低温等离子+光触媒技术简介

低温等离子+光触媒处理技术简介低温等离子+光触媒处理技术是成都市金臣环保科技有限公司在DBD双介质阻挡放电低温等离子技术基础上研发出的新型产品。

1、低温等离子工作原理

等离子体被称为物质的第四种形态，由大量高能电子、离子、分子、中性原子、激发态原子、光子和自由基组成。其总正负电荷数相等，宏观上保持电中性，但表现出很高的化学活性。

等离子体按离子温度可以分为热平衡等离子体和非平衡等离子体!。热平衡等离子体中离子温度与电子温度相等，而非平衡等离子体中电子温度高达10000~250000K，其他粒子温度只有300~500K，整个系统温度仍处于低温状态，故称为低温等离子体（NTP）。低温等离子体系中电子在增强电场的作用下受到激励，这些高能电子与气体分子H2O、O2等发生碰撞，将气体分子激发到高能级。高能级分子由于量能增加导致键断裂，生成强氧化自由基（·O、·OH）。（·OH）在富氧条件下会迅速转变成·HO2。同时空气中有害化合物分子在高能电子的碰撞激发下，形成小碎片基团和原子，这些碎片基团和有机物分子在强氧化基团（·O、·OH、·HO2）以及其他活性粒子的作用下被去除，最终转化成H2O、CO2以及其他降解产物。

2、光触媒工作原理

光触媒是一种在特定波段光的照射下，自身不起变化，却可以促进化学反应的物质。常用光触媒材料是纳米二氧化钛。超细半导体粒子含有能带结构且能带是不连续的，其能级可用“带隙理论”描述，即

物质价电子轨道通过交叠形成不同的带隙，由低到高依次是充满电子的价带、禁带和空的导带。TiO2禁带宽度为3. 2 eV，对应的光吸收波长阈值为387. 5 nm。当受到波长小于或等于387. 5 nm 光照射时，价带上的电子会被激发，越过禁带进入导带，同时在价带上产生相应的空穴。与金属导体不同，半导体的能带间缺少连续区域，受光激发产生的导带电子和价带空穴（也称光致电子和光致空穴）在复合之前有足够的寿命。导带电子与空穴发生分离，迅速迁移到粒子的表面。吸附溶解在TiO2面的氧俘获电子形成(·O2ˉ)，而空穴则将吸附在TiO2表面的H2O 氧化成(·OH)。当有机废气吸附其表面时，就会发生降解反应，被氧化为H2O和CO2。

3、低温等离子+光触媒工作原理

低温等离子作用时，在高压电场作用下，电子被加速，携带5~10eV的能量，并开始对等离子场内的气体分子进行电离。

高能电子轰击有机废气大分子，使其断链变成不稳定的小分子基团。同时电子轰击空气中的氧气和水分子产生其他活性高能粒子，氧化小分子基团产生水和二氧化碳。未参与氧化反应的高能粒子从高能量态跃迁至低能量态，跃迁转化的能量以紫外光的形式释放。

利用低温等离子产生的紫外光，照射光触媒材料，使其产生羟基自由基等强氧化物质，协同氧化等离子破链产生的小分子基团。

低温等离子和光触媒两部分工序在同一单元同时进行，协同氧化。低温等离子技术的处理结果是双向的，它提供一个极易发生转化的反应环境，有机分子被电离后，反应可以向着被氧化分解的方向进行，

也可能因为部分小分子基团未被及时氧化而发生重组，向着大分子聚合的方向进行。

采用低温等离子+光触媒技术，光触媒产生的羟基自由基等氧化物质，可以选择性地与等离子体产生的中间副产物反应，得到理想的降解物质（如CO2和H2O）。

总体反应的机理见后图。

设备内部照片：发光的是低温等离子的电场，光触媒材料涂布在电场外。废气流经电场时，与低温等离子体+光触媒设备发生反应。

原有的低温等离子设备已经成功应用于西安大风印务、西安方舟包装、西安昱升包装等印刷企业。新式低温等离子+光触媒设备成功应用于杭州雅马哈乐器有限公司、萧山雅马哈乐器有限公司、杭州桥南实业、杭州长命印刷、杭州中特黏胶公司、华药奥奇德工厂等企业。

设备外观：

这是给萧山雅马哈乐器制作的一套设备，额定风量是6万立方米/小时。等离子+光触媒部分装机功率是40KW，电场电压10KV。萧山雅马哈废气是喷涂及印刷废气，主要成分是苯、甲苯、二甲苯、甲醇、乙苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁酮、丁醇等。设计处理效率是75%。监测报告见附件。