本發明涉及有機廢氣處理，尤其涉及一種利用羥基自由基處理有機廢氣的裝置和方法。

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背景技術：
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大氣污染物主要包括煙、蒸汽、氣味、粒狀物、放射性物質、有毒化學物，或其他室外大氣中的含有物。大氣污染源主要來自工業、生活爐灶與采暖鍋爐和交通運輸。

羥基自由基(·OH)是一種重要的活性氧，從分子式上看是由氫氧根(OH-)失去一個電子形成。羥基自由基具有極強的得電子能力也就是氧化能力，氧化電位2.8v。是自然界中僅次于氟的氧化劑?？梢允勾蠖鄶滴镔|快速的發生鏈式反應，直到生成無害化物質。

申請號為CN200310120890.1的發明公開一種臭氧溶于激活水生成羥基自由基的方法。該方法是這樣實現的，首先水通過文丘里射流器或渦流葉輪泵時，在文丘里射流器或渦流葉輪泵的前后端形成0.2MPa－0.6MPa的壓力差，其能量傳遞給水，使水激活。將臭氧溶解于激活水中，臭氧的濃度為60－400g/m3，經等離子體化學反應生成羥基自由基溶液，臭氧溶解于激活水生成的羥基自由基的比值濃度為2－10mg/L。

申請號為CN201410777858.9的發明公開了一種輪胎廢氣治理工藝及其裝置，治理工藝包括：1)輪胎廢氣進入布袋除塵器除塵；2)除塵后的輪胎廢氣進入組合式低溫等離子反應器，組合式低溫等離子反應器分為電暈段和雙介質阻擋放電低溫等離子段；3)將步驟2)中部分未能與污染物分子碎片充分反應的包括臭氧、羥基自由基、分子碎片的活性基團送入催化氧化床；4)將無污染物質進行達標排放。該輪胎廢氣治理工藝及其裝置雖然能夠對有機廢氣進行凈化，但是無法解決易燃易爆有機廢氣易燃易爆的問題，并且能耗較大。

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技術實現要素：
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本發明要解決的技術問題是提供一種安全性好、能耗較低的利用羥基自由基處理有機廢氣的裝置。

本發明要解決的技術問題是提供一種安全性好、能耗較低的利用羥基自由基處理有機廢氣的方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是，一種利用羥基自由基處理有機廢氣的裝置，包括等離子體放電裝置、制氧裝置、水霧發生裝置和微波紫外光解裝置；制氧裝置的氧氣出口接等離子體放電裝置的入口，等離子體放電裝置的臭氧出口和水霧發生裝置水霧出口接微波紫外光解裝置的臭氧入口，微波紫外光解裝置包括廢氣進氣口和出氣口。

以上所述的利用羥基自由基處理有機廢氣的裝置，所述的制氧裝置是分子篩制氧機，所述的等離子體放電裝置是DBD等離子體放電器，所述的水霧發生裝置是超聲波水霧發生裝置。

以上所述的利用羥基自由基處理有機廢氣的裝置，包括三通管，三通管的第一入口接等離子體放電裝置的臭氧出口，第二入口接水霧發生裝置水霧出口，出口接微波紫外光解裝置的臭氧入口。

以上所述的利用羥基自由基處理有機廢氣的裝置，微波紫外光解裝置包括殼體、復數根紫外燈管、支架和微波發射器，殼體包括上蓋、微波光解腔體、所述的臭氧入口、所述的廢氣進氣口和所述的廢氣出氣口；微波光解腔體在殼體內部，紫外燈管通過支架裝在微波光解腔體中，微波發射器固定在上蓋上，微波發射器的發射口通過上蓋與微波光解腔體的內部連通；紫外燈管在微波的作用下發射出185-254nm波段的紫外光。

以上所述的利用羥基自由基處理有機廢氣的裝置，所述微波光解腔體采用沖孔鋼板拼接成為長方體的內壁，微波光解腔體一端開口，與殼體上的微波發射口的一端相通，；臭氧入口與所述的微波發射口相對，廢氣進氣口與廢氣出氣口斜對，廢氣進氣口和廢氣出氣口分別通過變徑管與腔體連接，在變徑管與殼體相連處設置一隔板，隔板焊接在變徑管底部，利用隔板控制氣體的進氣和出氣流向，使氣體流經整個微波光解腔體。

一種利用羥基自由基處理有機廢氣的方法，包括廢氣處理設備，廢氣處理設備采用上述的裝置，等離子體放電裝置產生的臭氧和水霧發生裝置產生的水霧一同進入到微波紫外光解裝置中，在紫外光的照射下生成羥基自由基；進入到微波紫外光解裝置中的有機廢氣在羥基自由基的作用下降解為二氧化碳和水。

本發明在微波紫外光解裝置中羥基自由基將有機廢氣降解為二氧化碳和水，在紫外光的照射下，易燃易爆的有機廢氣可以避免因等離子體放電器放電產生的火花而發生爆炸，處理過程安全性好、能耗較低。

[附圖說明]

圖1是本發明實施例有機廢氣處理裝置結構的示意圖。

在圖1中，1-分子篩制氧機；2-DBD等離子體放電器；3-超聲波水霧發生裝置；4-聯通管；5-微波紫外光解裝置。

圖2是本發明實施例微波紫外光解裝置的結構示意圖。

在圖2中，50-微波發射器；51-微波電源；52-腔體；53-廢氣進氣口；54-臭氧進氣口，55-廢氣出氣口，56-氣體導流罩，57-紫外燈管，58-燈管支架，59-微波諧振腔腔體。

圖3是本發明實施例廢氣進氣口和廢氣出氣口的氣體導流罩。

[具體實施方式]

本發明實施例利用羥基自由基處理有機廢氣的裝置的結構如圖1所示，包括DBD等離子體放電器(DBD介電放電裝置)2、分子篩制氧機1、超聲波水霧發生裝置3和微波紫外光解裝置5；分子篩制氧機1的氧氣出口接DBD等離子體放電器2的入口，DBD等離子體放電器2的臭氧出口和超聲波水霧發生裝置水霧出口分別接三通管4的兩個入口，三通管4的出口接微波紫外光解裝置5的臭氧入口，微波紫外光解裝置5包括廢氣進氣口53和廢氣出氣口55。

在空氣壓縮機的作用下空氣通過分子篩制氧機1產生純氧，純氧進入到DBD等離子體放電器2中，在高頻高壓電源的作用下，通過放電間隙將純氧氧化成臭氧，超聲波水霧發生裝置3產生的水霧進入三通管4，隨著臭氧的流動進入到微波光解反應裝置中；在紫外光的照射下，臭氧和水蒸氣進一步反應生成羥基自由基；羥基自由基在與廢氣中的有機物進行反應，最終生成二氧化碳和水。

DBD等離子體放電器2的放電間隙的兩側電極上采用等離子噴涂的方法形成高絕緣度、高介電常數、高密度、均勻的電介質薄層，它能夠有效抑制高壓放電電流的無限增大，可以阻止放電間隙產生火花放電或者弧光放電，配合高壓高頻電源，產生高能量高密度的電子，用來對氧氣進行作用解離氧分子，經碰撞聚合為臭氧分子。同時為實現對放電部件的冷卻，放電電極采用中空通水冷卻的方法，從而能夠實現整個放電持續進行。

超聲波水霧發生裝置3利用超聲波定向壓強，使液體表面隆起，在隆起的液面周圍發生空化作用，在超聲波的震動作用下，使液體霧化成小分子的氣霧，并在霧化過程中釋放大量的負離子，使水霧續含能量，更易發生反應。

微波紫外光解裝置的結構如圖2和圖3所示，包括殼體、13支紫外燈管、支架和微波發射器，殼體包括上蓋、微波光解腔體、臭氧入口、廢氣進氣口和廢氣出氣口；微波光解腔體在殼體內部，紫外燈管通過支架裝在微波光解腔體中，微波發射器固定在上蓋上，微波發射器的發射口通過上蓋與微波光解腔體的內部連通；紫外燈管在微波的作用下發射出185-254nm波段的紫外光。

微波光解腔體采用沖孔鋼板拼接成為長方體的內壁，微波光解腔體一端開口，與殼體上的微波發射口的一端相通；臭氧入口與所述的微波發射口相對，廢氣進氣口與廢氣出氣口斜對，廢氣進氣口和廢氣出氣口分別通過變徑管與腔體連接，在變徑管與殼體相連處設置一隔板，隔板焊接在變徑管底部，利用隔板控制氣體的進氣和出氣流向，使氣體流經整個微波光解腔體。

在微波紫外光解設備5中，在射流器的作用下臭氧與帶負離子的蓄能水霧反應產生羥基自由基，同時臭氧和水分子在紫外光的照射下以及微波的協同作用，將臭氧分解為氧活性原子，在與水分子結合反應生成羥基自由基。在圖2中微波發射器50在微波電源51的激勵下發射微波，傳遞到殼體52內部的微波諧振腔59內，點亮微波諧振腔內的13支紫外燈管57，紫外燈管通過特氟龍支架58固定并分散在腔體內；廢氣通過廢氣進氣口53進入到微波光解反應腔體內，同時通過等離子體的產生的臭氧和超聲波水霧通過54進入到微波光解反應腔中，在導流罩中導流板的作用下，二者互相混合，通過紫外燈光和微波的協同作用使臭氧產生氧活性粒子和水霧結合產生羥基自由基，羥基自由基與廢氣中的有機物反應，生成無害的小分子物質、二氧化碳和水，在從廢氣出口55排出。

上述羥基自由處理有機廢氣的過程中，臭氧和水霧通過三通風管進入到光解腔體中，在該過程中臭氧和水霧受到激發，產生更易反應的分子態顆粒。

O₃+H₂O^*→H₂O·+O₃^-

微波無極紫外光解設備的進氣端連接需要處理的有機廢氣。廢氣與臭氧、水霧在微波光解反應裝置的一端混合后，在氣流和導流罩的作用下氣體穿過紫外燈管；在紫外光的照射下臭氧分解為氧氣和氧活性粒子與周圍的水氣結合產生羥基自由基，產生的羥基自由基與廢氣進一步反應生成無害化產物；

O₃^-+hv→O₂+O(¹D)

O(¹D)+H₂O·→2·OH

通過等離子體放電和微波紫外光解的作用，可產生大量的羥基自由基用于廢氣處理，將有機廢氣降解為二氧化碳和水。在紫外光的照射下，易燃易爆的有機廢氣避免了因DBD等離子體放電器放電產生的火花而發生爆炸。

本發明以上實施例采用高效綠色的羥基自由基與有機物反應，可以使有機廢氣中的大多數物質快速的發生鏈式反應，直到生成無害化物質，工藝過程中不會產生不可預知的毒物，避免了易燃易爆氣體直接在DBD反應室反應發生爆炸，最終產物為二氧化碳和水，并降低了能耗。