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CN108816000B - 一种等离子体净化含硫化氢与氨气污染空气的资源化处理方法 - Google Patents

一种等离子体净化含硫化氢与氨气污染空气的资源化处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种一种等离子体净化含硫化氢与氨气污染空气的资源化处理方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将硫化氢与氨气在分离器中分离；2)将经步骤1)处理后的含硫化氢空气引入等离子体装置进行氧化反应产生含硫氧化物，将含硫氧化物及经步骤1)处理后的含氨气空气引入化学合成室，化学合成室中的氨气与含硫氧化物反应产生硫酸铵气溶胶，污染空气被净化成净化空气；3)将步骤2)处理后的硫酸铵气溶胶与净化空气的混合物通入分离室内，将硫酸铵气溶胶与净化空气分离。本发明使污染空气中的硫化氢与氨气转化成为硫酸铵气溶胶，净化污染空气的同时不产生二次污染，产生的硫酸铵气溶胶能够用作化肥，达到资源化的目的，降低设备的运行成本。

Description

一种等离子体净化含硫化氢与氨气污染空气的资源化处理 方法
技术领域
本发明属于环境保护-废气净化技术领域，具体涉及一种等离子体净化含硫化氢与氨气污染空气的资源化处理方法。
背景技术
含硫化氢和氨气的污染空气主要来源于动植物尸体的发酵过程、动物排泄物的发酵过程等。排放到大气中的含硫化氢与氨气的污染空气不仅损害人体健康，引起呼吸系统疾病，还对大气环境造成污染，引发二次气溶胶，造成雾霾天气。目前，用于含硫化氢与氨气的污染空气治理方法主要有化学吸收法、催化氧化法、吸附剂吸附法和生物降解法，这些方法在应对低浓度、大风量的含硫化氢与氨气污染空气时往往运行成本较高，且很难完全净化含硫化氢与氨气的污染空气，容易造成二次污染。
本发明提供一种含硫化氢与氨气污染空气的净化并资源化处理方法：首先使硫化氢与氨气在分离器中分离分离后的硫化氢，经过等离子体反应被氧化反应生成含硫氧化物，产生的含硫氧化物与氨气发生化学合成反应生成硫酸铵气溶胶，使得含硫化氢与氨气的污染空气被净化；接下来，生成的硫酸铵气溶胶与被净化的空气分离，使得产生的硫酸铵气溶胶被收集以作资源化利用，净化空气经过排气管道排到大气中。在本发明中含硫化氢与氨气的污染空气中的硫化氢与氨气转化成硫酸铵气溶胶，这不仅净化空气消除二次污染，还能将硫化氢与氨气资源化利用，达到降低设备的运行成本。
发明内容
为解决现有的含硫化氢与氨气的污染空气治理方法运行成本较高，且很难完全净化，容易造成二次污染等问题，本发明提供一种等离子体净化含硫化氢与氨气污染空气的资源化处理方法，使污染空气中的硫化氢与氨气转化成为硫酸铵气溶胶，净化污染空气的同时不产生二次污染，产生的硫酸铵气溶胶能够用作化肥，达到资源化的目的，降低设备的运行成本。
一种等离子体净化含硫化氢与氨气污染空气的资源化处理方法，包括如下步骤：
S1、将硫化氢与氨气在分离器中分离；
S2、将经步骤S1处理后的含硫化氢的污染空气送入等离子体装置进行氧化反应产生含硫氧化物，产生的含硫氧化物送入化学合成室中，将经步骤S1处理后的含氨气空气送入化学合成室，化学合成室中的氨气与含硫氧化物反应产生硫酸铵气溶胶，污染空气被净化成净化空气；
S3、将经步骤S2处理所得硫酸铵气溶胶与净化空气的混合物进入分离室内，将硫酸铵气溶胶与净化空气分离，收集硫酸铵气溶胶以作资源化利用，净化空气经过排气管道排入大气中。
优选地，所述步骤S1中分离器为膜分离器、冷凝分离器或变压分离器。
优选地，所述步骤S1中污染空气中含有臭氧和双氧水中的一种或两种。
优选地，所述步骤S2中等离子体装置为沿面放电装置、电晕放电装置、介质阻挡放电装置、电弧放电装置中的一种或几种。
优选地，所述步骤S2中等离子体装置中设有催化剂，所述催化剂的形状为球体、圆柱体、长方体或者正方体中的一种或几种，所述催化剂为金、银、钯、铂等贵金属，或氧化铁、氧化铜、氧化铝、氧化铬、氧化镁、氧化锌、氧化钛、氧化锆、氧化铬、氧化镍等金属氧化物，或贵金属与金属氧化物的复合。
优选地，所述步骤S2等离子体氧化装置内等离子体能量密度为0.2-10J/L，停留时间1-10s，反应温度-10-100℃。
更优选，所述步骤S2等离子体氧化装置内等离子体能量密度为2-6J/L，停留时间1-5s，反应温度30-60℃。
优选地，所述步骤S2化学合成反应室为催化氧化装置、热力学燃烧装置、等离子体氧化装置、混合器、吸收塔或吸附塔组成。
优选地，所述步骤S2化学合成反应室中反应温度在-20-80℃、停留时间2-20s、压力0.3-2bar。
更优选，所述步骤S2中化学合成反应室中反应温度在20～60℃、停留时间2-15s、压力0.5-1.5bar。
优选地，所述步骤S3中分离室由过滤装置、静电除尘装置和吸收塔组成。
优选地，所述步骤S3中分离室内的反应温度在-20-80℃、停留时间2-20s、压力0.3-2bar。
更优选，所述步骤S3中分离室内的反应温度在30-60℃、停留时间5-15s、压力1-1.5bar。
本发明的原理是：含硫化氢与氨气污染空气中的硫化氢被氧化含硫氧化物，含硫氧化物为二氧化硫、三氧化硫、硫酸、亚硫酸中的一种或几种，产生的含硫氧化物与含硫化氢与氨气污染空气中的氨气在反应器中进一步化学合成硫酸铵气溶胶，产生的硫酸铵气溶胶与净化空气在分离室中被分离，硫酸铵气溶胶被收集用作化肥。
本发明的有益效果是：
本发明的方法将含硫化氢与氨气的污染空气中的硫化氢氧化成含硫氧化物，并进一步与氨气反应转化成硫酸铵气溶胶，这不仅净化空气消除二次污染，还能将硫化氢与氨气资源化利用，达到降低设备的运行成本，可以用于集约化养殖场、病死动物无害化处理厂、化肥厂、混凝土制造厂等的含氨气的污染空气的治理。
附图说明
图1是含硫化氢与氨气污染空气净化及资源化方法流程示意图。
图2是含硫化氢与氨气污染空气经过膜分离、介质阻挡反应器、催化氧化装置、静电分离器处理装置流程图。
图3是采用介质阻挡放电时的硫化氢与氨气的去除效率。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
实施例一：
如图1和图2所示为基于介质阻挡放电氧化硫化氢后与氨气反应产生硫酸铵的流程实例。
(1)含硫化氢与氨气的污染空气进入膜分离器进行分离。
(2)含硫化氢的污染空气进入电晕放电等离子体装置，等离子体能量密度为0.2J/L、反应时间1s、反应温度-10℃，使100ppm范围内的硫化氢氧化成含硫氧化物。
(3)将产生的含硫氧化物与步骤1)处理后的含氨气污染空气中的氨气、含氨气污染空气中的水分引入催化氧化装置，反应温度为-20℃、反应时间2s、压力0.3bar，催化氧化装置中的氨气与含硫氧化物反应产生硫酸铵气溶胶，污染空气被净化成净化空气。
(4)净化空气与硫酸铵气溶胶在分离室中被分离，分离室中的反应温度为-20℃、反应时间2s、压力0.3bar，净化空气经过排气管道排到大气中，硫酸铵气溶胶被收集制化肥。
实验条件：风量1000m3/h，硫化氢与氨气的污染空气中硫化氢初始浓度为100ppm，氨气初始浓度为80ppm，空气相对湿度为80％。
实施例2：
(1)含硫化氢、氨气、臭氧的污染空气进入冷凝分离器进行分离。
(2)含硫化氢、臭氧的污染空气进入介质阻挡放电装置，加入5g球形氧化钛，等离子体能量密度为5J/L、反应时间5s、反应温度55℃，使200ppm范围内的硫化氢氧化成含硫氧化物。
(3)将产生的含硫氧化物与步骤1)处理后的含氨气污染空气中的氨气、含氨气污染空气中的水分引入热力学燃烧装置，反应温度为30℃、反应时间10s、压力1bar，热力学燃烧装置中的氨气与含硫氧化物反应产生硫酸铵气溶胶，污染空气被净化成净化空气。
(4)净化空气与硫酸铵气溶胶在分离室中被分离，分离室中的反应温度为55℃、反应时间10s、压力1.5bar，净化空气经过排气管道排到大气中，硫酸铵气溶胶被收集制化肥。
实施例3：
(1)含硫化氢、双氧水、氨气的污染空气进入变压分离器进行分离。
(2)含硫化氢、双氧水的污染空气进入电弧放电装置，加入8g球形氧化锌，等离子体能量密度为10J/L、反应时间10s、反应温度100℃，使500ppm范围内的硫化氢氧化成含硫氧化物。
(3)将产生的含硫氧化物与步骤1)处理后的含氨气污染空气中的氨气、含氨气污染空气中的水分引入等离子体氧化装置，反应温度为80℃、反应时间20s、压力2bar，等离子体氧化装置中的氨气与含硫氧化物反应产生硫酸铵气溶胶，污染空气被净化成净化空气。
(4)净化空气与硫酸铵气溶胶在分离室中被分离，分离室中的反应温度为80℃、反应时间20s、压力2bar，净化空气经过排气管道排到大气中，硫酸铵气溶胶被收集制化肥。
由图3的结果可知硫化氢与氨气的转化率随着等离子体能量密度的增大而增大。当硫化氢的氧化率控制在80％，并空气具有一定湿度时产生大量的硫酸铵化肥。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种等离子体净化含硫化氢与氨气污染空气的处理方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、含硫化氢与氨气的污染空气通入分离器进行分离，分离器为膜分离器、冷凝分离器或变压分离器；
S2、将经步骤S1处理后的含硫化氢的污染空气送入等离子体装置，在一定条件下进行氧化反应产生含硫氧化物；
S3、将产生的含硫氧化物与步骤S1处理后的含氨气污染空气引入化学合成室，在一定条件下氨气与含硫氧化物反应产生硫酸铵气溶胶，污染空气被净化成净化空气；
S4、将经步骤S3处理所得硫酸铵气溶胶与净化空气的混合物进入分离室内，在一定条件下将硫酸铵气溶胶与净化空气分离。
2.如权利要求1所述的一种等离子体净化含硫化氢与氨气污染空气的处理方法，其特征在于：所述步骤S2中等离子体装置为沿面放电装置、电晕放电装置、介质阻挡放电装置、电弧放电装置中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的一种等离子体净化含硫化氢与氨气污染空气的处理方法，其特征在于：所述步骤S2中等离子体装置中设有催化剂，所述催化剂的形状为球体、圆柱体、长方体或者正方体中的一种或几种，所述催化剂为金、银、钯、铂，或氧化铁、氧化铜、氧化铝、氧化铬、氧化镁、氧化锌、氧化钛、氧化锆、氧化镍。
4.如权利要求1所述的一种等离子体净化含硫化氢与氨气污染空气的处理方法，其特征在于：所述步骤S2等离子体氧化装置内等离子体能量密度为0.2-10J/L，反应时间1-10s，反应温度-10-100℃。
5.如权利要求1所述的一种等离子体净化含硫化氢与氨气污染空气的处理方法，其特征在于：所述步骤S3化学合成反应室为催化氧化装置、热力学燃烧装置、等离子体氧化装置、混合器、吸收塔或吸附塔。
6.如权利要求1所述的一种等离子体净化含硫化氢与氨气污染空气的处理方法，其特征在于：所述步骤S3化学合成反应室中反应温度在-20-80℃，停留时间2-20s，压力0.3-2bar。
7.如权利要求1所述的一种等离子体净化含硫化氢与氨气污染空气的处理方法，其特征在于：所述步骤S4中分离室由过滤装置、静电除尘装置和吸收塔组成。
8.如权利要求1所述的一种等离子体净化含硫化氢与氨气污染空气的处理方法，其特征在于：所述步骤S4中分离室内的反应温度在-20-80℃，停留时间2-20s，压力0.3-2bar。
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Denomination of invention: A resource utilization method for plasma purification of air contaminated with hydrogen sulfide and ammonia gas

Granted publication date: 20201016

Pledgee: Bank of Jiangsu Limited by Share Ltd. Hangzhou branch

Pledgor: HANGZHOU XINGYANG ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Registration number: Y2024980037977