低温等离子体技术在废气处理中的应用随着工业经济的发展,石油、制药、油漆、印刷和涂料等行业产生的挥发性**废气也日渐增多,这些废气不仅会在大气中停留较长的时间,还会扩散和漂移到较远的地方,给环境带来严重的污染,这些废气吸入人体,直接对人体的健康产生较大的危害;另外工业烟气的无控制排放使**性的大气环境日益恶化,酸雨(主要来源于工业排放的硫氧化物和氮氧化物) 的危害引起了各国的重视。由于大气受污染而酸化,导致了生态环境的破坏,重大灾难频繁发生,给人类造成了巨大损失。因此选择一种经济、可行性强的处理方法势在必行。
降解挥发性**污染物(VOCs)传统的处理方法如吸收、吸附、冷凝和燃烧等,对于低浓度的VOCs很难实现,而光催化降解VOCs又存在催化剂容易失活的问题,利用低温等离子体处理VOCs可以不受上述条件的限制,具有潜在的优势。但由于等离子体是一门包含放电物理学、放电化学、化学反应工程学及真空技术等基础学科之上的交叉学科。因此, 目前能成熟的掌握该技术的单位非常的少。大部分宣传采用低温等离子技术处理废气的宣传都不是真正意义上的低温等离子废气处理技术。
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
捷昂环保低温等离子技术是在外加电场的作用下,介质放电产生的大量携能电子轰击污染物分子,一是在产生等离子体的过程中,高频放电所产生的瞬间高能足够打开一些有害气体分子的化学能,使之分解为单质原子或无害分子;二是等离子体中包含大量的高能电子、正负离子、激发态粒子和具有强氧化性的自由基,这些活性粒子和部分臭气分子碰撞结合,在电场作用下,使臭气分子处于激发态。当臭气分子获得的能量大于其分子键能的结合能时,臭气分子的化学键断裂,直接分解成单质原子或由单一原子构成得无害气体分子。同时产生的大量·OH、·HO2、·O等活性自由基和氧化性较强的O3,与有害气体分子发生化学反应,较终生成无害产物。使复杂大分子污染物转变为简单小分子安全物质害的物质,或使有毒有害物质转变成无毒无从而使污染物得以降解去除。
电催化氧化工艺集低温等离子体、微波放电、较板放电与一体,在实际使用中实现废气的有效处理是较为复杂的过程,整个过程在不到1秒的时间内完成。从理论到模型都能探究到相关的机理,通过三种方式的集中放电,废气分子从低能的E,在千分之一秒的时间内跃迁到足以使其电离的Em级,废气分子键充分断裂,在雪崩式的撞击中断裂后的粒子由于质量更小,被进一步跃迁,与反应堆内的氧离子氢氧根离子发生反应,生成无害无味的CO2、H2O以及其它高价化合物。同时由于反应堆内臭氧以及紫外线的作用,彻底去除不同范畴的废气化合物,实地较为广谱的去除空间。
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