低溫等離子體廢氣處理技術(shù)

智建領(lǐng)航者智建領(lǐng)航者低溫等離子體廢氣處理隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境污染問題日益突出，各種類型的環(huán)境污染層出不窮，嚴(yán)重危及了人類的健康與生存。為了人類自身的安危，治理環(huán)境問題迫在眉睫。近年，全球涌現(xiàn)出許多治理環(huán)境問題的高新技術(shù)，如超聲波、光催化氧化、低溫等離子體、反滲透等，其中低溫等離子體作為一種高效、低能耗、處理量大、操作簡單的環(huán)保新技術(shù)來處理有毒及難降解物質(zhì)，是近來研究的熱點(diǎn)。

低溫等離子體技術(shù)應(yīng)用范圍廣，氣體的流速和濃度對于氣態(tài)污染物治理技術(shù)應(yīng)用來說是兩個非常重要的因素。生物過濾和燃燒技術(shù)能應(yīng)用于較高濃度范圍，但卻受氣體的流速所限；電子束照射技術(shù)僅有一非常窄的氣體流速范圍。而低溫等離子體技術(shù)對氣體的流速和濃度都有一個很寬的應(yīng)用范圍，其應(yīng)用廣泛不言而喻。等離子體技術(shù)工藝簡單，吸附法要考慮吸附劑的定期更換，脫附時(shí)還有可能造成二次污染；燃燒法需要很高的操作溫度；聯(lián)合催化法中，催化劑存在選擇性，某些條件(如溫度過高)會造成催化劑失活，光催化法只能利用紫外光等；生物法要嚴(yán)格控制pH值、溫度和濕度等條件，以適合微生物的生長。而低溫等離子體技術(shù)則較好的克服了以上技術(shù)的不足，反應(yīng)條件為常溫常壓，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，并可同時(shí)消除混合污染物(有些情況還具有協(xié)同作用)，不會產(chǎn)生二次污染等。就經(jīng)濟(jì)可行性來說，低溫等離子體反應(yīng)裝置本身系統(tǒng)構(gòu)成就單一緊湊，在運(yùn)行費(fèi)用方面，微觀來講，因放電過程只提高電子溫度而離子溫度基本保持不變，這樣反應(yīng)體系就得以保持低溫，所以不僅能量利用率高，而且使設(shè)備維護(hù)費(fèi)用也很低。

低溫等離子體技術(shù)在氣態(tài)污染物治理方面優(yōu)勢顯著。其基本原理是在電場的加速作用下，產(chǎn)生高能電子，當(dāng)電子平均能量超過目標(biāo)治理物分子化學(xué)鍵能時(shí)，分子鍵斷裂，達(dá)到消除氣態(tài)污染物的目的。1980年代，日本東京大學(xué)S．Masuda教授提出的高壓脈沖電暈放電法是常溫常壓下得到低溫等離子體的最簡單、最有效的方法。它已成為目前的研究前沿，也正越來越多的用于氣態(tài)污染物的治理。

低溫等離子體去除污染物的機(jī)理：

等離子體化學(xué)反應(yīng)過程中，等離子體傳遞化學(xué)能量的反應(yīng)過程中能量的傳遞大致如下：

(1)

電場＋電子→高能電子

(2)

高能電子＋分子(或原子)→(受激原子、受激基團(tuán)、游離基團(tuán))

活性基團(tuán)

(3)

活性基團(tuán)＋分子(原子)→生成物+熱

(4)

活性基團(tuán)＋活性基團(tuán)→生成物+熱

從以上過程可以看出，電子首先從電場獲得能量，通過激發(fā)或電離將能量轉(zhuǎn)移到分子或原子中去，獲得能量的分子或原子被激發(fā)，同時(shí)有部分分子被電離，從而成為活性基團(tuán)；之后這些活性基團(tuán)與分子或原子、活性基團(tuán)與活性基團(tuán)之間相互碰撞后生成穩(wěn)定產(chǎn)物和熱。另外，高能電子也能被鹵素和氧氣等電子親和力較強(qiáng)的物質(zhì)俘獲，成為負(fù)離子。這類負(fù)離子具有很好的化學(xué)活性，在化學(xué)反應(yīng)中起著重要的作用。

低溫等離子體去除污染物的原理：

低溫等離子體技術(shù)處理污染物的原理為：在外加電場的作用下，介質(zhì)放電產(chǎn)生的大量攜能電子轟擊污染物分子，使其電離、解離和激發(fā)，然后便引發(fā)了一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)反應(yīng)，使復(fù)雜大分子污染物轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵涡》肿影踩镔|(zhì)，或使有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變成無毒無害或低毒低害的物質(zhì)，從而使污染物得以降解去除。因其電離后產(chǎn)生的電子平均能量在10ev

，適當(dāng)控制反應(yīng)條件可以實(shí)現(xiàn)一般情況下難以實(shí)現(xiàn)或速度很慢的化學(xué)反應(yīng)變得十分快速。作為環(huán)境污染處理領(lǐng)域中的一項(xiàng)具有極強(qiáng)潛在優(yōu)勢的高新技術(shù)，等離子體受到了國內(nèi)外相關(guān)學(xué)科界的高度關(guān)注。

低溫等離子體技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用：

低溫等離子體技術(shù)在廢氣處理中的應(yīng)用隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，石油、制藥、油漆、印刷和涂料等行業(yè)產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)廢氣也日漸增多，這些廢氣不僅會在大氣中停留較長的時(shí)間，還會擴(kuò)散和漂移到較遠(yuǎn)的地方，給環(huán)境帶來嚴(yán)重的污染，這些廢氣吸入人體，直接對人體的健康產(chǎn)生極大的危害；另外工業(yè)煙氣的無控制排放使全球性的大氣環(huán)境日益惡化，酸雨(主要來源于工業(yè)排放的硫氧化物和氮氧化物)

的危害引起了各國的重視。由于大氣受污染而酸化，導(dǎo)致了生態(tài)環(huán)境的破壞，重大災(zāi)難頻繁發(fā)生，給人類造成了巨大損失。因此選擇一種經(jīng)濟(jì)、可行性強(qiáng)的處理方法勢在必行。

降解揮發(fā)性有機(jī)污染物(VOCs)傳統(tǒng)的處理方法如吸收、吸附、冷凝和燃燒等，對于低濃度的VOCs很難實(shí)現(xiàn)，而光催化降解VOCs又存在催化劑容易失活的問題，利用低溫等離子體處理VOCs可以不受上述條件的限制，具有潛在的優(yōu)勢。但由于等離子體是一門包含放電物理學(xué)、放電化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)及真空技術(shù)等基礎(chǔ)學(xué)科之上的交叉學(xué)科。因此,

目前能成熟的掌握該技術(shù)的單位非常的少。大部分宣傳采用低溫等離子技術(shù)處理廢氣的宣傳都不是真正意義上的低溫等離子廢氣處理技術(shù)。

是否是低溫等離子體處理技術(shù)的簡單判斷方法：

如何判斷是否是真正意義上的低溫等離子體技術(shù)？可以用下面兩個簡單的規(guī)則來判斷:(1)

在廢氣處理的通道上必須充滿了低溫等離子體。這條規(guī)則判斷很簡單，只要用眼睛觀察一下處理通道是否充滿紫藍(lán)色的放電就可以直觀的了解是否是低溫等離子體了（需要注意的是不要將各種顏色的燈光當(dāng)作低溫體放電）。如果在廢氣處理的通道上只零星的分布若干的放電點(diǎn)或線，則處理的效果是非常有限的，因?yàn)?，大部分?VOCs)氣體沒有進(jìn)過低溫等離子體處理區(qū)域。

(2)

低溫等離子體處理系統(tǒng)必須要有一定的放電處理功率。通常需要在2～5瓦時(shí)/米3。即1000米3/時(shí)的風(fēng)量需要處理的電功率為2KW～5KW。如果號稱1000米3/時(shí)的風(fēng)量只需要幾十或幾百瓦的電功率，則最多也就是靜電(除塵)處理或局部處理而已。要想分解VOCs沒有一定的能量是不可能的。

低溫等離子體處理設(shè)備的特點(diǎn)：

1、操作方便：低溫等離子體設(shè)備,操作簡單,方便.無需專人看管，如遇故障自動停機(jī)報(bào)警。

2、能耗低：低溫等離子體處理煙氣，運(yùn)行費(fèi)用低廉，約2～5瓦時(shí)/米3。

3、運(yùn)行環(huán)境要求低：在-60℃~+300℃的環(huán)境內(nèi)均可正常運(yùn)轉(zhuǎn),特別是在潮濕,甚至空氣濕度飽和的環(huán)境下仍可正常運(yùn)行。

4、設(shè)備使用壽命長：本設(shè)備抗氧化性強(qiáng)，在酸性氣體中耐腐蝕。5、處理氣體：氨、三甲胺、硫化氫、甲硫氫、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳和苯乙烯，硫化物H2S、VOC類，苯、甲苯、二甲苯分解化合物：低分子化合物，CO2、H2