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)電子平均超過目標(biāo)治理物分子化學(xué)鍵能時,分子鍵斷裂,達(dá)到氣態(tài)污染物的目的。1980年代,日本東京大學(xué)S.Masuda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簡單、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)的反應(yīng)過程中的傳遞大致如下:
(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)) 基團(tuán)
(3) 基團(tuán)+分子(原子)→生成物+熱
(4) 基團(tuán)+ 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,通過激發(fā)或電離將轉(zhuǎn)移到分子或原子中去,獲得的分子或原子被激發(fā),同時有部分分子被電離,從而成為活 基團(tuán);之后這些活 基團(tuán)與分子或原子、活 基團(tuán)與活 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),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》肿游镔|(zhì),或使有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變成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)變得快速。作為環(huán)境污染處理領(lǐng)域中的一項(xiàng)具有強(qiáng)潛在優(yōu)勢的,等離子體受到了國內(nèi)外相關(guān)學(xué)科界的高度關(guān)注。 是否是低溫等離子體處理技術(shù)的簡單判斷方法: 現(xiàn)在,各傳媒上宣傳低溫等離子廢氣處理的產(chǎn)品和技術(shù)很多,可這些產(chǎn)品的宣傳大部分都是在炒低溫等離子體概念。如何判斷是否是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,即使你不懂低溫等離子體技術(shù)也能判斷出是真是假。
(1)在廢氣處理的通道上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,則處理的是有限的,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)要有一定的放電處理功率。通常需要在2~5瓦時/米3。即1000米3/時的風(fēng)量需要處理的電功率為2KW~5KW。如果號稱1000米3/時的風(fēng)量只需要幾十或幾百瓦的電功率,則多也就是靜電(除塵)處理或局部處理而已。要想VOCs沒有一定的從理論上也是不可能的。
等離子廢氣凈化設(shè)備的特點(diǎn):
1、工藝簡潔:等離子廢氣凈化設(shè)備作簡單,方便,無需專人看管,遇故障自動停機(jī)。
2、節(jié)能:低溫等離子體處理煙氣能耗低,運(yùn)行費(fèi)用低廉,2~5瓦時/米3。
3、適應(yīng)范圍廣:在-60℃~+300℃的環(huán)境內(nèi)均可正常運(yùn)轉(zhuǎn),特別是在潮濕,甚空氣濕度飽和的環(huán)境下仍可正常運(yùn)行。 4、設(shè)備使用壽長:本設(shè)備由不銹鋼材,石英、鉬等材料組成,性強(qiáng),在酸性氣體中耐腐蝕。 5、組合性強(qiáng):低溫等離子體處理設(shè)備可以竄并聯(lián)混合應(yīng)用。 6、500~2000米3/時為一個低溫等離子體處理裝置單元,一個單元用一個脈沖電源激勵。 等離子廢氣凈化設(shè)備單元規(guī)格: 1.輸入電壓:AC380V(或AC220V)(±10) 2.功率:2~5KW/1000米3(2~5瓦時/米3); 3.主機(jī)重量:10KG;變壓器重量:35Kg;低溫等離子體處理裝置重量:10Kg 4.主機(jī)和變壓器之間的連線:<5m;
5.主機(jī)尺寸:250(W)×200(H)×360(D)mm3
6.變壓器尺寸:230(W)×280(D)×290(H)mm3
7.低溫等離子體體積:處理通道內(nèi)充滿低溫等離子體
8.工作環(huán)境: 溫度:-10℃~+40℃ 相對濕度:20~93(不結(jié)露)
9.大氣壓力:86Kpa~106Kpa
10.氣體流速:1~30米/秒
11.處理量:20~20000米3/小時
12.功耗:2~5瓦時/米3
13.凈化氣體升溫:小于5°C
14.壓損:小于300Pa
15.效率:含硫惡臭氣體(H2S,CS2)85,VOC(苯,甲苯,二甲苯)95 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)性廢氣也日漸增多,這些廢氣不僅會在大氣中停留較長的時間,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)生的危害;另外工業(yè)煙氣的無控制排放使性的大氣環(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)致態(tài)環(huán)境的破壞,重大災(zāi)難頻繁發(fā)生,給人類造成了損失。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,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意義上的低溫等離子廢氣處理技術(shù)。