低温等离子体-催化协同净化技术是一项全新的处理技术,具有能耗低,处理效率高等优点,在处理VOCs、氮氧化物、机动车尾气方面都有着广阔的发展前景,但实际应用还很不成熟,需要加大力量进行更加深入的理论和实践研究,低温等离子体协同催化净化技术将在废气治理领域发挥重要的作用
近年来兴起的低温等离子体催化技术解决了传统的净化方法所不能解决的问题。用该项技术处理**废气具有以下优点:①能耗低,可在室温下与催化剂反应,*加热,较大地节约了能源;②使用便利,设计时可以根据风量变化以及现场条件进行调节;③不产生副产物,催化剂可选择性地降解等离子体反应中所产生的副产物;④不产生放射物;⑤尤其适于处理有气味及低浓度大风量的气体。但以下两方面还有待改进:①对水蒸气比较敏感,当水蒸气含量**5%时,处理效率及效果将受到影响;②初始设备投资较高。该项技术在环境污染物处理方面引起了人们的较大关注,被认为是环境污染物处理领域中很有发展前途的**之一。本文将探讨其与污染气体的作用过程及两者协同作用机理,并概述这一技术在废气治理方面的进展
低温等离子体技术原理
等离子体是含有大量电子、离子、分子、中性原子、激发态原子、光子和自由基等组成的物质的*四种形态。其总正负电荷数相等宏观上呈电中性,但具有导电和受电磁影响的性质,表现出很高的化学活性。根据体系能量状态、温度和离子密度,等离子体通常可分为高温等离子体和低温等离子体(包括热等离子体和冷等离子体)。高温等离子体的电离度接近,各种粒子的温度几乎相同,并且体系处于热力学平衡状态,它主要应用于受控热核反应研究方面。低温等离子体则处于热力学非平衡状态,各种粒子温度并不相同。
低温等离子体可通过*陡、脉宽窄(纳秒级)的高压脉冲放电在常温常压下获得,其中的高能电子和、等活性粒子可与各种污染物如等发生作用,转化为等无害或低害物质,从而使废气得到净化。它可促使一些在通常条件下不易进行的化学反应得以进行,甚至在较短时间内完成,故属低浓度治理的*技术
1:微波激发区
本工艺有3至9个微波激发单位,根据被处理风量的不同数量不同,微波由于它的频率相对比较高,在纳秒的时间内有效作用于被处理空间(区域),由于微波的功率相对较小,因此在激发能力上也就是说电子的获能跃迁能力上有限,本设计只是把微波作为初频激发源,在处理过程中作为一种预激发能。由于微波的预激功能,较大的提高等离子体区,较板区的激发能力和处理效果,由于微波技术的运用,本工艺在同类设备的比较中显得设备精炼而效果优越。
2:低温等离子体激发
本工艺有40支至240支充有特殊气体的无极管组成的低温等离子体激发区,低温等离子体区是工艺的核心技术,国外诸多科研机构室称在常压下实现低温等离子体。从大量的试验分析,常压低温等离子体要在工业中应用存在的困难仍旧很大,本工艺借助低气压的无极灯作为低温等离子体的激发体,较大限度地在无极管区实现低温等离子体区,由于低温等离子体在能量跃迁过程中具有较强的能量平衡性,在粒子撞击中失能较少,所以低温等离子体作为原子激发是较理想的一种能。在实践应用中,较大的科题在于低气压究竟是多少帕?管内充什么样的气体较有经济价值?这没有理论模型可言,只有通过实践、实验、分析。
较板区
根据被处理气体的流量,较板间的电压分12KV、16KV至42KV,较板间加以足够高的电压,在引风的作用下,较区由于负压的作用,按照法拉*暗区理论、光致电离理论、自由离理论,在常压或接近常压的条件下有相当概率的粒子可能实现低温等离子体。
根据三类的功能区,集中的目的是实现低温等离子体,由于理论和实际使用条件上的区别,单一的方法获得低温等离子体,从功率上,外部条件上都存在差距。本工艺集三种技术与一体,经山东、江苏、浙江三地多家医药、化工企业的实地测试,原废气的去除率非常理想,根据本公司的测试,高浓度废气去除率可达84%以上
现在,各传媒上宣传低温等离子废气净化的产品和技术很多,可这些产品的宣传大部分都是在炒低温等离子体概念。如何判断是否是真正意义上的低温等离子体技术?可以用下面两个简单的规则来判断,即使你不懂低温等离子体技术也能判断出是真是假。
(1) 在废气净化的通道上必须充满了低温等离子体。这条规则判断很简单,只要用眼睛观察一下处理通道是否充满紫蓝色的放电就可以直观的了解是否是低温等离子体了(需要注意的是不要将各种颜色的灯光当作电离子体放电)。如果在废气处理的通道上只零星的分布若干的放电点或线,则处理的效果是非常有限的,因为,大部分的(VOCs)气体没有进过低温等离子体处理区域。
(2) 低温等离子体处理系统必须要有一定的放电处理功率。通常需要在2~5瓦时/米3。即1000米3/时的风量需要处理的电功率为2KW~5KW。如果号称1000米3/时的风量只需要几十或几百瓦的电功率,则较多也就是静电(除尘)处理或局部处理而已。要想分解VOCs没有一定的能量是不可能的。
低温等离子体是继固态、液态、气态之后的物质*四态,当外加电压达到气体的放电电压时,气体被击穿,产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体。放电过程中虽然电子温度很高,但重粒子温度很低,整个体系呈现低温状态,所以称为低温等离子体。低温等离子体降解污染物是利用这些高能电子、自由基等活性粒子和废气中的污染物作用,使污染物分子在较短的时间内发生分解,并发生后续的各种反应以达到降解污染物的目的。
DBD等离子体反应区富含较高的物质,如高能电子、离子、自由基和激发态分子等,废气中的污染物质可与这些具有较高能量的物质发生反应,使污染物质在较短的时间内发生分解,并发生后续的各种反应以达到讲解污染物的目的。与传统的电晕放电形势产生的低温等离子技术相比较,DBD等离子体技术放电量是电晕放电的50倍,放电密度是电晕放电的130倍。所以,传统低温等离子体技术只能用于室内空气异味治理,与其他低温等离子体技术相比较,DBD等离子体技术是一用于工业化工艺废气治理的技术。
等离子体去除污染物的基本过程
过程一:高能电子的直接轰击
过程二:O原子或臭氧的氧化
O2+e→2O
过程三:OH自由基的氧化
H2O+e→OH+H
H2O+O→2OH
H+O2→OH+O
过程四:分子碎片+氧气的反应
等离子体是一种聚集态物质,它有别于常识中的“固”、“液”、“气”三态物质,是物质的*四态,其所拥有的高能电子同空气中的分子碰撞时会发生一系列基元物化反应,并在反应过程中产生多种活性自由基和生态氧,即臭氧分解而产生的原子氧。活性自由基可以有效地破坏各种病毒、细菌中的核酸,蛋白质,使其不能进行正常的代谢和生物合成,从而致其死亡;而生态氧能迅速将多种高分子异味气体分解或还原为低分子无害物质;另外,借助等离子体中的离子与物体的凝并作用,可以对小至亚微米级的细微颗粒物进行有效的收集。
2、等离子空气净化器在工作时会产生臭氧,由臭氧分解出生态氧,而臭氧是一种公认的高效空气杀菌剂,达到一定浓度时对人体也有害,不仅有臭味,也可能致癌。我国《室内空气质量标准》规定臭氧的浓度必须小于0.16mg/m3。由于臭氧的不稳定性,存在时间很短,因此可以做到既能持续杀死细菌、病毒,又使空气中的臭氧浓度保持在安全水平对人体无害。
等离子废气净化器采用了*特的吸附-分解-碳化 离心式抽风安装较新工艺技术设计,采用标准模块设计等优点,是一种干法处理**废气的净化设备。它改变了使用活性碳材料的工艺技术,*再生处理原料,*专人负责,不产生二次污染,更换及维护保养方便。
低温等离子体是继固态、液态、气态之后的物质*四态,当外加电压达到气体的放电电压时,气体被击穿,产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体。放电过程中虽然电子温度很高,但重粒子温度很低,整个体系呈现低温状态,所以称为低温等离子体。低温等离子体降解污染物是利用这些高能电子、自由基等活性粒子和废气中的污染物作用,使污染物分子在较短的时间内发生分解,并发生后续的各种反应以达到降解污染物的目的。一般气体放电,将会产生等离子,而这种放电现像就是通过某种机制使一个或者多个电子从气体原理或分子中分离出来,形成气体媒质,这种媒质就称为电离气体,如果外电场产生了电离气体,传导电流就形成了,这种现象就被称为气体放电。而这种净化设备的技术,就是工业废气处理较新的一种原理