等离子体技术在大气污染防治中的应用
等离子体技术在大气污染治理中的应用研究

等离子体技术在大气污染治理中的应用研究近年来,随着城市发展和工业的不断扩张,空气污染问题日益严重。
大气污染的主要来源包括工业废气排放、交通尾气排放和燃煤等。
工业废气排放是主要的污染源之一,占据着重要的地位。
对于工业废气的治理成为了大气污染治理中的一个重要环节。
等离子体技术是一种先进的大气污染治理技术,它可以有效地降低排放物浓度、去除有毒有害物质和减少气体的体积,从而起到治理大气污染的作用。
研究等离子体技术在大气污染治理中的应用具有重要意义。
一、等离子体技术的原理等离子体技术是利用气体放电形成的等离子体进行治理的一种技术。
等离子体是一种高度激活的气体状态,其中气体中的一部分或全部电子脱离原子或分子形成自由电子。
等离子体具有良好的传导性质和化学活性,因此能够对污染物进行高效降解和处理。
1. 处理工业废气:工业废气中含有大量的有毒有害物质,如二氧化硫、氮氧化物等,使用等离子体技术可以将这些有害物质转化为较为无害的物质。
等离子体技术可以通过电子和阳离子的碰撞和反应,使污染物发生化学反应,从而降低其浓度。
2. 处理交通尾气排放:交通尾气中含有大量的有害气体和颗粒物,使用等离子体技术可以对交通尾气进行净化处理。
等离子体技术可以对尾气中的有害物质进行降解和转化,从而减少其对环境的影响。
1. 高效:等离子体技术具有很高的处理效率,可以迅速降解有害物质和减少排放物浓度。
2. 温和:等离子体技术是一种比较温和的处理方法,它可以在较低的温度下进行,不会产生较高的能量消耗。
3. 环保:等离子体技术可以对污染物进行高效处理,将有害物质转化为较为无害的物质,不会对环境产生二次污染。
1. 能源消耗:等离子体技术需要消耗一定的电能,增加了能源消耗。
2. 设备成本:等离子体技术对设备要求较高,设备成本较高,增加了治理成本。
3. 维护难度:等离子体技术需要一定的维护和保养工作,增加了运营难度。
等离子体技术在大气污染治理中具有重要的应用前景。
基于等离子体技术的大气污染控制技术

基于等离子体技术的大气污染控制技术随着我国经济的飞速发展,城市化进程日渐加快,大气污染问题日益突出。
尤其是近年来,城市居民对空气质量的关注度越来越高,大气污染已经成为了人们关注的热点之一。
为了解决这一问题,基于等离子体技术的大气污染控制技术被广泛研究和应用。
一、等离子体技术介绍等离子体是指在高温高压下,电子和离子在电场作用下分离产生的物质状态。
等离子体具有高温、高能量、高速度等特性,在纳米、生物、环境等多个领域有较为广泛的应用。
目前,利用等离子技术研究大气污染控制主要集中在等离子体技术的几个方向:等离子体喷雾技术、等离子体催化技术、等离子体燃烧技术、等离子体氧化技术等。
二、等离子体技术在大气污染控制中的应用1.等离子喷雾技术等离子喷雾技术是将导电溶液通过电化学反应产生等离子体,利用等离子体的化学反应和物理作用,将污染物颗粒呈氧化态从而达到净化的目的,具有高效、低耗、环保等优势。
我国东北地区一家企业应用等离子喷雾技术开发了一种新型大气治理器,该器具有小型化、结构简单、维护成本低等特点,其在减少PM2.5、NOx等有害气体排放方面的成效显著,为类似企业推广技术提供了支持。
2.等离子体催化技术等离子体催化技术是利用电子场和电子冲击下的等离子体效应,形成高度活性的氧化、还原剂等离子体物种,将污染物分解为无害的物质。
可广泛应用于净化空气中的有机物、氧化亚氮、硫化氢等有害气体,达到高效、节能、环保的效果。
3.等离子体燃烧技术等离子体燃烧技术是将化学反应器替换为放电反应器,在等离子中启动燃烧反应,实现污染物的快速氧化分解,达到净化的效果。
例如利用催化剂等离子体脱硝技术替代SNCR/SNCR+SCR等传统燃烧控制技术,可达到更好的脱硝效果。
4.等离子体氧化技术等离子体氧化技术是利用电场和高能量的化学反应将污染物分子之间断裂,形成更小的并不具有污染性的分子。
例如,应用于处理含有挥发性有机物的废气处理技术,将挥发性有机物中的化学键分解,将其转化为CO2和H2O等有益物质。
低温等离子体技术清除大气污染物方法探索

低温等离子体技术清除大气污染物方法探索近年来,随着工业生产和人口增长的飞速发展,大气污染已经成为全球关注的焦点问题之一。
尤其是城市地区,汽车尾气、工厂排放和燃煤等恶劣条件导致空气质量持续下降。
在这个背景下,寻找高效清除大气污染物的方法变得至关重要。
低温等离子体技术作为一种潜在的环保和高效净化方法,值得深入研究和探索。
低温等离子体技术是通过在低压和低温环境下产生等离子体来消除大气污染物。
该技术利用了等离子体的物理和化学特性,能够高效地清除各种有害气体和颗粒物。
下面将重点探讨低温等离子体技术在清除大气污染物方面的应用和研究进展。
首先,低温等离子体技术在清除有害气体方面具有显著效果。
大气中常见的有害气体包括二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、挥发性有机化合物(VOCs)等。
这些气体不仅对人类健康造成危害,还是雾霾和酸雨的主要成因。
通过低温等离子体技术,这些有害气体可以被分解成原子或分子状态,然后进一步转化为无害物质。
研究表明,利用低温等离子体技术处理废气排放中的SO2和NOx能够将其净化效率提高到90%以上,使其完全达到相关排放标准。
此外,低温等离子体技术在清除颗粒物方面也显示出了良好的效果。
大气中的颗粒物主要包括可吸入颗粒物(PM10)和细颗粒物(PM2.5)。
这些微小颗粒物不仅可以直接影响空气质量,还会对人类健康造成严重危害。
通过利用等离子体产生的活性物种,可以将颗粒物表面的污染物氧化分解,最终实现颗粒物的净化。
研究发现,低温等离子体技术能够将颗粒物的去除率提高到80%以上,极大地改善了空气质量。
然而,低温等离子体技术在应用过程中仍然存在一些挑战和限制。
首先是能耗问题。
低温等离子体技术需要提供大量的能量来维持等离子体的产生和维持稳定运行。
这将导致较高的能源消耗和运行成本。
其次,低温等离子体技术在处理复杂废气和颗粒物时的效果还需要进一步优化。
废气的组分和颗粒物的大小都会影响清除效率,因此如何针对不同的污染物进行优化设计,是未来研究的重点。
等离子体技术在大气污染治理中的应用

等离子体技术在大气污染治理中的应用摘要:等离子体技术应用到环境污染治理中,是一项新技术。
文章介绍了等离子体的有关概念及其处理大气污染的基本原理,通过阐述等离子体技术在大气污染治理中应用的作用 ,说明了该技术在大气污染治理中具有广阔的应用前景。
关键词:等离子体技术;大气污染;治理随着我国经济的高速发展,工业得到了快速的进步,同时也对我国生态环境造成了深远的影响,例如大气污染、水体污染以及土壤污染等方面,严重影响了现代人们的生存环境。
就大气污染而言,传统的大气净化方法处理效率较为低下,已经无法满足实际的要求,因此需要探索大气污染治理技术。
当前,应用等离子体技术处理大气污染是目前国内外大气污染治理中最富有前景最行之有效的技术方法之一。
1.等离子体技术概述等离子体主要由大量中性粒子和正负带电粒子构成,被激发的电离气体是达到一定电离度的导电性流体,每一带电粒子的运动都会对周围的带电粒子产生影响或造成约束,表现为集体行为的准中性非凝聚系统,与气态、液态、固态并列,是物质存在的一种基本形态。
等离子体有多种分类方法,按照离子温度和电子温度是否达到平衡,等离子体可以分为完全热力学平衡等离子体、局域热力学平衡等离子体、非热力学平衡等离子体。
当等离子体处于完全热力学平衡状态时,电子温度与中性粒子温度、离子温度相等,温度多维持在5×103 K 以上;局域热力学平衡等离子体,是指局部处于热力学平衡的等离子体;而当等离子体处于非热力学平衡状态时,电子温度高达1×104 K,但是中性粒子和离子的温度相对较低,只有300 ~ 500 K。
按照系统温度的不同,等离子体又可分为高温等离子体和低温等离子体。
对于等离子技术来说,其应用会因特点的不同而有所不同,例如,高温等离子体是以等离子体的物理特性为依据而形成的,但低温等离子技术则是借助高能电子参与形成的化学与物理反应过程,解决普通气体、高温等离子体无法完成的问题。
等离子体技术在大气污染治理中的应用研究

等离子体技术在大气污染治理中的应用研究等离子体技术是一种利用高能离子和自由基对有害气体和颗粒进行氧化分解的技术。
它采用高温、高压、高能等离子体作用于废气中的有害物质,经氧化反应转化为无害物质释放出来,可以有效地去除大气污染物。
目前,等离子体技术已经被广泛应用于工业废气治理、尾气净化和大气污染治理等方面。
在大气污染治理中,等离子体技术主要应用于废气的处理和降尘,通过等离子体的高能量和高温来分解及氧化废气中的有害气体和颗粒物,从而达到净化大气的目的。
等离子体技术在大气污染治理中的应用主要包括以下几个方面:1. VOCs治理挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds, VOCs)是大气污染的主要来源之一,它们对人体健康和环境造成严重危害。
等离子体技术通过将废气置于高温、高压的等离子体环境中,可以使VOCs氧化分解转化为无害物质,从而达到净化大气的目的。
3. PM2.5治理颗粒物污染(Particulate Matter, PM2.5)已成为当前大气污染的严重问题,对人体呼吸道和健康造成严重危害。
等离子体技术可以通过高能等离子体作用于大气中的颗粒物,将其分解为无害物质,从而达到降尘和净化大气的目的。
4. VOCs和NOx协同治理VOCs和NOx的排放常常是同时存在的,它们之间还存在一定的复杂的化学反应和相互影响。
而等离子体技术可以同时处理VOCs和NOx,通过高能等离子体的作用,将二者氧化分解为无害物质,对大气污染产生叠加效应,达到更好的治理效果。
1. 高效性:等离子体技术可以通过高能等离子体作用于废气中的有害气体和颗粒物,实现高效氧化分解,净化大气的效果更为明显。
2. 清洁性:等离子体技术对大气中的污染物进行氧化分解后,产生的废气几乎不含有有害物质,具有较高的清洁性。
3. 可控性:等离子体技术的处理过程可以通过控制等离子体反应温度、时间和能量等参数来实现对污染物的精准控制。
等离子体技术在大气污染治理中的应用研究

等离子体技术在大气污染治理中的应用研究大气污染是当前全球面临的重要环境问题之一,严重影响人类健康和生态环境的可持续发展。
寻找高效的大气污染治理技术变得至关重要。
等离子体技术是一种应用广泛的大气污染治理技术,其通过高能等离子体化学反应来降解有毒有害气体和颗粒物,具有高效、无二次污染、广适性等特点。
本文主要介绍等离子体技术在大气污染治理中的应用研究进展。
1. 等离子体技术的基本原理等离子体是由高能电子、离子和分子构成的带电体,具有较高的能量和反应活性。
等离子体技术是将气体或气溶胶引入高能等离子体领域,通过等离子体反应降解大气污染物。
等离子体技术主要包括等离子体非平衡和等离子体催化两种方式,其基本原理主要涉及电离、电子碰撞激发、电离复合、能量转移等过程。
2. 等离子体技术在VOCs治理中的应用研究挥发性有机物(Volatile Organic Compounds,简称VOCs)是大气污染的主要组分之一,具有强烈的毒性和挥发性。
等离子体技术在处理VOCs方面表现出很大的潜力。
通过等离子体技术,可将VOCs在等离子体中经历电离、电子碰撞激发和电离复合等反应,从而实现VOCs的有效降解。
研究表明,等离子体技术在处理VOCs方面具有高降解效率、反应速度快、无二次污染等优点。
4. 等离子体技术在大气污染监测中的应用研究等离子体技术在大气污染监测方面亦有广泛应用。
通过利用等离子体技术,可对大气中的污染物进行在线监测和快速分析。
等离子体技术在大气监测中的应用研究主要涉及等离子体质谱、等离子体光谱、等离子体荧光等技术。
这些技术具有快速、灵敏度高、选择性好等优点,对于大气污染的监测和识别具有重要意义。
5. 等离子体技术在大气污染控制中的挑战与展望尽管等离子体技术在大气污染治理方面具有广泛的应用前景,但仍存在一些挑战。
其中主要包括等离子体反应机理研究不全面、设备运行成本较高等问题。
未来的研究方向主要包括等离子体技术与其他污染治理技术的联合应用、设备结构的优化等。
等离子体技术在大气污染防治中的应用

等离子体技术在大气污染防治中的应用等离子体技术在大气污染防治中的应用发布时间:2010-09-19 08:51:481等离子体概况1.1等离子体及等离子体技术的基本概念等离子体是由大量正负带电粒子和中性粒子组成的,并表现出集体行为的一种准中性非凝聚系统,整个体系呈电中性 ,具有与一般气体不同的性质,容易受磁场、电场的影响,它为化学反应提供必须的能量粒子和活性物种,在化学工业、材料工业、电子工业、机械工业、国防工业、生物医学和环境保护等方面有着广泛的应用。
它是物质存在的基本形态之一,与固态、液态、气态并列,成为物质第四态。
1.2等离子体产生的机理及方法当气体分子以一定的方式在外部激励源的电场被加速获能时,能量高于气体原子的电离电势时,电子与原子间的非弹性碰撞将导致电离而产生离子电子,当气体的电离率足够大时,中性粒子的物理性质开始退居次要地位。
整个系统受带电粒子的支配,此时电离的气体即为等离子体。
等离子体发生器有以下两大类共计八种产生方法。
等离子包括放电等离子和化学等离子,放电等离子可分为有电极和无电极两类。
有电极有电弧放电、辉光放电、电晕放电和无声放电。
无电极有高频感应、微波放电和激波放电。
其中电弧放电、辉光放电和高频放电分直流和交流两种。
电弧直流放电有内极和外极之分。
1.3等离子体的分类及特点应用按热力学状态不同和中性气体温度的高低,等离子体可分为高温等离子体和低温等离子体,按温度可将等离子体划分为热力学平衡态等离子体和非热力学平衡态等离子体。
当电子温度(Te)与离子温度(Ti)、中性粒子温度(Tg)相等时,等离子体处于热力学平衡状态,称之为平衡态等离子体(Equilibrium Plasma)。
因为温度一般在5000K 以上,故而又称其为高温等离子体(Thermal Plasma)。
当Te>>Ti时,称之为非平衡态等离子体(Non—thermal Equilibrium Plasma)。
等离子体技术在大气污染治理中的应用研究

等离子体技术在大气污染治理中的应用研究一、等离子体技术的基本概念等离子体是指处于电中性的离子化物质,在内部存在电子和离子存在的稳定态物质。
等离子体技术是以等离子体为媒介实现的技术。
其产生的等离子体具有强大的能量,能够在物质表面产生化学变化和能量交换,以发挥其治理环境污染的作用。
二、大气污染问题大气污染是指由于工业生产、交通和生活等人类活动,导致大气环境中气体、颗粒物等污染物质的增加,从而影响到人类健康以及环境生态等方面。
大气污染主要表现在以下几个方面:1、大气臭氧污染:由于空气中的氮氧化物和挥发性有机物等互相作用,产生的氧化物,经过光化反应形成臭氧等污染物质,会严重影响人类健康,导致呼吸系统疾病等。
2、大气酸雨污染:由于空气中的硫 dioxide 和 nitrogen dioxide 等与铵、钙、镁等离子反应形成的硫酸盐、硝酸盐等,落下到地表后导致酸雨问题的出现,影响到土地生态系统的平衡发展,导致水源的污染等。
3、大气烟尘污染:大气中的颗粒物主要来源于工业、交通、建筑渣土等物质,风吹扬尘污染严重,对人们的健康和劳动效率都造成不好的影响。
等离子体技术在大气污染治理领域中应用广泛。
其主要实现方法是通过加热和激发空气中的氮氧化合物等污染物质,在化学反应产生等离子体,并通过电波和电场等力量,产生强电场,使污染物质发生电化学反应,进而将它们处理掉。
1、利用等离子体清除空气中的污染物质广泛应用于车间、高架立交桥等空间的清洗和治理工作,通过产生等离子体将空气中的污染物质进行快速处理。
2、利用等离子体处理废气废气中的污染物质包括氯气、氮氧化物、异丙醇、甲醛等。
利用等离子体处理方法,将废气中的污染物质进行快速清洁处理。
利用等离子体技术,通过对空气进行加热和处理,将其中的氮氧化物等细分子化合物消除,对缓解酸雨问题具有显著的作用。
等离子体技术在大气污染治理中具有广阔的应用前景,但是其应用仍存在一些问题:一是等离子体技术的效果难以做到百分之百,二是等离子体的产生和处理过程需要引入大量能量,因此不可避免地存在一些排放问题。
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等离子体技术在大气污染防治中的应用等离子体技术在大气污染防治中的应用发布时间:2010-09-19 08:51:481 等离子体概况1.1 等离子体及等离子体技术的基本概念等离子体是由大量正负带电粒子和中性粒子组成的,并表现出集体行为的一种准中性非凝聚系统,整个体系呈电中性,具有与一般气体不同的性质, 容易受磁场、电场的影响它为化学反应提供必须的能量粒子和活性物种,在化学工业、材料工业、电子工业、机械工业、国防工业、生物医学和环境保护等方面有着广泛的应用。
它是物质存在的基本形态之一,与固态、液态、气态并列,成为物质第四态。
1.2 等离子体产生的机理及方法当气体分子以一定的方式在外部激励源的电场被加速获能时, 能量高于气体原子的电离电势时, 电子与原子间的非弹性碰撞将导致电离而产生离子电子,当气体的电离率足够大时,中性粒子的物理性质开始退居次要地位。
整个系统受带电粒子的支配,此时电离的气体即为等离子体。
等离子体发生器有以下两大类共计八种产生方法。
等离子包括放电等离子和化学等离子,放电等离子可分为有电极和无电极两类。
有电极有电弧放电、辉光放电、电晕放电和无声放电。
无电极有高频感应、微波放电和激波放电。
其中电弧放电、辉光放电和高频放电分直流和交流两种。
电弧直流放电有内极和外极之分。
1.3 等离子体的分类及特点应用按热力学状态不同和中性气体温度的高低,等离子体可分为高温等离子体和低温等离子体,按温度可将等离子体划分为热力学平衡态等离子体和非热力学平衡态等离子体。
当电子温度(Te)与离子温度(Ti)、中性粒子温度(Tg)相等时,等离子体处于热力学平衡状态,称之为平衡态等离子体(Equilibrium Plasma) 。
因为温度一般在5000K 以上,故而又称其为高温等离子体(Thermal Plasma) 。
当Te>>Ti 时,称之为非平衡态等离子体(Non—thermal Equilibrium Plasma) 。
其电子温度高达10 的四次方K 以上,而其离子和中性粒子的温度却低至300~500 K ,因此,整个体系的表观温度还是很低的,故又称之为低温等离子体(Cold Plasma), 而低温等离子体可分为热等离子体、冷等离子体和燃烧等离子体。
热等离子体为局域热力学平衡态等离子体,是由高强度直流电弧放电与高频感应耦合放电产生的,其特点是重粒子(原子、分子、离子)温度接近于电子温度;冷等离子体是非平衡等离子体,是由辉光放电、微波放电、电晕放电或无声放电产生的,其特点是电子温度远远高于重粒子温度;燃烧等离子体通过燃烧形成,其特点是电离度极低。
根据高能电子的来源, 等离子体又可分为电子束照射法和脉冲电晕等离子体法[1]。
2 等离子体技术概况2.1 等离子体技术的基本概念等离子体的应用技术因其特点而异。
高温等离子体技术是利用等离子体的物理特性。
而低温等离子体技术则利用其中的高能电子(0〜10 eV)参与形成的物理、化学反应过程,通过这些物理化学过程可以完成许多普通气体及高温等离子体难以解决的问题。
由于废气中污染物的浓度不高,用低温等离子体处理废气能达到既节能又治理污染物的目的,故在大气污染的处理中,主要应用低温等离子体技术。
等离子体技术用于污染治理的研究在20 世纪80 年代开始。
目前对等离子体处理废气、废水以及固体废弃物的研究都已经取得了一定的进展,对其作用机理也有了一定的认识。
但是目前的研究还都处于实验阶段,要实现大规模的工业化应用还有很长的路要走。
从化学的角度来看,等离子体空间富集的离子、电子、激发态的原子、分子及自由基,是极活泼的反应性物种。
譬如,氢等离子体中富集了高活性的原子氢。
同样地,氧气、水和有机物之类,也都可以形成各自的等离子体,产生相应的高活性物种。
在对有害气体的治理中,通过放电产生的等离子体中的高能电子起决定作用,离子的热运动只起辅助作用。
常压下,气体放电产生的低温等离子体中,电子温度远高于气体温度。
这种特性对治理有害气体具有非常重要的能量价值。
高能电子与气体分子(原子)发生非弹性碰撞将能量转化为基态分子的内能,发生激发、离解和电离等一系列过程,使气体处于活化状态。
一方面打开气体分子键,生成一些单质原子或由单一气体原子组成的单原子分子和固体微粒;另一方面产生大量的活性基团和臭氧等强氧化性基团。
由这些单原子分子、自由基和臭氧等组成的活性粒子所引起的化学反应,最终将废气中的有害物质变成无害物质[2]。
2.2 低温等离子体技术低温等离子体技术是一个集物理学、化学、生物学和环境科学于一体的交叉综合性技术。
应用低温等离子体技术处理大气污染是目前国内外大气污染治理中最富有前景最行之有效的技术方法之一,该技术显著特点是对污染物兼具物理作用、化学作用和生物作用。
其原理为:在外加电场的作用下,介质放电产生的等离子体中大量的活性电子、离子等轰击污染物分子,使其电离、解离和激发,在内置催化剂的协同作用下,引发了一系列复杂的物理、化学反应,打开污染物分子之间的分子键,使复杂大分子污染物转变为简单小分子安全物质(如二氧化碳和水),或使有毒有害物质转变为无毒无害或低毒低害物质,并能有效地清除病毒和细菌,从而使污染物得以降解去除。
其净化作用机理包含两个方面:1、在产生等离子体的过程中,高频放电所产生的瞬间高能量能够打开某些有害气体分子的化学能,如:氨、三甲胺、硫化氢、甲硫氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳和苯乙烯,硫化物H2S 、VOC 类,苯、甲苯、二甲苯的分子链结构,使有机或无机高分子恶臭化合物分子链分解为单质原子或无害分子。
2、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废气分子碰撞结合,在电场作用下,废气分子处于激发态,当废气分子获得的能量大于其分子键能的结合能时,废气分子的分子键断裂,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・0等活性自由基和氧化性极强的O3 ,能与有害气体分子发生化学反应,最后生成无害产物。
物理作用表现在具有荷电集尘作用。
等离子体中的大量电子与颗粒污染物发生非弹性碰撞并粘附其表面从而使其荷电,在电场作用下,颗粒污染物被集尘极收集。
生物作用表现在具有消毒杀菌之功效。
机理为:等离子体中的正负粒子使微生物表面产生的电能剪切力大于其细胞膜表面张力,致使细胞膜遭到破坏而导致微生物死亡[2]。
2.3 低温等离子体催化技术(协同催化)低温等离子体催化技术就是指低温等离子体的多相催化技术.也就是在低温等离子体放电电极表面、反应器内表面、或者在放电空间置入缺电子的异相介质.利用它对低温等离子体化学反应产生的催化作用.来提高处理效率。
在催化反应中主要包括:反应物分子在催化剂表面的吸附、吸附分子表面的化学反应和反应产物的脱附过程在放电状态下.低温等离子体空间富集了大量极活泼的高活性物种,如离子、高能电子、激发态的原子、分子和自由基等。
这些高活性物种在普通的热化学反应中不易得到.但在低温等离子体中可源源不断地产生有机物分子在等离子体中降解主要有以下3 个途径:①电子碰撞电离;②自由基碰撞电离:③ 离子碰撞电离。
低温等离子体中的这些活性粒子的平均能量高于有机物分子的键能.它们和有机物分子发生频繁的碰撞.打开气体分子的化学键。
与有机物分子发生化学反应.同时由低温等离子体放电产生的紫外光也能够促进有机物分子的降解当催化剂置入等离子体场中时,电子能量、电子密度及功率等物理参数受到催化剂的影响。
粒子f 电子、受激原子和离子轰击催化剂表面.催化剂颗粒被极化.并形成二次电子发射,就会在表面形成场强加强区。
另外.由于催化剂对有机物有一定的吸附能力,在表面形成有机物的富集区.这样就会在低温等离子体和催化作用下迅速发生各种化学反应.从而将有机物脱除并且低温等离子体中的活性物种,特别是高能电子含有巨大的能量.可以引发位于等离子体附近的催化剂,并可降低反应的活化能。
同时.催化剂还可选择性地与低温等离子体产生的副产物反应.得到无污染的物质(如二氧化碳和水)。
因此,低温等离子体与催化剂协同作用时.较直接催化剂法或单纯低温等离子体法具有更高的脱除效率.能更有效地减少副产物的产生,提高反应的选择性.并由于吸附作用能进一步降低反应能耗,用该项技术处理大气污染具有以下特点:①能耗低。
可在室温下与催化剂反应,无需加热,极大地节约了能源,从而使成本大为降低无需外加原料,运行费用低;②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,能实现无害资源化处理,无二次污染;③设备使用便利,运行可靠。
集散控制,维护简便;④尤其适于处理有气味及大风量的气体。
该技术广泛适用于以下行业:石油化工、化纤、医药、烟草、橡胶、食品、制革、喷漆彩印、印铁、溶剂清洗、制鞋、涂胶、半导体工业、垃圾场、家畜圈、牧场、粪肥处理厂和水处理厂等行业的废气中含有NH 3 、H 2 S 、CS 2 、硫醇、硫醚、苯乙烯二甲二硫、三甲胺等有毒、恶臭气体;涉及含碳燃料、卷烟的燃烧,会向大气中排放碳氧化物(CO 2 ,CO) 的行业,如炼焦、炼钢、炼铁等工业生产行业;医院、宾馆、写字楼、公共场所、居家的空气消毒、净化;金属加工、饮食业油烟净化方面[3] 。
3 等离子体技术在大气污染防治中的具体应用大气中的主要污染物有:总悬浮颗粒、飘尘、硫氧化物、氮氧化物、硫化氢、氨、碳氧化物和挥发性有机物(VOCs) 等。
它们分别来自于生活污染源、工业污染源和交通污染源。
由于对气体中污染物的治理主要是在常压下进行的,所以一般采用在常压下产生低温等离子体的电晕放电和介质阻挡放电两种形式,脉冲电晕放电系统原理如图3-1 所示。
电源输出的直流高压首先向储能电容C 充电,旋转火花隙G 导通后,C 通过硅堆D 和电感L 向C 充电,待到G 导通后,C 形成高压脉冲注入反应器Re 。
[1]脉冲电晕放电系统原理图图3-1其中C1 为储能电容,D 为硅堆,L 为电感,G1,G2 为火花隙开关,Cp 为脉冲成型电容,Re 为反应器。
反应器Re 一般有线一板式和线一筒式两种结构。
反应器的基本结构如图3-2 所示[1]:反应器的基本结构图3-23.1 总悬浮颗粒、飘尘的净化总悬浮颗粒物是指粒径在100 微米以下的颗粒物,简称TSP 。
粒径在10 微米以下的浮游状颗粒物,称为飘尘。
工业废气中悬浮颗粒和飘尘以气态和气溶胶态长期悬浮在空气中,对大气环境造成了严重的污染,其中粒径在0.1〜5微米的颗粒对人体危害最大。
从工业废气中将颗粒物质分离出来并加以捕集、回收的过程称为除尘,实现除尘过程的设备称为除尘器或除尘装置。
目前应用较多的除尘装置主要有机械式除尘器、湿式除尘器、电除尘器和过滤式除尘器等。