方向,克服重力。
于本发明一实施例中,所述反应场包括排气管、蓄热体装置或催化器,臭氧可对蓄热体、催化剂、陶瓷体清洁再生。
于本发明一实施例中,所述反应场的温度为-50~200℃,可以为60~70℃,50~80℃、40~90℃、30~100℃、20~110℃、10~120℃、0~130℃、-10~140℃、-20~150℃、-30~160℃、-40~170℃、-50~180℃、-180~190℃或190~200℃。
于本发明一实施例中,所述反应场的温度为60~70℃。
于本发明一实施例中,所述发动机尾气臭氧净化系统还包括臭氧源,用于提供臭氧流股。所述臭氧流股可以为臭氧发生器即时生成也可以为存储的臭氧。所述反应场可以与臭氧源流体连通,臭氧源所提供的臭氧流股可以被引入反应场中,从而可以与尾气流股混合,使尾气流股经受氧化处理。
于本发明一实施例中,所述臭氧源包括存储臭氧单元和/或臭氧发生器。所述臭氧源可以包括臭氧引入管道,还可以包括臭氧发生器,所述臭氧发生器可以是包括但不限于电弧臭氧发生器即延面放电臭氧发生器、工频电弧臭氧发生器、高频感应臭氧发生器、低气压臭氧发生器、紫外线臭氧发生器、电解液臭氧发生器、化学药剂臭氧发生器、射线辐照粒子发生器等中的一种或多种的组合。
于本发明一实施例中,所述臭氧发生器包括延面放电臭氧发生器、工频电弧臭氧发生器、高频感应臭氧发生器、低气压臭氧发生器、紫外线臭氧发生器、电解液臭氧发生器、化学药剂臭氧发生器和射线辐照粒子发生器中的一种或多种的组合。
于本发明一实施例中,所述臭氧发生器包括电极,所述电极上设有催化剂层,所述催化剂层包括氧化催化键裂解选择性催化剂层。
于本发明一实施例中,所述电极包括高压电极或设有阻挡介质层的高压电极,当所述电极包括高压电极时,所述氧化催化键裂解选择性催化剂层250设于所述高压电极260表面上(如图2所示),当所述电极包括阻挡介质层270的高压电极260时,所述氧化催化键裂解选择性催化剂层250设于阻挡介质层270的表面上(如图3所示)。
高压电极是指电压高于500V的直流或交流电极。电极是指用做导电介质(固体、气体、真空或电解质溶液)中输入或导出电流的极板。输入电流的一极叫阳极或正极,放出电流的一极叫阴极或负极。
放电式臭氧产生机理主要为物理(电学)方法。放电式臭氧发器也有很多类型,但其基本原理就是利用高电压产生电场,再利用电场的电能削弱乃至打断氧气的双键,生成臭氧。现有的放电式臭氧发生器结构原理图如图4所示,该放电式臭氧发生器包括高压交流电源280、高压电极260、阻挡介质层270、气隙290、地极291。在高压电场作用下,气隙290中的氧气分子的双氧键被电能打断,产生臭氧。但利用电场能量产生臭氧是有极限的,目前行业标准要求每kg臭氧的电耗不超过8kWh,行业平均水平7.5kWh左右。
于本发明一实施例中,所述阻挡介质层选自陶瓷板、陶瓷管、石英玻璃板、石英板和石英管中的至少一种。所述陶瓷板、陶瓷管可以为氧化铝、氧化锆、氧化硅等氧化物或其复合氧化物的陶瓷板、陶瓷管。
于本发明一实施例中,当所述电极包括高压电极时,所述氧化催化键裂解选择性催化剂层的厚度为1~3mm,该氧化催化键裂解选择性催化剂层兼作阻挡介质,如1~1.5mm或1.5~3mm;当所述电极包括阻挡介质层的高压电极时,所述氧化催化键裂解选择性催化剂层的负载量包括阻挡介质层的1~12wt%,如1~5wt%或5~12wt%。
于本发明一实施例中,所述氧化催化键裂解选择性催化剂层包括如下重量百分比的各组分:
活性组分5~15%,如5~8%、8~10%、10~12%、12~14%或14~15%;
涂层85~95%,如85~86%、86~88%、88~90%、90~92%或92~95%;
其中,所述活性组分选自金属M和金属元素M的化合物中的至少一种,金属元素M选自碱土金属元素、过渡金属元素、第四主族金属元素、贵金属元素和镧系稀土元素中的至少一种;
所述涂层选自氧化铝、氧化铈、氧化锆、氧化锰、金属复合氧化物、多孔材料和层状材料中的至少一种,所述金属复合氧化物包括铝、铈、锆和锰中一种或多种金属的复合氧化物。
于本发明一实施例中,所述碱土金属元素选自镁、锶和钙中的至少一种。
于本发明一实施例中,所述过渡金属元素选自钛、锰、锌、铜、铁、镍、钴、钇和锆中的至少一种。
于本发明一实施例中,所述第四主族金属元素为锡。
于本发明一实施例中,所述贵金属元素选自铂、铑、钯、金、银和铱中的至少一种。
于本发明一实施例中,所述镧系稀土元素选自镧、铈、镨和钐中的至少一种。
于本发明一实施例中,所述金属元素M的化合物选自氧化物、硫化物、硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐,以及钙钛矿中的至少一种。
于本发明一实施例中,所述多孔材料选自分子筛、硅藻土、沸石和纳米碳管中的至少一种。多孔材料孔隙率为60%以上,如60~80%,比表面积为300-500平方米/克,平均孔径为10-100纳米。
于本发明一实施例中,所述层状材料选自石墨烯和石墨中的至少一种。
所述氧化催化键裂解选择性催化剂层将化学和物理方法相结合,降低、削弱甚至直接打断双氧键,充分发挥和利用电场和催化的协同作用,达到大幅度提高臭氧产生速率和产生量的目的,以本发明的臭氧发生器与现有的放电式臭氧发生器相比,同样条件臭氧产生量提高10~30%、产生速率提高10~20%。
于本发明一实施例中,所述发动机尾气臭氧净化系统还包括臭氧量控制装置,用于控制臭氧量以致有效氧化尾气中待处理的气体组分,所述臭氧量控制装置包括控制单元。
于本发明一实施例中,所述臭氧量控制装置还包括臭氧处理前尾气组分检测单元,用于检测臭氧处理前尾气组分含量。
于本发明一实施例中,所述控制单元根据所述臭氧处理前尾气组分含量控制混合反应所需臭氧量。
于本发明一实施例中,所述臭氧处理前尾气组分检测单元选自以下检测单元中至少一个:
第一挥发性有机化合物检测单元,用于检测臭氧处理前尾气中挥发性有机化合物含量,如挥发性有机化合物传感器等;
第一CO检测单元,用于检测臭氧处理前尾气中CO含量,如CO传感器等;
第一氮氧化物检测单元,用于检测臭氧处理前尾气中氮氧化物含量,如氮氧化物(NOx)传感器等。
于本发明一实施例中,所述控制单元根据至少一个所述臭氧处理前尾气组分检测单元的输出值控制混合反应所需臭氧量。
于本发明一实施例中,所述控制单元用于按照预设的数学模型控制混合反应所需臭氧量。所述预设的数学模型与臭氧处理前尾气组分含量相关,通过上述含量及尾气组分与臭氧的反应摩尔比来确定混合反应所需臭氧量,确定混合反应所需臭氧量时可增加臭氧量,使臭氧过量。
于本发明一实施例中,所述控制单元用于按照理论估计值控制混合反应所需臭氧量。
于本发明一实施例中,所述理论估计值为:臭氧通入量与尾气中待处理物的摩尔比为2~10。例如:13L柴油发动机可控制臭氧通入量为300~500g;2L汽油发动机可控制臭氧通入量为5~20g。
于本发明一实施例中,所述臭氧量控制装置包括臭氧处理后尾气组分检测单元,用于检测臭氧处理后尾气组分含量。
于本发明一实施例中,所述控制单元根据所述臭氧处理后尾气组分含量控制混合反应所需臭氧量。
于本发明一实施例中,所述臭氧处理后尾气组分检测单元选自以下检测单元中至少一个:
第一臭氧检测单元,用于检测臭氧处理后尾气中臭氧含量;
第二挥发性有机化合物检测单元,用于检测臭氧处理后尾气中挥发性有机化合物含量;
第二CO检测单元,用于检测臭氧处理后尾气中CO含量;
第二氮氧化物检测单元,用于检测臭氧处理后尾气中氮氧化物含量。
于本发明一实施例中,所述控制单元根据至少一个所述臭氧处理后尾气组分检测单元的输出值控制臭氧量。
于本发明一实施例中,所述发动机尾气臭氧净化系统还包括脱硝装置,用于脱除臭氧流股与尾气流股混合反应产物中的硝酸。
于本发明一实施例中,所述脱硝装置包括电凝装置,所述电凝装置包括:电凝流道、位于电凝流道中的第一电极、及第二电极。
于本发明一实施例中,所述脱硝装置包括冷凝单元,用于将臭氧处理后的尾气进行冷凝,实现气液分离。
于本发明一实施例中,所述脱硝装置包括淋洗单元,用于将臭氧处理后的尾气进行淋洗,例如:水和/或碱进行淋洗。
于本发明一实施例中,所述脱硝装置还包括淋洗液单元,用于向所述淋洗单元提供淋洗液。
于本发明一实施例中,所述淋洗液单元中淋洗液包括水和/或碱。
于本发明一实施例中,所述脱硝装置还包括脱硝液收集单元,用于存储尾气中脱除的硝酸水溶液和/或硝酸盐水溶液。
于本发明一实施例中,当所述脱硝液收集单元中存储有硝酸水溶液时,所述脱硝液收集单元设有碱液加入单元,用于与硝酸形成硝酸盐。
于本发明一实施例中,所述发动机尾气臭氧净化系统还包括臭氧消解器,用于消解经反应场处理后的尾气中的臭氧。所述臭氧消解器可以通过紫外线,催化等方式进行臭氧消解。
于本发明一实施例中,所述臭氧消解器选自紫外线臭氧消解器和催化臭氧消解器中的至少一种。
于本发明一实施例中,所述发动机尾气臭氧净化系统还包括第一脱硝装置,用于脱除尾气中氮氧化物;所述反应场用于将经所述第一脱硝装置处理后的尾气与臭氧流股混合反应,或者,用于将尾气在经所述第一脱硝装置处理前先与臭氧流股混合反应。
所述第一脱硝装置可以为现有技术中实现脱硝的装置,例如:非催化还原装置(如氨气脱硝)、选择性催化还原装置(SCR:氨气加催化剂脱硝)、非选择性催化还原装置(SNCR)和电子束脱硝装置等中的至少一种。所述第一脱硝装置处理后发动机尾气中氮氧化物(NOx)含量不达标,在所述第一脱硝装置处理后或者处理前的尾气与臭氧流股混合反应可达到最新标准。
于本发明一实施例中,所述第一脱硝装置选自非催化还原装置、选择性催化还原装置、非选择性催化还原装置和电子束脱硝装置中的至少一种。
本领域技术人员基于现有技术认为:臭氧处理发动机尾气中氮氧化物NOX时,氮氧化物NOX被臭氧氧化成高价态氮氧化物如NO2、N2O5和NO3等,所述高价态氮氧化物还是气体,仍然不能从发动机尾气中脱除,即臭氧处理发动机尾气中氮氧化物NOX无效,但是,本申请人却发现臭氧和尾气中氮氧化物反应产生的高价态氮氧化物并不是最后的产物,高价态氮氧化物会和水反应产生硝酸,硝酸则更容易从发动机尾气中脱除,比如使用电凝和冷凝,该效果对所属技术领域的技术人员来说是预料不到的。该预料不到的技术效果是因为本领域技术人员没有认识到臭氧还会和发动机尾气中的VOC反应产生足够水和高价氮氧化物反应产生硝酸。
用臭氧来处理发动机尾气时,臭氧最优先与挥发性有机化合物VOC反应,被氧化成CO2和水,然后再与氮氧化合物NOX,被氧化成高价态氮氧化物如NO2、N2O5和NO3等,最后再与一氧化碳CO反应,被氧化成CO2,即反应优先顺序为挥发性有机化合物VOC>氮氧化合物NOX>一氧化碳CO,而且尾气中有足够的挥发性有机化合物VOC产生足够的水可以充分与高价态氮氧化物反应生成硝酸,因此,用臭氧来处理发动机尾气使得臭氧除NOX效果更好,该效果对所属技术领域的技术人员来说是预料不到的技术效果。
臭氧处理发动机尾气可达到如下脱除效果:氮氧化物NOX脱除效率:60~99.97%;一氧化碳CO脱除效率:1~50%;挥发性有机化合物VOC脱除效率:60~99.97%,对所属技术领域的技术人员来说是预料不到的技术效果。
所述高价态氮氧化物与挥发性有机化合物VOC被氧化得到的水反应得到的硝酸更易脱除且脱除得到的硝酸可回收利用,例如可以通过本发明的电凝装置脱除硝酸、也可以通过现有技术中脱除硝酸的方法例如碱洗脱除硝酸。本发明电凝装置包括第一电极和第二电极,含硝酸水雾流经第一电极时,含硝酸水雾将带电,第二电极给带电的含硝酸水雾施加吸引力,含硝酸水雾向第二电极移动,直至含硝酸水雾附着在第二电极上,然后再进行收集,本发明电凝装置对含硝酸水雾的收集能力更强、收集效率更高。
一种尾气臭氧净化方法,包括如下步骤:将臭氧流股与尾气流股混合反应。
于本发明一实施例中,所述尾气流股包括氮氧化物和挥发性有机化合物。所述尾气流股可以是发动机尾气,所述发动机通常是将燃料的化学能转化为机械能的装置,具体可以是内燃机等,更具体可以是如柴油发动机尾气等。所述尾气流股中氮氧化物(NOx)与臭氧流股混合反应,被氧化成高价态的氮氧化物如NO2、N2O5和NO3等。所述尾气流股中挥发性有机化合物(VOC)与臭氧流股混合反应,被氧化成CO2和水。所述高价态的氮氧化物与挥发性有机化合物(VOC)被氧化得到的水反应得到硝酸。经过上述反应,尾气流股中的氮氧化物(NOx)得以脱除,以硝酸的形态存在于废气中。
于本发明一实施例中,于尾气的低温段,臭氧流股与尾气流股的混合反应。
于本发明一实施例中,臭氧流股与尾气流股混合反应温度为-50~200℃,可以为60~70℃,50~80℃、40~90℃、30~100℃、20~110℃、10~120℃、0~130℃、-10~140℃、-20~150℃、-30~160℃、-40~170℃、-50~180℃、-180~190℃或190~200℃。
于本发明一实施例中,臭氧流股与尾气流股混合反应温度为60~70℃。
于本发明一实施例中,臭氧流股与尾气流股的混合方式选自文丘里混合、正压混合、插入混合、动力混合和流体混合中至少一种。
于本发明一实施例中,当臭氧流股与尾气流股的混合方式为正压混合时,臭氧进气的压力大于尾气的压力。当臭氧流股进气的压力小于尾气流股的排压时,可同时使用文丘里混合方式。
于本发明一实施例中,在臭氧流股与尾气流股混合反应前,提高尾气流股流速,采用文丘里原理混入臭氧流股。
于本发明一实施例中,臭氧流股与尾气流股混合方式选自尾气出口逆流通入、反应场前段混入、除尘器前后插入、脱硝装置前后混入、催化装置前后混入、水洗装置前后通入、过滤装置前后混入、消音装置前后混入、尾气管道内发生混入、吸附装置外置混入和凝露装置前后混入中至少一种。可设于发动机尾气的低温段,避免臭氧的消解。
于本发明一实施例中,臭氧流股与尾气流股混合反应的反应场包括管道和/或反应器。
于本发明一实施例中,所述反应场包括排气管、蓄热体装置或催化器。
于本发明一实施例中,还包括如下技术特征中的至少一项:
1)管道直径为100~200毫米;
2)管道长度大于管道直径0.1倍;
3)所述反应器选自如下至少一种:
反应器一:所述反应器具有反应腔室,尾气与臭氧在所述反应腔室混合并反应;
反应器二:所述反应器包括若干蜂窝状腔体,用于提供尾气与臭氧混合并反应的空间;所述蜂窝状腔体内之间设有间隙,用于通入冷态介质,控制尾气与臭氧的反应温度;
反应器三:所述反应器包括若干载体单元,所述载体单元提供反应场地(例如蜂窝结构的介孔陶瓷体载体),没有载体单元时为气相中反应,有载体单元时则为界面反应,加快反应时间;
反应器四:所述反应器包括催化剂单元,所述催化剂单元用于促进尾气的氧化反应;
4)所述反应场设有臭氧进口,所述臭氧进口选自喷口、喷格栅、喷嘴、旋流喷嘴、设有文丘里管的喷口中的至少一种;设有文丘里管的喷口:所述文丘里管设于喷口中,采用文丘里原理混入臭氧;
5)所述反应场设有臭氧进口,所述臭氧通过所述臭氧进口进入反应场与尾气进行接触,臭氧进口的设置形成如下方向中至少一种:与尾气流动的方向相反、与尾气流动的方向垂直、与尾气流动的方向相切、插入尾气流动方向、多个方向与尾气进行接触;所述与尾气流动的方向相反即为反方向进入,增加反应时间,减少体积;所述与尾气流动的方向垂直,使用文氏效应;与尾气流动的方向相切,便于混合;插入尾气流动方向,克服漩涡流;多个方向,克服重力。
于本发明一实施例中,所述臭氧流股由存储臭氧单元和/或臭氧发生器提供。
于本发明一实施例中,所述臭氧发生器包括延面放电臭氧发生器、工频电弧臭氧发生器、高频感应臭氧发生器、低气压臭氧发生器、紫外线臭氧发生器、电解液臭氧发生器、化学药剂臭氧发生器和射线辐照粒子发生器中的一种或多种的组合。
于本发明一实施例中,所述臭氧流股提供方法:在电场和氧化催化键裂解选择性催化剂层作用下,含有氧气的气体产生臭氧,其中形成电场的电极上负载氧化催化键裂解选择性催化剂层。
于本发明一实施例中,所述电极包括高压电极或设有阻挡介质层的电极,当所述电极包括高压电极时,所述氧化催化键裂解选择性催化剂层负载于所述高压电极表面上,当所述电极包括阻挡介质层的高压电极时,所述氧化催化键裂解选择性催化剂层负载于阻挡介质层的表面上。
于本发明一实施例中,当所述电极包括高压电极时,所述氧化催化键裂解选择性催化剂层的厚度为1~3mm,该氧化催化键裂解选择性催化剂层兼作阻挡介质,如1~1.5mm或1.5~3mm;当所述电极包括阻挡介质层的高压电极时,所述氧化催化键裂解选择性催化剂层的负载量包括阻挡介质层的1~12wt%,如1~5wt%或5~12wt%。
于本发明一实施例中,所述氧化催化键裂解选择性催化剂层包括如下重量百分比的各组分:
活性组分5~15%,如5~8%、8~10%、10~12%、12~14%或14~15%;
涂层85~95%,如85~86%、86~88%、88~90%、90~92%或92~95%;
其中,所述活性组分选自金属M和金属元素M的化合物中的至少一种,金属元素M选自碱土金属元素、过渡金属元素、第四主族金属元素、贵金属元素和镧系稀土元素中的至少一种;
所述涂层选自氧化铝、氧化铈、氧化锆、氧化锰、金属复合氧化物、多孔材料和层状材料中的至少一种,所述金属复合氧化物包括铝、铈、锆和锰中一种或多种金属的复合氧化物。
于本发明一实施例中,所述碱土金属元素选自镁、锶和钙中的至少一种。
于本发明一实施例中,所述过渡金属元素选自钛、锰、锌、铜、铁、镍、钴、钇和锆中的至少一种。
于本发明一实施例中,所述第四主族金属元素为锡。
于本发明一实施例中,所述贵金属元素选自铂、铑、钯、金、银和铱中的至少一种。
于本发明一实施例中,所述镧系稀土元素选自镧、铈、镨和钐中的至少一种。
于本发明一实施例中,所述金属元素M的化合物选自氧化物、硫化物、硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐,以及钙钛矿中的至少一种。
于本发明一实施例中,所述多孔材料选自分子筛、硅藻土、沸石和纳米碳管中的至少一种。多孔材料孔隙率为60%以上,如60~80%,比表面积为300-500平方米/克,平均孔径为10-100纳米。
于本发明一实施例中,所述层状材料选自石墨烯和石墨中的至少一种。
于本发明一实施例中,所述电极通过浸渍和/或喷涂的方法负载氧双催化键裂解选择性催化剂。
于本发明一实施例中,包括如下步骤:
3)按照催化剂组成配比,将涂层原料的浆料负载于高压电极表面上或阻挡介质层的表面上,干燥,煅烧,得到负载涂层的高压电极或阻挡介质层;
4)按照催化剂组成配比,将含金属元素M的原料溶液或浆料负载到步骤1)得到涂层上,干燥,煅烧,当涂层负载于阻挡介质层的表面上时,煅烧后在阻挡介质层相对于负载涂层的另一面设置高压电极,即得所述臭氧发生器用电极;或者,按照催化剂组成配比,将含金属元素M的原料溶液或浆料负载到步骤1)得到涂层上,干燥,煅烧和后处理,当涂层负载于阻挡介质层的表面上时,后处理后在阻挡介质层相对于负载涂层的另一面设置高压电极,即得所述臭氧发生器用电极;
其中,通过对煅烧温度和气氛,以及后处理实现对电极用催化剂中活性组分形态的控制。
于本发明一实施例中,包括如下步骤:
3)按照催化剂组成配比,将含金属元素M的原料溶液或浆料负载涂层原料上,干燥,煅烧,得到负载有活性组份的涂层材料;
4)按照催化剂组成配比,将步骤1)得到的负载有活性组份的涂层材料制成浆料,负载在高压电极表面上或阻挡介质层的表面上,干燥,煅烧,当涂层负载在阻挡介质层的表面上时,煅烧后在阻挡介质层相对于负载涂层的另一面设置高压电极,即得所述臭氧发生器用电极;或者,按照催化剂组成配比,将步骤1)得到的负载有活性组份的涂层材料制成浆料,负载在高压电极表面上或阻挡介质层的表面上,干燥,煅烧和后处理,当涂层负载在阻挡介质层的表面上时,后处理后在阻挡介质层相对于负载涂层的另一面设置高压电极,即得所述臭氧发生器用电极;
其中,通过对煅烧温度和气氛,以及后处理实现对电极用催化剂中活性组分形态的控制。
上述负载方式可以为浸渍、喷涂、涂刷等等,能实现负载即可。
活性组分包括金属元素M的硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐中的至少一种时,含金属元素M的硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐中的至少一种的溶液或浆料负载涂层原料上,干燥,煅烧,煅烧温度不能超过活性组分的分解温度,例如:要获得金属元素M的硫酸盐则煅烧温度不能超过硫酸盐的分解温度(分解温度一般在600℃以上)。
通过对煅烧温度和气氛,以及后处理实现对电极用催化剂中活性组分形态的控制,例如:活性组分包括金属M时,煅烧后可再进行还原气还原(后处理)获得,煅烧温度可为200~550℃;活性组分包括金属元素M的硫化物时,煅烧后可再与硫化氢反应(后处理)获得,煅烧温度可为200~550℃。
于本发明一实施例中,包括:控制臭氧流股的臭氧量以致有效氧化尾气中待处理的气体组分。
于本发明一实施例中,控制臭氧流股的臭氧量达到如下脱除效率:
氮氧化物脱除效率:60~99.97%;
CO脱除效率:1~50%;
挥发性有机化合物脱除效率:60~99.97%。
于本发明一实施例中,包括:检测臭氧处理前尾气组分含量。
于本发明一实施例中,根据所述臭氧处理前尾气组分含量控制混合反应所需臭氧量。
于本发明一实施例中,检测臭氧处理前尾气组分含量选自以下至少一个:
检测臭氧处理前尾气中挥发性有机化合物含量;
检测臭氧处理前尾气中CO含量;
检测臭氧处理前尾气中氮氧化物含量。
于本发明一实施例中,根据至少一个检测臭氧处理前尾气组分含量的输出值控制混合反应所需臭氧量。
于本发明一实施例中,按照预设的数学模型控制混合反应所需臭氧量。所述预设的数学模型与臭氧处理前尾气组分含量相关,通过上述含量及尾气组分与臭氧的反应摩尔比来确定混合反应所需臭氧量,确定混合反应所需臭氧量时可增加臭氧量,使臭氧过量。
于本发明一实施例中,按照理论估计值控制混合反应所需臭氧量。
于本发明一实施例中,所述理论估计值为:臭氧通入量与尾气中待处理物的摩尔比为2~10,如5~6、5.5~6.5、5~7、4.5~7.5、4~8、3.5~8.5、3~9、2.5~9.5、2~10。例如:13L柴油发动机可控制臭氧通入量为300~500g;2L汽油发动机可控制臭氧通入量为5~20g。
于本发明一实施例中,包括:检测臭氧处理后尾气组分含量。
于本发明一实施例中,根据所述臭氧处理后尾气组分含量控制混合反应所需臭氧量。
于本发明一实施例中,检测臭氧处理后尾气组分含量选自以下至少一个:
检测臭氧处理后尾气中臭氧含量;
检测臭氧处理后尾气中挥发性有机化合物含量;
检测臭氧处理后尾气中CO含量;
检测臭氧处理后尾气中氮氧化物含量。
于本发明一实施例中,根据至少一个检测臭氧处理后尾气组分含量的输出值控制臭氧量。
于本发明一实施例中,所述尾气臭氧净化方法还包括如下步骤:脱除臭氧流股与尾气流股混合反应产物中的硝酸。
于本发明一实施例中,使带硝酸雾的气体流经第一电极;当带硝酸雾的气体流经第一电极时,第一电极使气体中的硝酸雾带电,第二电极给带电的硝酸雾施加吸引力,使硝酸雾向第二电极移动,直至硝酸雾附着在第二电极上。
于本发明一实施例中,脱除臭氧流股与尾气流股混合反应产物中的硝酸的方法:将臭氧流股与尾气流股混合反应产物进行冷凝。
于本发明一实施例中,脱除臭氧流股与尾气流股混合反应产物中的硝酸的方法:将臭氧流股与尾气流股混合反应产物进行淋洗。
于本发明一实施例中,脱除臭氧流股与尾气流股混合反应产物中的硝酸的方法还包括:向臭氧流股与尾气流股混合反应产物提供淋洗液。
于本发明一实施例中,所述淋洗液为水和/或碱。
于本发明一实施例中,脱除臭氧流股与尾气流股混合反应产物中的硝酸的方法还包括:存储尾气中脱除的硝酸水溶液和/或硝酸盐水溶液。
于本发明一实施例中,当存储有硝酸水溶液时,加入碱液,与硝酸形成硝酸盐。
于本发明一实施例中,所述尾气臭氧净化方法还包括如下步骤:对脱除硝酸的尾气进行臭氧消解,例如:可以通过紫外线,催化等方式进行消解。
于本发明一实施例中,所述臭氧消解选自紫外线消解和催化消解中的至少一种。
于本发明一实施例中,所述尾气臭氧净化方法还包括如下步骤:第一次脱除尾气中氮氧化物;第一次脱除氮氧化物后的尾气流股与臭氧流股混合反应,或者,在第一次脱除尾气中氮氧化物前先与臭氧流股混合反应。
第一次脱除尾气中氮氧化物可以为现有技术中实现脱硝的方法,例如:非催化还原方法(如氨气脱硝)、选择性催化还原方法(SCR:氨气加催化剂脱硝)、非选择性催化还原方法(SNC R)和电子束脱硝方法等中的至少一种。第一次脱除尾气中氮氧化物后的发动机尾气中氮氧化物(NOx)含量不达标,在第一次脱除尾气中氮氧化物后或前经与臭氧混合反应后可达到最新标准。于本发明一实施例中,所述第一次脱除尾气中氮氧化物选自非催化还原方法、选择性催化还原方法、非选择性催化还原方法和电子束脱硝方法等中的至少一种。
于本发明一实施例中提供一种电凝装置,包括:电凝流道、位于电凝流道中的第一电极、及第二电极。当尾气流经电凝流道中的第一电极时,尾气中含硝酸的水雾、即硝酸液将带电,第二电极给带电的硝酸液施加吸引力,含硝酸的水雾向第二电极移动,直至含硝酸的水雾附着在第二电极上,从而实现对尾气中硝酸液的去除。该电凝装置也称作电凝除雾装置。
于本发明一实施例中第一电极可为固体、液体、气体分子团、等离子体、导电混合态物质、生物体自然混合导电物质、或物体人工加工形成导电物质中的一种或多种形态的组合。当第一电极为固体时,第一电极可采用固态金属、比如304钢,或其它固态的导体、比如石墨等;当第一电极为液体时,第一电极可以是含离子导电液体。
于本发明一实施例中第一电极的形状可以呈点状、线状、网状、孔板状、板状、针棒状、球笼状、盒状、管状、自然形态物质、或加工形态物质等。当第一电极呈板状、球笼状、盒状或管状时,第一电极可以是无孔结构,也可以是有孔结构。当第一电极为有孔结构时,第一电极上可以设有一个或多个前通孔。于本发明一实施例中前通孔的形状可以是多角形、圆形、椭圆形、正方形、长方形、梯形、或菱形等。于本发明一实施例中前通孔的孔径大小可以为10~100mm、10~20mm、20~30mm、30~40mm、40~50mm、50~60mm、60~70mm、70~80mm、80~90mm、或90~100mm。另外,在其它实施例中第一电极还可以是其它形状。
于本发明一实施例中第二电极的形状可以呈多层网状、网状、孔板状、管状、桶状、球笼状、盒状、板状、颗粒堆积层状、折弯板状、或面板状。当第二电极呈板状、球笼状、盒状或管状时,第二电极也可以是无孔结构,或有孔结构。当第二电极为有孔结构时,第二电极上可以设有一个或多个后通孔。于本发明一实施例中后通孔的形状可以是多角形、圆形、椭圆形、正方形、长方形、梯形、或菱形等。后通孔的孔径大小可以为10~100mm、10~20mm、20~30mm、30~40mm、40~50mm、50~60mm、60~70mm、70~80mm、80~90mm、或90~100mm。
于本发明一实施例中第二电极由导电物质制成。于本发明一实施例中第二电极的表面具有导电物质。
于本发明一实施例中第一电极与第二电极之间具有电凝电场,该电凝电场可以是点面电场、线面电场、网面电场、点桶电场、线桶电场、或网桶电场中的一种或多种电场的组合。比如:第一电极呈针状或线状,第二电极呈面状,且第一电极垂直或平行于第二电极,从而形成线面电场;或第一电极呈网状,第二电极呈面状,第一电极平行于第二电极,从而形成网面电场;或第一电极呈点状,并通过金属丝或金属针进行固定,第二电极呈桶状,第一电极位于第二电极的几何对称中心处,从而形成点桶电场;或第一电极呈线状,并通过金属丝或金属针进行固定,第二电极呈桶状,第一电极位于第二电极的几何对称轴上,从而形成线桶电场;或第一电极呈网状,并通过金属丝或金属针进行固定,第二电极呈桶状,第一电极位于第二电极的几何对称中心处,从而形成网桶电场。当第二电极呈面状时,具体可以是平面状、曲面状、或球面状。当第一电极呈线状时,具体可以是直线状、曲线状、或圆圈状。第一电极还可以是圆弧状。当第一电极呈网状时,具体可以是平面的、球面的或其它几何面状,也可以是矩形,或不规则形状。第一电极也可以呈点状,且可以是直径很小的真实点,也可以是一个小球,还可以是一个网状球。当第二电极呈桶状时,第二电极还可以进一步演化成各种盒状。第一电极也可作相应变化,形成电极和电凝电场层套。
于本发明一实施例中第一电极呈线状,第二电极呈面状。于本发明一实施例中第一电极垂直于第二电极。于本发明一实施例中第一电极和第二电极相平行。于本发明一实施例中第一电极和第二电极均呈面状,且第一电极和第二电极相平行。于本发明一实施例中第一电极采用金属丝网。于本发明一实施例中第一电极呈平面状或球面状。于本发明一实施例中第二电极呈曲面状或球面状。于本发明一实施例中第一电极呈点状、线状、或网状,第二电极呈桶状,第一电极位于第二电极的内部,且第一电极位于第二电极的中心对称轴上。
于本发明一实施例中第一电极与电源的一个电极电性连接;第二电极与电源的另一个电极电性连接。于本发明一实施例中第一电极具体与电源的阴极电性连接,第二电极具体与电源的阳极电性连接。
同时,于本发明一些实施例中电凝装置的第一电极可以具有正电势或负电势;当第一电极具有正电势时,第二电极具有负电势;当第一电极具有负电势时,第二电极具有正电势,第一电极和第二电极均与电源电性连接,具体地第一电极和第二电极可分别与电源的正负极电性连接。该电源的电压称作上电驱动电压,上电驱动电压大小的选择与环境温度、介质温度等有关。例如,电源的上电驱动电压范围可以为5~50KV、10~50KV、5~10KV、10~20KV、20~30KV、30~40KV、或40~50KV,从生物电至空间雾霾治理用电。电源可以是直流电源或交流电源,其上电驱动电压的波形可以是直流波形、正弦波、或调制波形。直流电源作为吸附的基本应用;正弦波作为移动使用,如正弦波的上电驱动电压作用于第一电极和第二电极之间,所产生的电凝电场将驱动电凝电场中带电的粒子、如雾滴等向第二电极移动;斜波作为拉动使用,根据拉动力度需要调制波形,如非对称电凝电场的两端边缘处,对其中的介质所产生的拉力具有明显的方向性,以驱动电凝电场中的介质沿该方向移动。当电源采用交流电源时,其变频脉冲的范围可以为0.1Hz~5GHz、0.1Hz~1Hz、0.5Hz~10Hz、5Hz~100Hz、50Hz~1KHz、1KHz~100KHz、50KHz~1MHz、1MHz~100MHz、50MHz~1GHz、500MHz~2GHz、或1GHz~5GHz,适用生物体至污染物颗粒的吸附。第一电极可作为导线,在与含硝酸的水雾接触时,直接将正负电子导入含硝酸的水雾,此时含硝酸的水雾本身可作为电极。第一电极可通过能量波动的方法使电子转移到含硝酸的水雾或电极上,这样第一电极就可以不接触含硝酸的水雾。含硝酸的水雾在由第一电极向第二电极移动过程中,将重复得到电子和失去电子;与此同时,大量电子在位于第一电极和第二电极之间的多个含硝酸的水雾之间进行传递,使更多雾滴带电,并最终到达第二电极,从而形成电流,该电流也称作上电驱动电流。上电驱动电流的大小与环境温度、介质温度、电子量、被吸附物质量、逃逸量有关。比如,随电子量增加,可移动的粒子、如雾滴增加,由移动的带电粒子形成的电流会随之增加。单位时间内被吸附的带电物质、如雾滴越多,电流越大。逃逸的雾滴只是带了电,但并未到达第二电极,也就是说未形成有效的电中和,从而在相同的条件下,逃逸的雾滴越多,电流越小。相同的条件下,环境温度越高,气体粒子和雾滴速度越快,其自身的动能也就越高,其自身与第一电极和第二电极碰撞机率就会越大,也越不易被第二电极吸附住,从而产生逃逸,但由于其逃逸是发生在电中和之后,且可能是发生了反复多次的电中和之后,从而相应的增加了电子传导速度,电流也就相应增加。同时,由于环境温度越高,气体分子、雾滴等的动量越高,且越不易被第二电极吸附,即使第二电极吸附后,再次从第二电极逃逸、即电中和之后逃逸的机率也越大,因此在第一电极与第二电极的间距不变的情况下,需要增加上述上电驱动电压,该上电驱动电压的极限为达到空气击穿的效果。另外,介质温度的影响基本与环境温度的影响相当。介质温度越低,需激发介质、如雾滴带电的能量小,且其自身所具有的动能也越小,在同样的电凝电场力作用下,越容易被吸附到第二电极上,从而形成的电流较大。电凝装置对冷态的含硝酸的水雾吸附效果更好。而随介质、如雾滴的浓度增加,带电的介质在与第二电极碰撞之前已与其它介质产生电子传递的机率越大,从而形成有效电中和的机会也会越大,形成的电流也相应地会越大;所以当介质浓度越高时,形成的电流越大。上电驱动电压与介质温度的关系与上电驱动电压与环境温度的关系基本相同。
于本发明一实施例中与第一电极和第二电极相连接的电源的上电驱动电压可小于起始起晕电压。该起始起晕电压为能使第一电极和第二电极之间产生放电并电离气体的最小电压值。对于不同的气体、及不同的工作环境等,起始起晕电压的大小可能会不相同。但对于本领域技术人员来说,针对确定的气体、及工作环境,所对应的起始起晕电压是确定的。于本发明一实施例中电源的上电驱动电压具体可为0.1-2kv/mm。电源的上电驱动电压小于空气电晕起晕电压。
于本发明一实施例中第一电极和第二电极均沿左右方向延伸,第一电极的左端位于第二电极的左端的左方。
于本发明一实施例中第二电极有两个,第一电极位于两个第二电极之间。
第一电极与第二电极之间的距离可根据两者间的上电驱动电压大小、水雾的流速、以及含硝酸的水雾的带电能力等进行设置。比如,第一电极和第二电极的间距可以为5~50mm、5~10mm、10~20mm、20~30mm、30~40mm、或40~50mm。第一电极和第二电极的间距越大,需要的上电驱动电压越高,以形成足够强大的电凝电场,用于驱动带电的介质快速移向第二电极,以免介质逃逸。同样的条件下,第一电极和第二电极的间距越大,顺着气流方向,越靠近中心位置,物质流速越快;越靠近第二电极的物质的流速越慢;而垂直于气流方向,带电介质粒子、如雾粒,随第一电极和第二电极的间距增加,在没有发生碰撞的情况下,被电凝电场加速的时间越长,因此,物质在接近第二电极之前沿垂直方向的移动速度越大。在同样的条件下,如果上电驱动电压不变,随距离增加,电凝电场强度不断减小,电凝电场中介质带电的能力也就越弱。
第一电极和第二电极构成吸附单元。吸附单元可以有一个或多个,具体数量依据实际需要来确定。在一种实施例中,吸附单元有一个。在另一种实施例中吸附单元有多个,以利用多个吸附单元吸附更多的硝酸液,从而提高收集硝酸液的效率。当吸附单元有多个时,全部吸附单元的分布形式可以根据需要灵活进行调整;全部吸附单元可以是相同的,也可以是不同的。比如,全部吸附单元可沿左右方向、前后方向、斜向或螺旋方向中的一个方向或多个方向进行分布,以满足不同风量的要求。全部吸附单元可以呈矩形阵列分布,也可以呈金字塔状分布。上述各种形状的第一电极和第二电极可以自由组合形成吸附单元。例如,线状的第一电极插入管状的第二电极形成吸附单元,再与线状的第一电极组合,形成新的吸附单元,此时两个线状的第一电极可电连接;新的吸附单元再在左右方向、上下方向、斜向或螺旋方向中的一个方向或多个方向进行分布。再例如,线状的第一电极插入管状的第二电极形成吸附单元,此吸附单元在左右方向、上下方向、斜向或螺旋方向中的一个方向或多个方向进行分布,形成新的吸附单元,该新的吸附单元再与上述各种形状的第一电极进行组合,以形成新的吸附单元。吸附单元中的第一电极和第二电极之间的距离可以任意调整,以适应不同的工作电压和吸附对象的要求。不同的吸附单元之间可以进行组合。不同的吸附单元可以使用同一电源,也可以使用不同的电源。当使用不同的电源时,各电源的上电驱动电压可以是相同的,也可以是不同的。另外,本电凝装置也可以有多个,且全部电凝装置可以沿左右方向、上下方向、螺旋方向或斜向中的一个方向或多个方向进行分布。
于本发明一实施例中电凝装置还包括电凝壳体,该电凝壳体包括电凝进口、电凝出口及电凝流道,电凝流道的两端分别与电凝进口和电凝出口相连通。于本发明一实施例中电凝进口呈圆形,且电凝进口的直径为300~1000mm、或500mm。于本发明一实施例中电凝出口呈圆形,且电凝出口的直径为300~1000mm、或500mm。于本发明一实施例中电凝壳体包括由电凝进口至电凝出口方向依次分布的第一壳体部、第二壳体部、及第三壳体部,电凝进口位于第一壳体部的一端,电凝出口位于第三壳体部的一端。于本发明一实施例中第一壳体部的轮廓大小由电凝进口至电凝出口方向逐渐增大。于本发明一实施例中第一壳体部呈直管状。于本发明一实施例中第二壳体部呈直管状,且第一电极和第二电极安装在第二壳体部中。于本发明一实施例中第三壳体部的轮廓大小由电凝进口至电凝出口方向逐渐减小。于本发明一实施例中第一壳体部、第二壳体部、及第三壳体部的截面均呈矩形。于本发明一实施例中电凝壳体的材质为不锈钢、铝合金、铁合金、布、海绵、分子筛、活性炭、泡沫铁、或泡沫碳化硅。于本发明一实施例中第一电极通过电凝绝缘件与电凝壳体相连接。于本发明一实施例中电凝绝缘件的材质为绝缘云母。于本发明一实施例中电凝绝缘件呈柱状、或塔状。于本发明一实施例中第一电极上设有呈圆柱形的前连接部,且前连接部与电凝绝缘件固接。于本发明一实施例中第二电极上设有呈圆柱形的后连接部,且后连接部与电凝绝缘件固接。
于本发明一实施例中第一电极位于电凝流道中。于本发明一实施例中第一电极的截面面积与电凝流道的截面面积比为99%~10%、或90~10%、或80~20%、或70~30%、或60~40%、或50%。第一电极的截面面积是指第一电极沿截面上实体部分的面积之和。
在收集含硝酸的水雾过程中,含硝酸的水雾由电凝进口进入电凝壳体,并朝向电凝出口处移动;在含硝酸的水雾朝向电凝出口移动过程中,含硝酸的水雾将经过第一电极,并带电;第二电极将带电的含硝酸的水雾吸附住,以将含硝酸的水雾收集在第二电极上。本发明利用电凝壳体引导尾气及含硝酸的水雾流经第一电极,以利用第一电极使硝酸的水雾带电,并利用第二电极收集硝酸的水雾,从而有效降低由电凝出口处流出的硝酸的水雾。于本发明一些实施例中电凝壳体的材质可以是金属、非金属、导体、非导体、水、各类导电液体、各类多孔材料、或各类泡沫材料等。当电凝壳体的材质为金属时,其材质具体可以是不锈钢、或铝合金等。当电凝壳体的材质是非金属时,其材质具体可以是布、或海绵等。当电凝壳体的材质是导体时,其材质具体可以是铁合金等。当电凝壳体的材质是非导体时,其表面形成水层水即成为电极,如吸水后的沙层。当电凝壳体的材质为水和各类导电液体时,电凝壳体是静止或流动的。当电凝壳体的材质为各类多孔材料时,其材质具体可以是分子筛或活性炭。当电凝壳体的材质为各类泡沫材料时,其材质具体可以是泡沫铁、泡沫碳化硅等。在一种实施例中第一电极通过电凝绝缘件与电凝壳体固接,电凝绝缘件的材质可以为绝缘云母。同时,在一种实施例中第二电极直接与电凝壳体电连接,此种连接方式使得电凝壳体可以与第二电极具有相同的电势,这样电凝壳体也能吸附带电的含硝酸的水雾,电凝壳体也构成一种第二电极。电凝壳体中设有上述电凝流道,第一电极安装在电凝流道中。
当含硝酸的水雾附着在第二电极后,将形成凝露。于本发明一些实施例中第二电极可沿上下方向延伸,这样堆积在第二电极上的凝露达到一定重量时,将在重力的作用下沿第二电极向下流动,并最终汇集在设定位置或装置中,从而实现对附着在第二电极上的硝酸液的回收。本电凝装置可用于制冷除雾。另外,也可以采用外加电凝电场的方式对附着在第二电极上的物质进行收集。对第二电极上的物质收集方向既可以同气流相同,也可以与气流方向不同。在具体实施时,因为是要充分利用重力作用,使第二电极上的水滴或水层尽快流入收集槽中的;同时会尽量利用气流方向及其作用力,来加速第二电极上水流的速度。因此会根据不同的安装条件,以及绝缘的方便性、经济性和可行性等,尽量达到上述目的,不拘束于特定的方向。
另外,当前已有的静电场荷电理论是利用电晕放电,电离氧气,产生大量的负氧离子,负氧离子和粉尘接触,粉尘荷电,荷电后的粉尘被异极吸附。但当遇到含硝酸的水雾等低比电阻物质时,现有的电场吸附作用几乎没有。因低比电阻物质在得电后容易失电,当移动中的负氧离子使低比电阻物质荷电后,低比电阻物质又将很快失电,而负氧离子只移动一次,导致如含硝酸的水雾等低比电阻物质失电后难以再带电,或此种带电方式大大降低了低比电阻物质带电的几率,使得低比电阻物质整体处于不带电状态,这样异极就难以对低比电阻物质持续施加吸附力,最终导致现有的电场对含硝酸的水雾等低比电阻物质的吸附效率极低。上述电凝装置及电凝方法,不是采用荷电方式让水雾带电,而是直接将电子传递给含硝酸的水雾使其带电,在某个雾滴带电又失电后,新的电子将快速由第一电极、并通过其它雾滴传递到该失电的雾滴上,使得雾滴失电后又能快速得电,大大增加了雾滴带电几率,如次重复,使得雾滴整体处于得电状态,并使得第二电极能持续给雾滴施加吸引力,直至吸附住雾滴,从而保证本电凝装置对含硝酸的水雾的收集效率更高。本发明采用的上述使雾滴带电的方法,不需要使用电晕线、电晕极、或电晕板等,简化了本电凝装置的整体结构,降低了本电凝装置的制造成本。同时,本发明采用上述上电方式,也使得第一电极上的大量电子,将通过雾滴传递给第二电极,并形成电流。当流经本电凝装置的水雾的浓度越大时,第一电极上的电子更容易通过含硝酸的水雾传递给第二电极,更多的电子将在雾滴间传递,使得第一电极和第二电极之间形成的电流更大,并使得雾滴的带电几率更高,且使本电凝装置对水雾的收集效率更高。
于本发明一实施例中提供一种电凝除雾方法,包括如下步骤:
使带水雾的气体流经第一电极;
当带水雾的气体流经第一电极时,第一电极使气体中的水雾带电,第二电极给带电的水雾施加吸引力,使水雾向第二电极移动,直至水雾附着在第二电极上。
于本发明一实施例中第一电极将电子导入水雾,电子在位于第一电极和第二电极之间的雾滴之间进行传递,使更多雾滴带电。
于本发明一实施例中第一电极和第二电极之间通过水雾传导电子、并形成电流。
于本发明一实施例中第一电极通过与水雾接触的方式使水雾带电。
于本发明一实施例中第一电极通过能量波动的方式使水雾带电。
于本发明一实施例中附着在第二电极上的水雾形成水滴,第二电极上的水滴流入收集槽中。
于本发明一实施例中第二电极上的水滴在重力作用下流入收集槽。
于本发明一实施例中气体流动时,将吹动水滴流入收集槽中。
于本发明一实施例中使带硝酸雾的气体流经第一电极;当带硝酸雾的气体流经第一电极时,第一电极使气体中的硝酸雾带电,第二电极给带电的硝酸雾施加吸引力,使硝酸雾向第二电极移动,直至硝酸雾附着在第二电极上。
于本发明一实施例中第一电极将电子导入硝酸雾,电子在位于第一电极和第二电极之间的雾滴之间进行传递,使更多雾滴带电。
于本发明一实施例中第一电极和第二电极之间通过硝酸雾传导电子、并形成电流。
于本发明一实施例中第一电极通过与硝酸雾接触的方式使硝酸雾带电。
于本发明一实施例中第一电极通过能量波动的方式使硝酸雾带电。
于本发明一实施例中附着在第二电极上的硝酸雾形成水滴,第二电极上的水滴流入收集槽中。
于本发明一实施例中第二电极上的水滴在重力作用下流入收集槽。
于本发明一实施例中气体流动时,将吹动水滴流入收集槽中。
实施例1
一种发动机尾气臭氧净化系统,如图5所示,包括:
臭氧源201,用于提供臭氧流股,所述臭氧流股为臭氧发生器即时生成。
反应场202,用于将臭氧流股与尾气流股混合反应。
脱硝装置203,用于脱除臭氧流股与尾气流股混合反应产物中的硝酸;所述脱硝装置203包括电凝装置2031,用于将臭氧处理后的发动机尾气进行电凝,含硝酸的水雾堆积在电凝装置中的第二电极上。所述脱硝装置203还包括脱硝液收集单元2032,用于存储废气中脱除的硝酸水溶液和/或硝酸盐水溶液;当所述脱硝液收集单元中存储有硝酸水溶液时,所述脱硝液收集单元设有碱液加入单元,用于与硝酸形成硝酸盐。
臭氧消解器204,用于消解经反应场处理后的尾气中的臭氧。臭氧消解器可以通过紫外线,催化等方式进行臭氧消解。
所述反应场202为反应器二,如图6所示,内设有若干蜂窝状腔体2021,用于提供尾气与臭氧混合并反应的空间;所述蜂窝状腔体内之间设有间隙2022,用于通入冷态介质,控制尾气与臭氧的反应温度,图中右侧箭头为冷媒进口,左侧箭头为冷媒出口。
所述电凝装置包括:
第一电极301,能将电子传导给含硝酸的水雾(低比电阻物质);当电子被传导含硝酸的水雾时,含硝酸的水雾带电;
第二电极302,能给带电的含硝酸的水雾施加吸引力。
本实施例中第一电极301有两个,两个第一电极301均呈网状且呈球笼状。本实施例中第二电极302有一个,该第二电极302呈网状且呈球笼状。第二电极302位于两个第一电极301之间。同时,如图11所示,本实施例中电凝装置还包括具有进口3031和出口3032的外壳303,第一电极301和第二电极302均安装在外壳303中。且第一电极301通过绝缘件304与外壳303的内壁固接,第二电极302直接与外壳303固接。本实施例中绝缘件304呈柱状,又称作绝缘柱。本实施例中第一电极301具有负电势,第二电极302具有正电势。同时,本实施例中外壳303与第二电极302具有相同的电势,该外壳303同样对带电的物质具有吸附作用。
本实施例中电凝装置用于处理含有酸雾的工业尾气。本实施例中进口3031与排放工业尾气的口相连通。本实施例中电凝装置的工作原理如下:工业尾气由进口3031流入外壳303,并经出口3032流出;在此过程中,工业尾气将先流经其中一个第一电极301,当工业尾气中的酸雾与该第一电极301接触时,或与该第一电极301的距离达到一定值时,第一电极301将电子传递给酸雾,部分酸雾带电,第二电极302给带电的酸雾施加吸引力,酸雾向第二电极302移动,并附着在第二电极302上;另有一部分酸雾未被吸附在第二电极302上,该部分酸雾继续向出口3032方向流动,当该部分酸雾与另一个第一电极301接触时,或与另一个第一电极301的距离达到一定值时,该部分酸雾将带电,外壳303给该部分带电的酸雾施加吸附力,使得该部分带电的酸雾附着在外壳303的内壁上,从而大大减少了工业尾气中酸雾的排放量,且本实施例中处理装置能去除工业尾气中90%的酸雾,去除酸雾的效果非常显著。另外,本实施例中进口3031和出口3032均呈圆形,进口3031也可称作进气口,出口3032也可称作出气口。
实施例2
如图7所示,实施例1中发动机尾气臭氧净化系统还包括臭氧量控制装置209,用于控制臭氧量以致有效氧化尾气中待处理的气体组分,所述臭氧量控制装置209包括控制单元2091。所述臭氧量控制装置209还包括臭氧处理前尾气组分检测单元2092,用于检测臭氧处理前尾气组分含量。所述控制单元根据所述臭氧处理前尾气组分含量控制混合反应所需臭氧量。
所述臭氧处理前尾气组分检测单元选自以下检测单元中至少一个:
第一挥发性有机化合物检测单元20921,用于检测臭氧处理前尾气中挥发性有机化合物含量,如挥发性有机化合物传感器等;
第一CO检测单元20922,用于检测臭氧处理前尾气中CO含量,如CO传感器等;
第一氮氧化物检测单元20923,用于检测臭氧处理前尾气中氮氧化物含量,如氮氧化物(NOx)传感器等。
所述控制单元根据至少一个所述臭氧处理前尾气组分检测单元的输出值控制混合反应所需臭氧量。
所述控制单元用于按照理论估计值控制混合反应所需臭氧量。所述理论估计值为:臭氧通入量与尾气中待处理物的摩尔比为2~10。
所述臭氧量控制装置包括臭氧处理后尾气组分检测单元2093,用于检测臭氧处理后尾气组分含量。所述控制单元根据所述臭氧处理后尾气组分含量控制混合反应所需臭氧量。
所述臭氧处理后尾气组分检测单元选自以下检测单元中至少一个:
第一臭氧检测单元20931,用于检测臭氧处理后尾气中臭氧含量;
第二挥发性有机化合物检测单元20932,用于检测臭氧处理后尾气中挥发性有机化合物含量:
第二CO检测单元20933,用于检测臭氧处理后尾气中CO含量;
第二氮氧化物检测单元20934,用于检测臭氧处理后尾气中氮氧化物含量。
所述控制单元根据至少一个所述臭氧处理后尾气组分检测单元的输出值控制臭氧量。
实施例3
制备臭氧发生器用电极:
取长300mm,宽30mm,厚1.5mm的α-氧化铝板材作为阻挡介质层;
催化剂(含涂层和活性组份)涂覆在阻挡介质层的一面,涂覆催化剂之后,所述催化剂为所述阻挡介质层质量的12%,所述催化剂包括如下重量百分比的各组分:活性组分为12wt%,涂层为88wt%,其中,所述活性组分为氧化铈和氧化锆(依次物质的量比为1∶1.3),所述涂层为gama氧化铝;
在涂覆好催化剂的阻挡介质层另一面贴铜箔,制成电极。
其中,催化剂涂覆方法如下:
(1)取200g 800目的gama氧化铝粉、5g硝酸铈、4g硝酸锆、4g草酸、5g拟薄水铝石、1g硝酸铝、0.5g EDTA(分解用),倒入玛瑙磨中。再加入1300g去离子水。200rpm/min下研磨10个小时。制成浆料;
(2)把上述阻挡介质层放入烘箱中于150℃下烘干2小时,烘干时打开烘箱风扇。然后保持烘箱门关闭的条件下冷却到室温;
(3)把上述催化剂浆料装入通过高压喷枪,均匀喷涂到烘干后的阻挡介质层表面。放入真空干燥器中阴干2小时;
(4)阴干后放入马弗中加热至550℃,加热升温速度为每分钟5℃。恒温两小时,保持炉门关闭条件下,自然冷却到室温。涂覆过程完成。
以同样的方法,制备4块电极。取河南迪诺环保科技股份有限公司XF-B-3-100型臭氧发生器,把其中的4块电极全换成上述制成的电极。进行比对试验,试验条件为:纯氧气气源,进气压力为0.6MPa,进气风量为每小时1.5立方米,交流电压,5000V、2万赫兹的正弦波。通过出气风量和质量浓度检测结果计算得每小时臭氧产生量。
实验结果如下:
XF-B-3-100型原臭氧产生量为120g/小时;更换电极后,同样的试验条件下,臭氧产生量为160g/小时。实验条件下,功率损耗均为830W。
实施例4
制备臭氧发生器用电极:
取长300mm,宽30mm,厚1.5mm的α-氧化铝板材作为阻挡介质层;
催化剂(含涂层和活性组份)涂覆在阻挡介质层的一面,涂覆催化剂之后,所述催化剂为所述阻挡介质层质量的5%,所述催化剂包括如下重量百分比的各组分:活性组分占催化剂总重15wt%,涂层85%,其中,所述活性组分为MnO和CuO,所述涂层为gama氧化铝;
在涂覆好催化剂的阻挡介质层另一面贴铜箔,制成电极。
其中,催化剂涂覆方法如下:
(1)取200g 800目的gama氧化铝粉、4g草酸、5g拟薄水铝石、1g硝酸铝、0.5g表面活性剂(分解用),倒入玛瑙磨中。再加入1300g去离子水。200rpm/min下研磨10个小时。制成浆料;
(2)把上述阻挡介质层放入烘箱中于150℃下烘干2小时,烘干时打开烘箱风扇。然后保持烘箱门关闭的条件下冷却到室温。通过测量烘干前后的质量变化,测出阻挡介质层的吸水量(A);
(3)把上述浆料装入通过高压喷枪,均匀喷涂到烘干后的阻挡介质层表面。放入真空干燥器中阴干2小时;
(4)阴干后放入马弗中加热至550℃,加热升温速度为每分钟5℃。恒温两小时,保持炉门关闭条件下,自然冷却到室温。称重。
(5)将上述负载有涂层的阻挡介质层浸入水中1分钟后取出,吹净表面浮水,称重。计算得到其吸水量(B);
(6)计算得到涂层的净吸水量C(C=B-A)。根据活性组份目标负载量,涂层净吸水量C,计算得活性组份水溶液的浓度。以此配制活性组份溶液;(活性组份目标负载量CuO0.1g;MnO0.2g)
(7)将负载有涂层的阻挡介质层150℃烘干2小时,保持烘箱门关闭条件下冷却至室温。不需负载活组份的面进行防水保护。
(8)取(6)配制好的活性组份溶液(硝酸铜和硝酸锰),以浸渍法负载到涂层中去,吹去表面浮液。150℃烘干2小时。转入马弗炉中焙烧。以每分钟15℃加热到550℃,恒温3小时。微开炉门,冷却到室温。涂覆过程完成。
同样的方法,制备4块电极。取河南迪诺环保科技股份有限公司XF-B-3-100型臭氧发生器,把其中的4块电极全换成上述制成的电极。进行比对试验,试验条件为:纯氧气气源,进气压力为0.6MPa,进气风量为每小时1.5立方米,交流电压,5000V、2万赫兹的正弦波。通过出气风量和质量浓度检测结果计算得每小时臭氧产生量。
实验结果如下:
XF-B-3-100型原臭氧产生量为120g/小时;更换电极后,同样的试验条件下,臭氧产生量为168g/小时。实验条件下,功率损耗均为830W。
实施例5
制备臭氧发生器用电极:
取长300mm,宽30mm,厚1.5mm的石英玻璃板作为阻挡介质层;
催化剂(含涂层和活性组份)涂覆在阻挡介质层的一面,涂覆催化剂之后,所述催化剂为所述阻挡介质层质量的1%,所述催化剂包括如下重量百分比的各组分:活性组分为5wt%,涂层为95wt%,其中,所述活性组分为银、铑、铂、钴和镧(依次物质的量比为1∶1∶1∶2∶1.5),所述涂层为氧化锆;
在涂覆好催化剂的阻挡介质层另一面贴铜箔,制成电极。
其中,催化剂涂覆方法如下:
(1)取400g氧化锆、1.7g硝酸银、2.89g硝酸铑、3.19g硝酸铂、4.37g硝酸钴、8.66g硝酸镧、15g草酸、25g EDTA(分解用),倒入玛瑙磨中。再加入1500g去离子水。200rpm/min下研磨10个小时。制成浆料;
(2)把上述阻挡介质层放入烘箱中于150℃下烘干2小时,烘干时打开烘箱风扇。然后保持烘箱门关闭的条件下冷却到室温;
(3)把上述催化剂浆料装入通过高压喷枪,均匀喷涂到烘干后的阻挡介质层表面。放入真空干燥器中阴干2小时;
(4)阴干后放入马弗中加热至550℃,加热升温速度为每分钟5℃。恒温两小时,保持炉门关闭条件下,自然冷却到室温;然后于220℃在氢气还原气氛下进行还原1.5小时。涂覆过程完成。
以同样的方法,制备4块电极。取河南迪诺环保科技股份有限公司XF-B-3-100型臭氧发生器,把其中的4块电极全换成上述制成的电极。进行比对试验,试验条件为:纯氧气气源,进气压力为0.6MPa,进气风量为每小时1.5立方米,交流电压,5000V、2万赫兹的正弦波。通过出气风量和质量浓度检测结果计算得每小时臭氧产生量。
实验结果如下:
XF-B-3-100型原臭氧产生量为120g/小时;更换电极后,同样的试验条件下,臭氧产生量为140g/小时。实验条件下,功率损耗均为830W。
实施例6
制备臭氧发生器用电极:
催化剂(含涂层和活性组份)涂覆在铜箔(电极)的一面,涂覆催化剂之后,所述催化剂的厚度为1.5mm,所述催化剂包括如下重量百分比的各组分:活性组分为8wt%,涂层为92wt%,其中,所述活性组分为硫酸锌、硫酸钙、硫酸钛和硫酸镁(依次物质的量比为1∶2∶1∶1),所述涂层为石墨烯。
其中,催化剂涂覆方法如下:
(1)取100g石墨烯、1.61g硫酸锌、3.44g硫酸钙、2.39g硫酸钛、1.20g硫酸镁、25g草酸、15g EDTA(分解用),倒入玛瑙磨中。再加入800g去离子水。200rpm/min下研磨10个小时。制成浆料;
(2)把上述催化剂浆料装入通过高压喷枪,均匀喷涂到铜箔(电极)的表面上。放入真空干燥器中阴干2小时;
(3)阴干后放入马弗中加热至350℃,加热升温速度为每分钟5℃。恒温两小时,保持炉门关闭条件下,自然冷却到室温。
以同样的方法,制备4块电极。取河南迪诺环保科技股份有限公司XF-B-3-100型臭氧发生器,把其中的4块电极全换成上述制成的电极。进行比对试验,试验条件为:纯氧气气源,进气压力为0.6MPa,进气风量为每小时1.5立方米,交流电压,5000V、2万赫兹的正弦波。通过出气风量和质量浓度检测结果计算得每小时臭氧产生量。
实验结果如下:
XF-B-3-100型原臭氧产生量为120g/小时;更换电极后,同样的试验条件下,臭氧产生量为165g/小时。实验条件下,功率损耗均为830W。
实施例7
制备臭氧发生器用电极:
催化剂(含涂层和活性组份)涂覆在铜箔(电极)的一面,涂覆催化剂之后,所述催化剂的厚度为3mm,所述催化剂包括如下重量百分比的各组分:活性组分为10wt%,涂层为90wt%,其中,所述活性组分为氧化镨、氧化钐和氧化钇(依次物质的量比为1∶1∶1),所述涂层为氧化铈和氧化锰(依次物质的量比为1∶1)。
其中,催化剂涂覆方法如下:
(1)取62.54g氧化铈、31.59g氧化锰、3.27g硝酸镨、3.36g硝酸钐、3.83g硝酸钇、12g草酸、20g EDTA(分解用),倒入玛瑙磨中。再加入800g去离子水。200rpm/min下研磨10个小时。制成浆料;
(2)把上述催化剂浆料装入通过高压喷枪,均匀喷涂到铜箔(电极)的表面上。放入真空干燥器中阴干2小时;
(3)阴干后放入马弗中加热至500℃,加热升温速度为每分钟5℃。恒温两小时,保持炉门关闭条件下,自然冷却到室温。
以同样的方法,制备4块电极。取河南迪诺环保科技股份有限公司XF-B-3-100型臭氧发生器,把其中的4块电极全换成上述制成的电极。进行比对试验,试验条件为:纯氧气气源,进气压力为0.6MPa,进气风量为每小时1.5立方米,交流电压,5000V、2万赫兹的正弦波。通过出气风量和质量浓度检测结果计算得每小时臭氧产生量。
实验结果如下:
XF-B-3-100型原臭氧产生量为120g/小时;更换电极后,同样的试验条件下,臭氧产生量为155g/小时。实验条件下,功率损耗均为830W。
实施例8
制备臭氧发生器用电极:
催化剂(含涂层和活性组份)涂覆在铜箔(电极)的一面,涂覆催化剂之后,所述催化剂的厚度为1mm,所述催化剂包括如下重量百分比的各组分:活性组分为14wt%,涂层为86wt%,其中,所述活性组分为硫化锶、硫化镍、硫化锡和硫化铁(依次物质的量比为2∶1∶1∶1),所述涂层为硅藻土,孔隙率为80%,比表面积为350平方米/克,平均孔径为30纳米。
其中,催化剂涂覆方法如下:
(1)取58g硅藻土、3.66g硫酸锶、2.63g硫酸镍、2.18g硫酸亚锡、2.78g硫酸亚铁、3g草酸、5g EDTA(分解用),倒入玛瑙磨中。再加入400g去离子水。200rpm/min下研磨10个小时。制成浆料;
(2)把上述催化剂浆料装入通过高压喷枪,均匀喷涂到铜箔(电极)的表面上。放入真空干燥器中阴干2小时;
(3)阴干后放入马弗中加热至500℃,加热升温速度为每分钟5℃。恒温两小时,保持炉门关闭条件下,自然冷却到室温;然后再通入CO进行硫化反应,涂敷过程完成。
以同样的方法,制备4块电极。取河南迪诺环保科技股份有限公司XF-B-3-100型臭氧发生器,把其中的4块电极全换成上述制成的电极。进行比对试验,试验条件为:纯氧气气源,进气压力为0.6MPa,进气风量为每小时1.5立方米,交流电压,5000V、2万赫兹的正弦波。通过出气风量和质量浓度检测结果计算得每小时臭氧产生量。
实验结果如下:
XF-B-3-100型原臭氧产生量为120g/小时;更换电极后,同样的试验条件下,臭氧产生量为155g/小时。实验条件下,功率损耗均为830W。
实施例9
如图8至图10所示,本实施例提供一种电凝装置,包括:
第一电极301,能将电子传导给含硝酸的水雾;当电子被传导给硝酸的水雾时,硝酸的水雾带电;
第二电极302,能给带电的水雾施加吸引力。
同时,如图8所示,本实施例中电凝装置还包括具有电凝进口3031和电凝出口3032的电凝壳体303,第一电极301和第二电极302均安装在电凝壳体303中。且第一电极301通过电凝绝缘件304与电凝壳体303的内壁固接,第二电极302直接与电凝壳体303固接。本实施例中电凝绝缘件304呈柱状,又称作绝缘柱。在另一种实施例中电凝绝缘件304还可以呈塔状等。本电凝绝缘件304主要是防污染防漏电。本实施例中第一电极301和第二电极302均呈网状,且两者均于电凝进口3031和电凝出口3032之间。第一电极301具有负电势,第二电极302具有正电势。同时,本实施例中电凝壳体303与第二电极302具有相同的电势,该电凝壳体303同样对带电的物质具有吸附作用。本实施例中电凝壳体中设有电凝流道3036,第一电极301和第二电极302均安装在电凝流道3036中,且第一电极301的截面面积与电凝流道3036的截面面积比为99%~10%、或90~10%、或80~20%、或70~30%、或60~40%、或50%。
本实施例中电凝装置还可以用于处理含有酸雾的工业尾气。当电凝装置用于处理含有酸雾的工业尾气时,本实施例中电凝进口3031与排放工业尾气的口相连通。如图8所示,本实施例中电凝装置的工作原理如下:工业尾气由电凝进口3031流入电凝壳体303,并经电凝出口3032流出;在此过程中,工业尾气将流经第一电极301,当工业尾气中的酸雾与第一电极301接触时,或与第一电极301的距离达到一定值时,第一电极301将电子传递给酸雾,酸雾带电,第二电极302给带电的酸雾施加吸引力,酸雾向第二电极302移动,并附着在第二电极302上;由于酸雾具有易带且易失电特性,某个带电的雾滴在向第二电极302移动过程中又将失电,此时其它带电的雾滴又将快速将电子传递给该失电的雾滴,如此重复,雾滴处于持续带电状态,第二电极302就能持续给雾滴施加吸附力,并使得雾滴附着在第二电极302,从而实现对工业尾气中酸雾的去除,避免酸雾直接排放至大气中,并对大气造成污染。本实施例中上述第一电极301和第二电极302构成吸附单元。且在吸附单元仅有一个的情况下,本实施例中电凝装置能除去工业尾气中80%的酸雾,大大降低了酸雾的排放量,具有显著的环保效果。
如图10所示,本实施例中第一电极301上设有3个前连接部3011,3个前连接部3011分别通过3个电凝绝缘件304与电凝壳体303的内壁上的3个连接部固接,此种连接形式能有效增强第一电极301与电凝壳体303间的连接强度。本实施例中前连接部3011呈圆柱形,在其它实施例中前连接部3011还可以呈塔状等。本实施例中电凝绝缘件304呈圆柱状,在其它实施例中电凝绝缘件304还可以呈塔状等。本实施例中后连接部呈圆柱状,在其它实施例中电凝绝缘件304还可以呈塔状等。如图9所示,本实施例中电凝壳体303包括由电凝进口3031至电凝出口3032方向依次分布的第一壳体部3033、第二壳体部3034、及第三壳体部3035。电凝进口3031位于第一壳体部3033的一端,电凝出口3032位于第三壳体部3035的一端。第一壳体部3033的轮廓大小由电凝进口3031至电凝出口3032方向逐渐增大,第三壳体部3035的轮廓大小由电凝进口3031至电凝出口3032方向逐渐减小。本实施例中第二壳体部3034的截面呈矩形。本实施例中电凝壳体303采用上述结构设计,使尾气在电凝进口3031处达到一定的入口流速,更主要能使气流分布更加均匀,进而使尾气中的介质、如雾滴更容易在第一电极301的激发作用下带电。同时本电凝壳体303封装更加方便,减少材料用量,并节省空间,可以用管道连接,且还有利用于绝缘的考虑。任何可达到上述效果的电凝壳体303均可以接受。
本实施例中电凝进口3031和电凝出口3032均呈圆形,电凝进口3031也可称作进气口,电凝出口3032也可称作出气口。本实施例中电凝进口3031的直径为300mm~1000mm,具体为500mm。同时,本实施例中电凝进口3031的直径为300mm~1000mm,具体为500mm。
实施例10
如图11和图12所示,本实施例提供一种电凝装置,包括:
第一电极301,能将电子传导给含硝酸的水雾;当电子被传导给含硝酸的水雾时,含硝酸的水雾带电;
第二电极302,能给带电的水雾施加吸引力。
如图11和图12所示,本实施例中第一电极301有两个,两个第一电极301均呈网状且呈球笼状。本实施例中第二电极302有一个,该第二电极302呈网状且呈球笼状。第二电极302位于两个第一电极301之间。同时,如图11所示,本实施例中电凝装置还包括具有电凝进口3031和电凝出口3032的电凝壳体303,第一电极301和第二电极302均安装在电凝壳体303中。且第一电极301通过电凝绝缘件304与电凝壳体303的内壁固接,第二电极302直接与电凝壳体303固接。本实施例中电凝绝缘件304呈柱状,又称作绝缘柱。本实施例中第一电极301具有负电势,第二电极302具有正电势。同时,本实施例中电凝壳体303与第二电极302具有相同的电势,该电凝壳体303同样对带电的物质具有吸附作用。
本实施例中电凝装置还可用于处理含有酸雾的工业尾气。本实施例中电凝进口3031可与排放工业尾气的口相连通。如图11所示,本实施例中电凝装置的工作原理如下:工业尾气由电凝进口3031流入电凝壳体303,并经电凝出口3032流出;在此过程中,工业尾气将先流经其中一个第一电极301,当工业尾气中的酸雾与该第一电极301接触时,或与该第一电极301的距离达到一定值时,第一电极301将电子传递给酸雾,部分酸雾带电,第二电极302给带电的酸雾施加吸引力,酸雾向第二电极302移动,并附着在第二电极302上;另有一部分酸雾未被吸附在第二电极302上,该部分酸雾继续向电凝出口3032方向流动,当该部分酸雾与另一个第一电极301接触时,或与另一个第一电极301的距离达到一定值时,该部分酸雾将带电,电凝壳体303给该部分带电的酸雾施加吸附力,使得该部分带电的酸雾附着在电凝壳体303的内壁上,从而大大减少了工业尾气中酸雾的排放量,且本实施例中处理装置能去除工业尾气中90%的酸雾,去除酸雾的效果非常显著。另外,本实施例中电凝进口3031和电凝出口3032均呈圆形,电凝进口3031也可称作进气口,电凝出口3032也可称作出气口。
实施例11
如图13所示,本实施例提供一种电凝装置,包括:
第一电极301,能将电子传导给含硝酸的水雾;当电子被传导给含硝酸的水雾时,含硝酸的水雾带电;
第二电极302,能给带电的水雾施加吸引力。
本实施例中第一电极301呈针状,且第一电极301带有负电势。同时,本实施例中第二电极302呈面状,且第二电极302带有正电势,该第二电极302也称作收集极。本实施例中第二电极302具体呈平面状,且第一电极301垂直于第二电极302。本实施例中第一电极301和第二电极302之间形成线面电场。
实施例12
如图14所示,本实施例提供一种电凝装置,包括:
第一电极301,能将电子传导给含硝酸的水雾;当电子被传导给含硝酸的水雾时,含硝酸的水雾带电;
第二电极302,能给带电的水雾施加吸引力。
本实施例中第一电极301呈线状,且第一电极301带有负电势。同时,本实施例中第二电极302呈面状,且第二电极302带有正电势,该第二电极302也称作收集极。本实施例中第二电极302具体呈平面状,且第一电极301平行于第二电极302。本实施例中第一电极301和第二电极302之间形成线面电场。
实施例13
如图15所示,本实施例提供一种电凝装置,包括:
第一电极301,能将电子传导给含硝酸的水雾;当电子被传导给含硝酸的水雾时,含硝酸的水雾带电;
第二电极302,能给带电的水雾施加吸引力。
本实施例中第一电极301呈网状,且第一电极301带有负电势。同时,本实施例中第二电极302呈面状,且第二电极302带有正电势,该第二电极302也称作收集极。本实施例中第二电极302具体呈平面状,且第一电极301平行于第二电极302。本实施例中第一电极301和第二电极302之间形成网面电场。另外,本实施例中第一电极301由金属丝制成的网状结构,该第一电极301由金属丝网构成。本实施例中第二电极302的面积大于第一电极301的面积。
实施例14
如图16所示,本实施例提供一种电凝装置,包括:
第一电极301,能将电子传导给含硝酸的水雾;当电子被传导给含硝酸的水雾时,含硝酸的水雾带电;
第二电极302,能给带电的水雾施加吸引力。
本实施例中第一电极301呈点状,且第一电极301带有负电势。同时,本实施例中第二电极302呈桶状,且第二电极302带有正电势,该第二电极302也称作收集极。本实施例中第一电极301通过金属线或金属针进行固定。且本实施例中第一电极301位于桶状的第二电极302的几何对称中心处。本实施例中第一电极301和第二电极302之间形成点桶电场。
实施例15
如图17所示,本实施例提供一种电凝装置,包括:
第一电极301,能将电子传导给含硝酸的水雾;当电子被传导给含硝酸的水雾时,含硝酸的水雾带电;
第二电极302,能给带电的水雾施加吸引力。
本实施例中第一电极301呈线状,且第一电极301带有负电势。同时,本实施例中第二电极302呈桶状,且第二电极302带有正电势,该第二电极302也称作收集极。本实施例中第一电极301通过金属线或金属针进行固定。且本实施例中第一电极301位于桶状的第二电极302的几何对称轴上。本实施例中第一电极301和第二电极302之间形成线桶电场。
实施例16
如图18所示,本实施例提供一种电凝装置,包括:
第一电极301,能将电子传导给含硝酸的水雾;当电子被传导给含硝酸的水雾时,含硝酸的水雾带电;
第二电极302,能给带电的水雾施加吸引力。
本实施例中第一电极301呈网状,且第一电极301带有负电势。同时,本实施例中第二电极302呈桶状,且第二电极302带有正电势,该第二电极302也称作收集极。本实施例中第一电极301通过金属线或金属针进行固定。且本实施例中第一电极301位于桶状的第二电极302的几何对称中心处。本实施例中第一电极301和第二电极302之间形成网桶电凝电场。
实施例17
如图19所示,本实施例提供一种电凝装置,包括:
第一电极301,能将电子传导给含硝酸的水雾;当电子被传导给含硝酸的水雾时,含硝酸的水雾带电;
第二电极302,能给带电的水雾施加吸引力。
本实施例中第二电极302有两个,且第一电极301位于两个第二电极302之间,第一电极301沿左右方向方向上的长度大于第二电极302沿左右方向上的长度,有第一电极301的左端位于第二电极302的左方。第一电极301的左端与第二电极302的左端形成沿斜向延伸的电力线。本实施例中第一电极301与第二电极302之间形成非对称电凝电场。在使用时,水雾(低比电阻物质)、如雾滴由左进入两个第二电极302之间。部分雾滴带电后,由第一电极301的左端沿斜向向第二电极302的左端移动,从而对雾滴形成拉动作用。
实施例18
如图20所示,本实施例提供一种电凝装置,包括:
第一电极,能将电子传导给含硝酸的水雾;当电子被传导给含硝酸的水雾时,含硝酸的水雾带电;
第二电极,能给带电的水雾施加吸引力。
本实施例中第一电极和第二电极构成吸附单元3010。本实施例中吸附单元3010有多个,且全部吸附单元3010沿水平方向分布。本实施例中全部吸附单元3010具体沿左右方向分布。
实施例19
如图21所示,本实施例提供一种电凝装置,包括:
第一电极,能将电子传导给含硝酸的水雾;当电子被传导给含硝酸的水雾时,含硝酸的水雾带电;
第二电极,能给带电的水雾施加吸引力。
本实施例中第一电极和第二电极构成吸附单元3010。本实施例中吸附单元3010有多个,且全部吸附单元3010沿上下方向分布。
实施例20
如图22所示,本实施例提供一种电凝装置,包括:
第一电极,能将电子传导给含硝酸的水雾;当电子被传导给含硝酸的水雾时,含硝酸的水雾带电;
第二电极,能给带电的水雾施加吸引力。
本实施例中第一电极和第二电极构成吸附单元3010。本实施例中吸附单元3010有多个,且全部吸附单元3010沿斜向分布。
实施例21
如图23所示,本实施例提供一种电凝装置,包括:
第一电极,能将电子传导给含硝酸的水雾;当电子被传导给含硝酸的水雾时,含硝酸的水雾带电;
第二电极,能给带电的水雾施加吸引力。
本实施例中第一电极和第二电极构成吸附单元3010。本实施例中吸附单元3010有多个,且全部吸附单元3010沿螺旋方向分布。
实施例22
如图24所示,本实施例提供一种电凝装置,包括:
第一电极,能将电子传导给含硝酸的水雾;当电子被传导给含硝酸的水雾时,含硝酸的水雾带电;
第二电极,能给带电的水雾施加吸引力。
本实施例中第一电极和第二电极构成吸附单元3010。本实施例中吸附单元3010有多个,且全部吸附单元3010沿左右方向、上下方向和斜向分布。
综上所述,本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种发动机尾气臭氧净化系统,其特征在于,包括:
臭氧源,用于提供臭氧流股;
反应场,用于将臭氧流股与尾气流股混合反应;
臭氧消解器,用于消解经反应场处理后的尾气中的臭氧;
脱硝装置,用于脱除臭氧流股与尾气流股混合反应产物中的硝酸;所述脱硝装置包括电凝装置,所述电凝装置包括:
电凝流道;
第一电极,所述第一电极位于电凝流道中,所述第一电极能将电子传导给含硝酸的水雾;当电子被传导含硝酸的水雾时,含硝酸的水雾带电;
第二电极,能给带电的含硝酸的水雾施加吸引力;
其中,所述第二电极有两个,且所述第一电极位于两个所述第二电极之间,所述第一电极沿左右方向上的长度大于所述第二电极沿左右方向上的长度,有所述第一电极的左端位于所述第二电极的左方,所述第一电极的左端与第二电极的左端形成沿斜向延伸的电力线;
所述第一电极与电源的一个电极电性连接,所述第二电极与电源的另一个电极电性连接,所述电源的电压小于起始起晕电压;
所述脱硝装置还包括脱硝液收集单元,用于存储废气中脱除的硝酸水溶液和/或硝酸盐水溶液;当所述脱硝液收集单元中存储有硝酸水溶液时,所述脱硝液收集单元设有碱液加入单元。
2.根据权利要求1所述的发动机尾气臭氧净化系统,其特征在于,所述第一电极上设有前通孔。
3.根据权利要求1或2所述的发动机尾气臭氧净化系统,其特征在于,所述第二电极由导电物质制成。
4.根据权利要求1或2所述的发动机尾气臭氧净化系统,其特征在于,所述第二电极的表面具有导电物质。
5.根据权利要求1所述的发动机尾气臭氧净化系统,其特征在于,所述第一电极与电源的阴极电性连接,所述第二电极与电源的阳极电性连接。
6. 根据权利要求5所述的发动机尾气臭氧净化系统,其特征在于,所述电源的电压为0.1kv/mm -2kv/mm。
7.一种发动机尾气臭氧净化方法,其特征在于,所述发动机尾气臭氧净化方法基于权利要求1-6任一项所述的发动机尾气臭氧净化系统实现,包括如下步骤:脱除臭氧流股与尾气流股混合反应产物中的硝酸;使带硝酸雾的气体流经第一电极;当带硝酸雾的气体流经第一电极时,第一电极使气体中的硝酸雾带电,第二电极给带电的硝酸雾施加吸引力,使硝酸雾向第二电极移动,直至硝酸雾附着在第二电极上;所述第一电极通过与硝酸雾接触的方式使气体中的硝酸雾带电。
8.根据权利要求7所述发动机尾气臭氧净化方法,其特征在于,所述第一电极将电子导入硝酸雾,电子在位于所述第一电极和所述第二电极之间的雾滴之间进行传递,使更多雾滴带电。
9.根据权利要求7或8所述发动机尾气臭氧净化方法,其特征在于,所述第一电极和所述第二电极之间通过硝酸雾传导电子、并形成电流。
10.根据权利要求9所述发动机尾气臭氧净化方法,其特征在于,附着在第二电极上的硝酸雾形成水滴,第二电极上的水滴流入收集槽中。
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