低温等离子体在有机净化废气中的应用与进展介绍
低温等离子体处理技术在环保中的应用
低温等离子体处理技术在环保中的应用随着环境污染的加剧,找寻一种有效的环保技术变得越来越重要。
低温等离子体处理技术是一种新兴的技术,它可以对有机物、无机物以及废气进行高效处理,被广泛应用于环保领域。
本文将从低温等离子体处理技术的基本原理、优势和应用场景等方面来探讨它在环保中的应用。
一、低温等离子体处理技术的基本原理低温等离子体处理技术是一种将气体离子化形成的等离子体作用于污染物以实现其分解、氧化和还原的环保技术。
它的工作原理是将高压等离子体产生器中的气体通入反应室,在高频电场作用下产生等离子体。
等离子体中产生的高能电子碰撞分解了有机物和废气中的有害物质,分解后的废物可以被过滤器或其他处理手段进一步处理。
二、低温等离子体处理技术的优势1.高效低温等离子体处理技术能够将废气中的有害物质迅速分解,使得处理效率非常高。
其处理速度快,可达到每小时数百立方米的处理能力。
2.安全低温等离子体处理技术采用低温等离子体,不会像高温等离子体一样产生臭氧、一氧化碳等有害气体,不仅处理效果好,而且安全可靠。
3.绿色环保低温等离子体处理技术不需要添加任何化学药剂,处理效果好,不会产生二次污染,是一种非常环保的技术。
三、低温等离子体处理技术的应用场景1.工业废气处理工业废气产生的污染物种类繁多,难以处理。
低温等离子体处理技术可以高效地处理工业废气中的甲醛、苯系化合物、氨气、氢氧化物等有害物质,减少废气对环境的污染。
2.水质处理水质中的有机物可以通过低温等离子体处理技术被分解,大大提高了水的水质,有效解决了水污染问题。
3.食品加工行业食品加工行业中的油烟、废气等污染物是环保的难点之一。
低温等离子体处理技术能够迅速去除食品加工过程中产生的有害气体和微生物,大大降低了环境污染的可能。
四、低温等离子体处理技术的发展趋势低温等离子体处理技术在环保中的应用前景非常广阔,未来还有着很大的发展空间。
技术的发展方向主要集中在降低处理成本方面。
低温等离子体处理有机废气技术介绍
低温等离子体技术介绍低温等离子体是继固态、液态、气态之后的物质的第四态,当外加电压达到气体的着火电压时,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,使污染物分子在极短的时间内发生分解,并发生后续的各种反应以达到分解污染物的目的。
“QHDD-Ⅱ”低温等离子体工业废气处理成套设备和技术作为一种新型的气态污染物的治理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电子化学技术,由于能很容易使污染物分子高效分解且处理能耗低等特点,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,其使用和推广前景广阔,为工业领域VOC类有机废气及恶臭气体的治理开辟了一条新的思路。
低温等离子体废气处理技术与其他废气治理方法优缺点对比表1-2 几种废气处理工艺的适用范围及优缺点工艺名称原理适用范围优点缺点掩蔽法采用更强烈的芳香气味与臭气掺和,以掩蔽臭气,使之能被人接收适用于需立即、暂时地消除低浓度恶臭气体影响地场合,恶臭强度2.5左右,无组织排放源可尽快消除恶臭影响,灵活性大,费用低恶臭成分并没有被去除,麻痹了对原有污染物的感知热力燃烧法在高温下恶臭物质与燃料气充分混和,实现完全燃烧适用于处理高浓度、小气量的可燃性气体净化效率高,恶臭物质被彻底氧化分解设备易腐蚀,消耗燃料,处理成本高,易形成二次污染,催化剂中毒催化燃烧法水吸收法利用臭气中某些物质易溶于水的特性,使臭气成分直接与水接触,从而溶解于水达到脱臭目的水溶性、有组织排放源的恶臭气体工艺简单,管理方便,设备运转费用低产生二次污染,需对洗涤液进行处理;净化效率低,应与其他技术联合使用,对水溶性差的物质等处理效果差药液吸收法利用臭气中某些物质和药液产生化学反应的特性,去除某些臭气成分适用于处理大气量、高中浓度的臭气能够有针对性处理某些臭气成分,工艺较成熟净化效率不高,消耗吸收剂,易形成而二次污染吸附法利用吸附剂的吸附功能使恶臭物质由气相转移至固相适用于处理低浓度,高净化要求的恶臭气体净化效率很高,可以处理多组分恶臭气体吸附剂费用昂贵,再生较困难,要求待处理的恶臭气体有较低的温度和含尘量生物滤池恶臭气体经过除尘增湿或降温等预处理工艺后,从滤床底部由下向上穿过由滤料组成的滤床,恶臭气体由气相转移至水—微生物混和相,通过固着于滤料上的微生物代谢作用而被分解掉目前研究最多,工艺最成熟,在实际中也最常用的生物脱臭方法,又可细分为土壤脱臭法、堆肥脱臭法、泥炭脱臭法等。
低温等离子体技术在废气净化中的应用
低温等离子体技术在废气净化中的应用废气是指各种工业生产过程中产生排放的气体,其中包括大量的有害气体。
如何控制和净化废气成为了一个亟待解决的问题。
传统的废气净化方法依靠化学氧化、吸附等方式处理,但这些方法存在着处理效率低、设备大、耗能高等缺点。
近年来,低温等离子体技术逐渐被人们所重视,该技术不仅可以有效净化废气,还可以降低环保成本,被广泛应用于环保行业。
一、低温等离子体技术的概述等离子体是由电离气体中带正电荷离子和带负电荷电子组成的气体。
根据等离子体的温度区别,可以将其分为高温等离子、室温等离子和低温等离子。
低温等离子体是处于室温下的等离子体,与传统的等离子体相比,低温等离子体具有成本低、消耗小、处理效率高、适应性强等优势。
低温等离子体技术是指将废气作为介质,通过高压电场、微波等方式将废气中的气体电离成等离子体,通过等离子体中产生的等离子体反应,使废气中的有害气体被分解和转化成无害气体,从而达到净化目的。
二、低温等离子体技术在废气净化中的应用近年来,低温等离子体技术在废气处理中得到了广泛的应用。
常见的废气净化技术包括有机废气净化、重金属废气净化、焊接废气净化等。
1. 有机废气净化有机废气是指加工或生产有机物质所产生的废气,常见的有机废气有苯、甲苯、二甲苯、苯酚等有机物,这些有机物对人体具有很大的危害。
低温等离子技术可以将有机废气中的有害物质分解成水和二氧化碳等无害物质,减少有机废气的排放和对环境的影响。
2. 重金属废气净化重金属废气常见的有铬、镍、铜、锌等元素,这些重金属对环境和人体健康产生很大的危害。
低温等离子技术可以将重金属离子还原为元素形态,在成为普通废物排放,或者在处理完重金属废气后,在引入水中进行沉降处理。
3. 焊接废气净化焊接废气是指焊接所产生的废气,常见的焊接废气有氮氧化物、氧气化合物、氟气等有害气体。
低温等离子技术可以将焊接废气中的有害气体分解,减少氮氧化物和氧气化合物的排放,同时又不会对环境和人体健康产生不良影响。
低温等离子体技术在有机污染控制中的应用
低温等离子体技术在有机污染控制中的应用有机污染物是空气、水和土壤中的主要污染物之一,对人类和生态环境都造成极大的威胁。
因为有机污染物分子结构复杂,对纯物质难以达到彻底的分解,传统的治理技术往往会产生二次污染或生成更恶劣的化合物。
低温等离子体技术作为一种新型的环境治理技术,在有机污染控制中具有潜在的应用前景。
低温等离子体技术是以气体放电等离子体作为催化体系,将有机污染物转化成无毒、无害的CO2和H2O的技术。
低温等离子体技术具备处理高浓度有机污染物、快速响应和高效、宽适应性等优点。
它能通过氧化、裂解、化学还原等多种途径降解有机污染物,使废气基本与环境要求一致。
低温等离子体技术的基础是等离子体反应,等离子体是高度电离气体,具有强氧化还原能力能降解有机污染物。
等离子体反应过程是通过电子冲击和分子撞击形成的高能状态,这种高能状态能将某些化学键断裂并形成自由基进而引发一系列化学反应。
本质上等离子体技术就是用高能的等离子体将有机污染物分解成复杂的无机物、水和二氧化碳,这些无害的产物随后被排放到大气中。
在低温等离子体技术的发展过程中,关键问题是如何得到高效稳定的等离子体反应。
目前的先进施工方案包括微波助推等离子体技术、工业等离子体技术、自耦式等离子体技术、冷阱式等离子体技术等,这些技术提高了等离子体反应的稳定性和降解率。
例如,微波等离子体技术温度低、模块化,小尺寸化,能够大量拓展处理空间,提高等离子体反应的稳定性和降解率。
自耦式等离子体技术能有效消除电容耦合和电感耦合,减少等离子体反应过程的波动性,提高等离子体反应的输出功率和稳定性。
冷阱式等离子体技术可以有效地处理质量较大的有机物和产生的有害气体。
低温等离子体技术应用广泛,例如有机废气处理、有机废水处理和土壤修复。
废气清洁应用领域中,低温等离子体技术在石化、化工、半导体、食品等行业得到了广泛的应用。
在有机废水处理中,低温等离子体处理技术可以有效去除COD、BOD和色度等污染物,不会产生二次污染,而且能使废水达到国家排放标准。
低温等离子体技术在有机净化废气中的应用与进展
低温等离子体技术在有机净化废气中的应用与进展姓名:xxx专业:环境工程班级:xxx指导老师:xxx2015年12月xx日低温等离子体技术在净化有机废气中的应用与进展摘要随着现代工业的快速发展,工业三废的排放量与日俱增,尤其是挥发性有机废气(VOCs)的排放,挥发性有机废气种类繁多、毒性强、扩散面广,是继颗粒物、二氧化硫、氮氧化合物之后又一类不容忽视的大气污染物。
传统的有机废气处理方法存在流程复杂、运行成本高、处理效率低下、易产生二次污染等问题。
低温等离子体技术利用自由基、高能电子等活性粒子与有机废气分子发生一系列理化反应,使有害气体在短时间内迅速催化降解为CO2和H2O以及其他小分子化合物。
低温等离子体技术工艺流程简单、开停方便、运行费用低、去除效率高,在治理上具有明显优势,是国内外目前的研究热点之一。
本文综述了低温等离子体在催化剂处理挥发性有机废气方面的技术研究进展,并展望了等离子体技术在废气处理领域的发展方向。
关键词:低温等离子体;有机挥发性废气(VOCs);催化降解1 引言工农业生产过程不可避免地要排放挥发性有机废气(VOCs),这是污染环境、危害人类健康的重要来源[1-2]。
挥发性有机废气排放到大气中会引起光化学烟雾、臭氧层破坏等环境问题;大部分的VOCs 还具有毒性、刺激性、甚至致癌作用,对人体健康造成严重的危害[3]。
为了应对(VOCs)对环境的破坏以及对人体健康的威胁,挥发性有机废气处理技术迅速成为国内外的研究热点之一。
2 常用有机废气处理技术目前国内外有多种技术用于处理挥发性有机废气,其中较为常见的方法有:燃烧法、冷凝法、吸收法、吸附法、生物法、低温等离子体法等。
2.1 燃烧法通过燃烧将VOCs转化为无害物质的过程称为燃烧法[4]。
燃烧法的原理是燃烧氧化作用及在高温下的热分解。
因此,燃烧法只适用于处理可燃的或在高温下易分解的VOCs。
2.2 冷凝法冷凝法处理VOCs是利用废气中的各组分饱和蒸汽压不同这一特点,采用降温、升压等方法,将气态的VOCs液化分离[5],但冷凝法不适用于低浓度废气的处理。
低温等离子体技术处理挥发性有机废气的研究进展
低温等离子体技术处理挥发性有机废气的研究进展近年来,低温等离子体技术在处理挥发性有机废气方面取得了一系列的研究进展。
首先,在反应机理方面,研究人员发现低温等离子体技术主要通过两种方式降解有机废气:一个是直接将有机物质氧化为CO2和H2O,另一个是将有机物质通过裂解氧化为较小的分子。
这些研究对于进一步改进低温等离子体技术的效率和稳定性具有重要意义。
其次,在反应条件方面,研究人员发现低温等离子体技术的反应条件会对处理效果产生重要影响。
如气体温度、压力和气体流速等因素都会对反应速率和废气处理效率产生一定的影响。
因此,研究人员通过优化反应条件,提高了废气处理效果。
此外,研究人员还发现在低温等离子体技术中添加催化材料可以提高废气处理效率。
催化剂的引入可以加速有机物质的氧化反应,提高反应速率。
研究人员通过不断优化催化剂的种类和添加量,提高了废气处理效率。
此外,研究人员还研究发现废气成分、湿度和废气浓度等因素对低温等离子体技术的处理效果也存在一定影响。
这些研究成果为进一步改进低温等离子体技术提供了重要的理论依据。
然而,低温等离子体技术在挥发性有机废气处理方面还存在一些挑战。
首先,低温等离子体技术在处理复杂废气时的效果有限,需要对不同组分和污染物进行更加深入的研究。
其次,低温等离子体技术的能耗较高,需要进一步研究开发更加高效的能耗优化技术。
此外,低温等离子体技术对系统的稳定性和可持续性的要求较高,需要对系统结构和运行参数进行改进。
综上所述,低温等离子体技术在处理挥发性有机废气方面取得了一定的研究进展。
然而,仍需要进一步研究和创新,以进一步提高废气处理效率和能耗优化,并实现低温等离子体技术的规模应用。
同时,还需要加强对废气组分、湿度和浓度等因素的研究,以更好地适应实际废气处理需求。
低温等离子体在废气处理中的应用
低温等离子体在废气处理中的应用摘要:为了提高居民生活环境质量、杜绝空气污染隐患,异味恶臭源的控制处理已成为目前一些地区亟待解决的环境问题。
文章对低温等离子体在废气处理中的应用进行了讨论。
关键词:低温等离子体;废气处理;应用等离子体化学是涉及高能物理、放电物理、放电化学、反应工程学、高压脉冲技术等领域的一门交叉学科。
将等离子体用于处理各类污染物成为国内外研究的热门之一。
与其他污染治理技术相比,等离子体法具有处理流程短、效率高、能耗低、适用范围广等特点。
等离子体既可用于处理废气又可用于处理废水、固体废物、污泥、甚至放射性废物。
一、低温等离子体分解气态污染物的机理采用低温等离子体分解气体污染物时,等离子体中的高能电子起决定性的作用。
数万度的高能电子与气体分子(原子)发生非弹性碰撞,将能量转换成基态分子(原子)的内能,发生激发、离解、电离等一系列过程使气体处于活化状态。
电子能量较低(99%。
处理废气量3500m3/h,电耗0.003kW/Nm3,即处理1m3废气的费用仅为0.013元。
五、低温等离子体的应用研究方向1、深入研究等低温离子体降解污染物的机理低温等离子体降解污染物是一个十分复杂的过程,而且影响这一过程的因素很多。
虽然目前已有大量有关低温等离子体降解污染物机理的研究,但还未形成能指导实践的理论体系,使其工业应用缺乏理论保障。
2、提高污染物降解效率,降低能耗低温等离子体技术的工业化应用的关键是在保证污染物去除率的基础上,降低能耗。
普遍认为,低温等离子体处理烟道气和工业废气的能耗应<3W·h/m3。
通过优化反应器的构形与操作参数,提高电源的能量效率及电源与反应器的匹配,选择合适的添加剂、催化剂、吸附剂或填料等办法,可有效提高污染物的降解效率和能量利用率,降低能耗。
3、处理装置的大型化与小型化处理装置的大型化与小型化是等离子体技术今后发展的两个方向。
对于大流量低浓度的锅炉烟道气、有机废气和含硫废气,低温等离子体具有较好的处理效果,对烟道气可同时实现脱硫、脱硝与除尘,并可回收有用的产品,但大多数试验还停留在小试或中试阶段,面临着试验装置如何进行工业放大问题。
低温等离子体协同催化净化废气的研究进展
低温等离子体协同催化净化废气的研究进展在现代工业生产与生活中,废气排放问题逐渐引起人们的关注。
废气中含有大量的有害气体和颗粒物,严重污染了环境,危害了人类健康。
因此,研究废气处理技术变得尤为重要。
近年来,低温等离子体协同催化技术作为一种新兴的废气处理技术备受关注,其在废气净化中展现出了良好的效果。
1. 低温等离子体技术简介低温等离子体是一种热带电离气体,在较低的温度下就可以形成。
利用电场、射频场或微波等原理激发气体,使之成为电离态,形成等离子体。
低温等离子体具有高活性、高能量的特点,可在常温下进行废气净化。
2. 催化剂在废气净化中的作用催化剂在废气净化中能够提高反应速率,降低反应温度,增加反应选择性。
通过选择合适的催化剂,可以实现高效的废气净化效果。
在低温等离子体协同催化技术中,催化剂的选择和设计尤为关键。
3. 低温等离子体协同催化技术原理低温等离子体与催化剂相结合,可产生协同效应。
低温等离子体能够激活废气中的有机物和气态污染物,提高其活性,使其更容易与催化剂发生反应。
催化剂则能够提高反应速率和选择性,促进有害气体转化为无害产物。
4. 低温等离子体协同催化净化废气的应用目前,低温等离子体协同催化技术已广泛应用于VOCs(挥发性有机物)的处理、NOx(氮氧化物)的还原、氮氧化物的选择性催化还原等领域。
在实际工程应用中,该技术具有较好的稳定性和效果,并已在一些工业废气处理装置中得到了应用。
5. 未来展望随着环境保护要求的提高,低温等离子体协同催化技术将得到更广泛的应用。
未来的研究重点将集中在提高催化剂的选择性和稳定性、优化反应条件以及降低技术成本等方面,以实现对废气净化效率的进一步提升。
综上所述,低温等离子体协同催化技术作为一种高效的废气处理技术,具有很好的应用前景。
随着技术的不断进步和完善,相信在未来能够更好地服务于环境保护和人类健康的需要。
低温等离子体技术在工业废气处理中的应用研究
低温等离子体技术在工业废气处理中的应用研究随着工业化进程的加速,工业废气问题已经成为了一个全球性的难题。
工业废气中含有大量有害物质,如氧化物、硫化物、挥发性有机物等,对环境和人体健康造成了严重的危害。
为了解决这一难题,低温等离子体技术成为了一种非常理想的处理方法。
1.低温等离子体技术的概念和基本原理低温等离子体技术是一种利用等离子体作用将有害气体分解为无害物质的处理技术。
等离子体是一种电离状态的气体,具有极高的能量和反应活性。
低温等离子体处理技术中,通过气体电离将氧气和氮气等气体分离出电离电子和离子等化学活性组分,然后利用这些活性组分的化学反应将废气中的有害物质转化成无害物质。
低温等离子体技术处理工业废气,不需要添加其他化学试剂,具有操作简便、效率高、处理效果好等优点。
2.低温等离子体技术在工业废气处理中的应用现状目前,低温等离子体技术已经在工业废气处理领域得到了广泛应用。
例如,烟气脱硝和脱硫等领域都采用了低温等离子体技术。
同时,低温等离子体技术在有机废气处理、污水处理等领域也获得了良好的应用效果。
3.低温等离子体技术在工业废气处理中的优点低温等离子体技术在工业废气处理中具有以下优点:3.1高处理效率低温等离子体技术可以在常温下对工业废气进行高效处理。
例如,对于含有挥发性有机物(VOCs)的工业废气,低温等离子体技术可以将其中的99.9%以上的有机物转化为CO2和H2O,处理效率非常高。
3.2无二次污染低温等离子体技术在处理工业废气时,没有任何二次污染,不会产生噪音、振动、污水等其他污染。
同时,在处理过程中也不需要添加其他化学试剂,不会在处理后产生任何水、气或固体污染。
3.3节能减排低温等离子体技术可以在常温下高效处理工业废气,存在节能减排的优势。
与传统工艺相比,低温等离子体技术最大程度地保持了有害物质的目标转化,具有废气处理效率高、能量消耗低等特点。
4.低温等离子体技术在工业废气处理中的发展方向随着工业废气问题的日益突出,低温等离子体技术在工业废气处理中的应用和研究也越来越重要。
低温等离子体处理技术在废气处理中的应用研究
低温等离子体处理技术在废气处理中的应用研究一、引言环保问题是全球性问题,废气排放是众多污染源之一。
随着人们对环保意识的不断提升,废气治理技术也得到了越来越多的关注和研究。
作为一种高效、低污染的废气处理技术,低温等离子体处理技术因其成本低、效果好、安全可控等优点,近年来已成为废气治理技术的研究热点之一。
二、低温等离子体处理技术简介1. 概念及特点等离子体是独立的、带电的气体,具有广泛的应用前景。
低温等离子体处理技术是利用等离子体对有机污染物分解和氧化的一种新兴技术。
与传统的污染物处理技术相比,低温等离子体处理技术具有以下特点:(1)温度低。
处理过程中温度一般在100-1000 ℃之间,不会烧毁有机物的化学键,可实现有机物的高效处理。
(2)分解彻底。
等离子体具有高度活性,能通过一系列的离子反应分解有机物,将其分解为简单的无害物质。
(3)无二次污染。
等离子体处理过程中不需要添加任何化学物质,不存在二次污染问题。
(4)能耗低。
利用高电场强度产生等离子体进行废气处理过程中,能耗一般在10-100 W/m3之间,远低于其他废气处理技术。
2. 处理方法低温等离子体处理技术主要可分为以下几种:(1)光氧催化技术。
该技术利用光催化剂和紫外线辐射产生等离子体,对废气中的有机物进行催化分解。
(2)介质放电技术。
介质放电技术利用放电等离子体分解废气中的有害物质。
(3)非平衡等离子体技术。
该技术是利用电子能级的非平衡性代替传统热力学平衡态,提高化学反应的速率和选择性。
三、低温等离子体处理技术在废气处理中的应用研究1. 废气处理原理废气中的有机物经过各种反应,产生二氧化碳、水和其他无害物质。
低温等离子体处理技术利用高电场强度使气体分子电离,填充离子和电子在电场中受到强烈的加速作用,增加了其能级,形成等离子体体系。
这种体系的化学反应速率快,能清除废气中大部分的有机物。
2. 应用案例低温等离子体处理技术在废气处理领域已有多项成功应用案例。
低温等离子体及其在有机废气处理中的应用 朱天乐教授
1)低温等离子体(温度、电荷数)
形成原因:高压放电(气体电离) 物种类型:高能电子、正离子、负离子、光子
激发态的原子或分子(活性自由基) 基态的原子或分子(O3)
特征1---低温:不因离子体的产生和存在,而使气体温度显著升高。 特征2---等离子:正荷≈负电荷;
2)低温等离子体的发生
方式:正、负直流、脉冲、高频交流高压放电 机理:O2+e*→2O+e(e*为高能电子)
引自:Li YZ et al/Plasma Chem Plasma Process (2014) 38:801-810
5.低温等离子体处理的发展趋势 (协同其他作用)
1)低温等离子体协同催化处理有机物
等离子体
等离子体
等离子体 +催化
等离子体 +催化
等离子体 等离子体 +催化
低温等离子体协同催化可显著促进苯 系物转化;降低所需能量;
空气/H2O
HCHO
HCHO
20
D E F
A B
0
D
E
缓冲瓶
F
0 10 20 30 40 50 60 放电能量密度 (J/L)
In-plasma (A)
Post-plasma (B)
In-plasma+catalyst (D)
Post-plasma+catalyst (E)
Ozone+catalyst (F)
5. Wang MY, et al., Removal of NOx, SO2, and Hg from simulated flue gas by plasma– absorption hybrid system, IEEE T. Plasma Sci., 2013, 41: 312
等离子体处理技术在有机废气处理工程中的应用
根据厂方提供的资料可知:厂方工作时有机废气排风量较大,但污染物浓度较低(排放浓度:<200mg/Nm3),因此回收利用价值不大。直接催化燃烧能耗太高;若采用活性炭吸附再催化燃烧方式处理,需要配套蒸汽脱附装置和燃烧装置造成运行管理较复杂。为保证治理效果减少运行费用,我们采用流光放电等离子体净化技术进行处理。
3南海某化学工业有限公司有机废气处理工程实例
3.1 VOCs的产生:
南海某化学工业有限公司为新建项目,主要产品为合成树脂着色剂、合成树脂处理剂、添加剂及助剂。在生产时把各种原材料搅拌、研磨得到所需产品。在反应工序中会产生大量反应废气,从厂方使用的原材料分析,污染物种类有:甲乙酮(MEK),甲苯(TOLUENE),二甲基甲酰胺(DMF)等有毒有害成分。因甲乙酮(MEK)和二甲基甲酰胺(DMF)用量较少而且易于凝结下来,初始浓度都难以检测出。所以本工程主要以甲苯为主要监测目标。经检测车间内反应储罐排出的甲苯浓度约为200mg/Nm3,根据厂方设备数量及操作要求可算出所需排风量为27000m3/h。
等离子体处理技术在有机废气处理工程中的应用
摘要本文介绍了应用低温等离子体技术处理有机废气的基本原理,采用低温等离子体技术设计了一套专门用于处理大流量低浓度有机废气的净化设备。详细描述了某化学工业有限公司生产车间有机废气治理的工艺过程及其治理效果。该设备工艺先进,结构简单,针对不同的初始浓度,使用模块式的安装结构,可以取得相应的处理效果。测试结果表明,各项指标均能达到了国家排放标准。我们认为该技术具有工程造价低、去除率高、操作可靠、运行管理费用低等优点,具有较好的应用价值。
关键词低温等离子体,有机废气、甲苯、VOCs、
1.引言
某些工业生产中,常常会用到许多有机溶剂或添加剂,这些溶剂主要是甲乙酮(MEK),甲苯(TOLUENE),二甲基甲酰胺(DMF)。因此生产过程中常会挥发产生大量有机废气,其中VOCs对人的危害最大,因此必须采用有效的净化工艺进行治理。
低温等离子体技术在有机废气处理中的应用
低温等离子体技术在有机废气处理中的应用随着现代工业的快速发展,大量有机废气排放给环境带来极大的污染。
这些废气中含有大量的有毒有害物质,例如有机溶剂、氨气、硫化物等,直接排放到大气中将导致严重的环境污染。
因此,对于这些有机废气,必须采取有效的治理措施来保护环境和人类身体健康。
低温等离子体技术就是一种有效的有机废气处理技术。
一、低温等离子体技术的基本原理低温等离子体技术是一种非热等离子体技术,它利用电场的作用使气体分子激发成为等离子体。
在低压、低温下,等离子体与有机物质发生反应,发生一系列物理化学反应,使有机物质得以分解,生成不同的化学物质并释放出能量。
这个过程中产生的大量反应物与有机废气发生反应,生成更稳定的物质,从而达到净化空气富氧的目的。
二、低温等离子体技术在有机废气治理中的应用低温等离子体技术不仅适用于低浓度有机废气的治理,还可以处理高浓度有机废气的排放。
其优点在于除去有机废气污染物的同时,能够保证污染物得到完全分解,同时不增加二次污染物的排放。
1、低温等离子体技术在半导体工业中的应用半导体工业是非常重要的工业,但半导体加工会产生大量有机废气。
这些有机废气如果不能得到有效地处理,将会严重污染环境。
采用低温等离子体技术处理这些有机废气,可以使其分解成为更稳定的气体,减少环境污染。
2、低温等离子体技术在化工行业中的应用化工工业也是产生大量有机废气的行业。
部分废气含有苯、甲苯、醛类物质等,这些物质极易引起人体健康问题,因此需要对其进行有效的处理。
使用低温等离子体技术可以达到高效、经济的处理效果。
3、低温等离子体技术在食品加工行业中的应用食品加工工业排放的废气包含大量的脂肪酸、氨、硫化物等物质,对环境和健康都有一定的影响。
采用低温等离子体技术,可以有效地降低这些有害物质的浓度,减轻其对环境和人体的影响。
三、低温等离子体技术存在的问题及发展方向低温等离子体技术作为一种新兴的有机废气处理技术,还存在一些问题。
低温等离子体技术在废气处理中的应用
低温等离子体技术在废气处理中的应用在现代工业高速发展的进程中,废气排放问题日益严峻,对环境和人类健康构成了严重威胁。
为了有效解决这一问题,各种废气处理技术应运而生,其中低温等离子体技术凭借其独特的优势逐渐受到广泛关注和应用。
低温等离子体技术是一种新兴的、高效的废气处理手段。
它的基本原理是通过外加电场,使气体分子发生电离,形成大量的自由电子、离子和活性基团。
这些带电粒子和活性物质具有极高的化学活性,能够与废气中的污染物发生一系列复杂的物理化学反应,从而将污染物分解转化为无害物质。
低温等离子体技术在废气处理中的应用具有多方面的优势。
首先,它的适用范围非常广泛。
无论是有机废气,如挥发性有机物(VOCs)、苯系物、醛酮类等,还是无机废气,如硫化氢、氨气、氮氧化物等,都能够得到有效的处理。
其次,该技术处理废气的效率高。
在合适的条件下,能够实现对污染物的快速分解和去除,达到较高的净化效果。
再者,低温等离子体技术反应速度快,设备占地面积小,操作灵活方便,能够适应不同规模和类型的废气处理需求。
在实际应用中,低温等离子体技术主要有以下几种常见的形式。
介质阻挡放电是其中一种常见的方式。
在这种放电形式中,电极之间存在绝缘介质,阻止了放电电流的自由流动,从而形成了不均匀的电场。
这种不均匀的电场能够有效地激发气体分子产生等离子体,对废气中的污染物进行处理。
电晕放电也是常用的形式之一。
在这种放电中,电极曲率半径很小,在高电压作用下,电极附近的电场强度极高,导致气体发生电离,形成电晕放电。
电晕放电产生的等离子体能够与废气中的污染物相互作用,实现净化目的。
另外,还有辉光放电等形式。
辉光放电产生的等离子体具有较高的能量密度和活性,能够有效地分解废气中的复杂污染物。
然而,低温等离子体技术在应用过程中也并非完美无缺。
一方面,它的能耗相对较高。
为了产生足够强度的等离子体,需要消耗较多的电能。
另一方面,对于某些高浓度、难降解的废气,单独使用低温等离子体技术可能无法达到理想的处理效果,需要与其他处理技术相结合,如吸附、催化等,以提高整体的处理效率和降低处理成本。
低温等离子体在废气处理中的应用
高化学活性电子、离子、中性粒子,在聚集态内的总正负电荷数相等。
当前,在处理气态污染物时,主要采用介质阻挡放电、电晕放电。
在采用低温等离子体处理技术时,首先,应当优选废气吸收溶剂,借助统喷淋系统进行预处理,对于不同工段废气进行混合,确保废气介质混合均匀后,再进入低温等离子反应器。
2.1 技术机理利用介质阻挡能够实现放电,是低温等离子在高气压下的放电模式。
在碰撞期间,可以促进能量转化,将其转变为污染物分子内能,在获取能量时,分子会产生离析反应。
由于受到高能电子作用,空气内氧气产生新生态氢、臭氧,活性基团碰撞后,极易产生物理反应、化学反应,反应过程复杂。
利用低温等离子活性基团,多数高化学活性粒子存储于低温等离子内。
对于高化学活性粒子,涉及到活性基、电子、离子,之后转化为二氧化碳和水,有效净化废气。
在电场电子内获取能量,在激发反应中,能够将能量转移至污染物,当污染物分子获取能量后,电离分子可以形成基团,具备活性功能。
活性基团接触氧气后,可以产生稳定产物。
同时,高能电子可以获取高亲和力的物质,从而形成负离子,具备良好化学活性,能够在化学反应中发挥作用。
2.2 低温等离子体技术特点在处理废气时,应用低温等离子技术,可以降低能源消耗,可以有效处理废气,无需冲洗发生管。
在异味气体处理时,低温等离子技术作用显著,且处理效果良好,整体处理成本低廉,能够确保整体运行稳定性。
技术人员操作时,无需其他设备和技术辅助,能够直接应用操作。
低温等离子技术可以应用到光感材料、皮革加工、污水处理、石油化工领域[1-2],技术应用效果显著。
在处理废气时,应用低温等离子体技术,具备如下应用优势[3-4]:第一,低温等离子体技术通过介质阻挡放电产物,可以产生较大能量,有效作用到任何废气污染物中,污染物分解效0 引言低温等离子可以应用于自由基、高能电子、废气污染物处理中,整个处理流程简单,且效率质量高。
与常规污染处理技术相比,低温等离子体技术应用广泛,可以击碎污染物内的大分子团,打断长分子链,形成短分子物质,毒害性极低,可以有效分解污染物。
低温等离子用于废气治理
汽车尾气治理
01
低温等离子技 术可以有效去 除汽车尾气中
的有害物质
02
低温等离子技 术可以降低汽 车尾气的排放
量
03
低温等离子技 术可以提高汽 车尾气的净化
效率
04
低温等离子技 术可以降低汽 车Байду номын сангаас气的污染
程度
室内空气净化
低温等离子技术可以有效去除室内空气中的 甲醛、苯、TVOC等有害物质。
低温等离子技术可以杀灭空气中的细菌、病 毒等微生物,保持室内空气清洁。
04
低温等离子技术在处理废气时,设备占地 面积小,节省空间资源。
操作简便
1
设备体积小, 安装方便
2
操作简单, 无需专业人
员
3
自动化程度 高,无需人
工干预
4
维护成本低, 使用寿命长
适应性强
01
适用于多 种废气类 型
02
处理效率 高,能耗 低
03
设备占地 面积小, 安装方便
04
运行稳定, 维护成本 低
3
离子复合:电子与离子复合,形成中 性原子或分子,释放能量
4
电场约束:电场对等离子体进行约束, 使其保持稳定状态
化学反应原理
低温等离子体:一种高能量的气体混合物,包 含电子、离子、原子和分子
化学反应:在低温等离子体中,废气分子被高 能电子激发,发生化学反应
氧化还原反应:废气中的有害物质被氧化或还 原,转化为无害物质
低温等离子技术前景
技术发展潜力
节能环保:低温等离子技术具有节能、环保的特 点,符合绿色发展理念。
应用广泛:低温等离子技术可应用于多种废气治 理领域,如工业废气、汽车尾气等。
低温等离子体技术在环保废气处理中的应用
低温等离子体技术在环保废气处理中的应用随着环境污染问题不断加剧,社会各界对环保问题的重视程度越来越高。
废气处理是环境保护的重要部分,而低温等离子体技术作为新型的环保技术,已经得到了广泛的应用。
一、低温等离子体技术的概述低温等离子体技术是一种新型的环保技术,它采用的是低温等离子体反应技术。
等离子体是一种高能状态下的物质,具有较强的化学反应性和离子化能力。
低温等离子体技术是通过在低温条件下产生等离子体,将有害物质转化为无害物质。
二、1、VOCs治理VOCs是挥发性有机化合物的简称,是一种非常常见的有机物质。
在生产过程中,往往会有大量VOCs排放,这些有害物质对环境和人体健康都会造成严重的危害。
低温等离子体技术可以将VOCs转化为环境友好型的CO2和H2O,从而达到治理VOCs的目的。
2、废气净化废气是生产过程中产生的一种重要的污染物。
低温等离子体技术可以对废气进行净化处理。
通过低温等离子体技术,可以将废气中的有害物质转化为更为环保的物质,净化废气的同时还可以达到节能的效果。
3、固体废物处理固体废物是生产过程中不可避免的产生物质。
这些废弃物的处理对环境的影响也非常大。
低温等离子体技术可以将固体废物中的有害物质转化为无害物质,从而实现固体废物的无害化处理。
三、低温等离子体技术的优点1、高效率低温等离子体技术可以快速将有害物质转化为无害物质,治理效率非常高。
2、环保低温等离子体技术具有非常高的环保性,可以将有害物质转化为环境友好型的物质,对环境的影响非常小。
3、安全性低温等离子体技术采用的是低温反应,不会产生高温的环境,操作过程中不会造成安全隐患。
四、低温等离子体技术的展望低温等离子体技术作为一种新型的环保技术,具有非常广泛的应用前景。
随着人们对环保问题的重视程度逐渐提高,低温等离子体技术将会得到更广泛的应用。
同时,研究人员还可以对低温等离子体技术进行进一步的研究,改进技术的处理效率和处理效果。
结论:低温等离子体技术是一种非常有效的环保技术。
低温等离子体技术在化工废气处理中的应用
低温等离子体技术在化工废气处理中的应用化工行业的发展给环境带来了一定的压力,特别是化工废气的排放问题。
废气中的有害物质对环境和人类健康有潜在的威胁,因此寻找高效、经济、环保的处理方法势在必行。
近年来,低温等离子体技术在化工废气处理中的应用逐渐受到关注。
本文将对低温等离子体技术在化工废气处理中的应用进行探讨。
1. 低温等离子体技术的基本原理低温等离子体技术是一种利用电磁场激励气体产生等离子体的技术。
在低温条件下,通过施加电场或射频电磁波,使气体分子或原子电离,形成含有电子、离子、自由基等活性物种的等离子体。
低温等离子体技术具有非热平衡、高电子温度、高离子反应速率等特点,可以有效降解化工废气中的有机污染物和无机气体。
2. 低温等离子体技术在VOCs处理中的应用挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds, VOCs)是化工废气中的主要污染物之一。
利用低温等离子体技术可以高效降解VOCs,减少其对环境的影响。
在低温等离子体反应器中,通过将VOCs与等离子体接触,VOCs分子会发生碰撞解离、氧化等反应,最终转化为无害的气体。
3. 低温等离子体技术在氮氧化物处理中的应用氮氧化物(Nitrogen Oxides, NOx)是化工废气中的主要污染物之一,对大气环境和人体健康具有较大的危害。
低温等离子体技术可以通过等离子体化学反应和等离子体对氮氧化物的选择性催化还原作用,将氮氧化物转化为无害物质如氮气和水。
4. 低温等离子体技术在硫化物处理中的应用硫化物是化工废气中常见的污染物之一,其排放会导致大气污染和酸雨的生成。
低温等离子体技术通过激活等离子体中的氧化物或以等离子体产生的活性物种氧化反应,可以有效降解硫化物,将其转化为无害的硫酸盐。
该技术具有高效、无需添加剂和无二次污染的优点。
5. 低温等离子体技术在氨氮处理中的应用氨氮是化工废气中的常见污染物之一,其排放会对水体环境产生较大影响。
低温等离子体技术在工业废气治理中的应用
低温等离子体技术在工业废气治理中的应用一、引言随着工业化进程的不断加速,工业生产中产生的废气污染问题也日益突出。
废气中的各种有害物质直接损害了人体健康和环境生态平衡,因此治理废气污染已经成为当今社会亟待解决的问题之一。
随着科学技术的不断进步和创新,低温等离子体技术应用于工业废气治理中,已经成为了一种前沿、高效的污染治理手段。
二、低温等离子体技术的基本原理低温等离子体技术(LTP)是一种利用电磁场作用下气态物质在低压腔内产生电离的物理过程,产生大量自由基、等离子体及高能物质的技术。
其主要原理是在真空环境下,通过外加电磁场激励气体分子发生电离反应,使其生成一定浓度的气体等离子体,从而加速化学反应的进行和新化合物的合成。
相较于传统的废气处理技术,低温等离子体技术具有使用简单、无污染、高效、安全等优点。
三、低温等离子体技术在工业废气处理中的应用1、VOCs处理VOCs(挥发性有机物)是工业生产中主要产生的废气之一,同时也是环境污染的主要成分。
由于VOCs易挥发、易蒸发,通过低温等离子体技术可以有效地将VOCs分解为CO2和H2O等无害物质,从而实现废气治理。
低温等离子体技术在VOCs治理中的应用效果显著,不仅能实现高效率的去除VOCs,同时也能大幅度降低CO2和H2O的排放量。
2、NOx去除NOx(氮氧化物)也是工业废气处理中常见的污染物之一,例如汽车尾气、石化工业废气等。
利用低温等离子体技术,NOx可以被分解成氧和氮,从而降低其排放量。
低温等离子体技术除了在工业废气处理中应用广泛,还可以用于传统模拟大气条件下NOx控制。
3、PMs去除PMs(微粒)也是工业废气处理中常见的一种有害物质。
通过低温等离子体技术,PMs可以被快速分解并转化为CO2和H2O等无害物质,从而实现PMs的去除。
当前此项技术还在研究中,但已经取得了一定的实验成果。
四、低温等离子体技术在工业废气处理中存在的问题和展望低温等离子体技术在工业废气治理中具有广泛的应用前景,但仍然存在一定的问题:1、缺乏可实用的低温等离子体装置。
低温等离子技术及在净化VOC中的应用
低温等离子技术及在净化VOC中的应用摘要:低温等离子体技术是一种处理VOC s的高新技术,以其能耗低、效率高、设备简单、操作可靠等优点,很受人们重视。
本文主要介绍了有机废气的来源与危害,低温等离子体的产生、处理机理及该技术的应用现状、存在的问题和研究方向。
关键词:VOCs 低温等离子体机理引言:随着社会的发展,人类生活水平的提高,人类活动所造成的环境污染日趋严重。
人类每年所排放的VOC的量也逐年增多,严重影响人们健康,VOC的污染控制已刻不容缓。
低温等离子体技术作为一种处理VOC s的高新技术,以其能耗低、效率高、设备简单、操作可靠等优点,具有很好的应用前景,受到人们广泛的研究。
一、VOC的来源、危害及治理方法VOCs是挥发性有机化合物的简称,不同的地方对VOCs的定义各不相同。
在我国VOCs通常是指在常温下饱和蒸汽压约大于70Pa,常压下沸点小于260℃的有机化合物。
VOCs来源主要分为两类:第一类是自然源,VOCs的排放来自植被的次生代谢反应,为不可控排放源;第二类是人为源,主要有石油生产、运输过程中的挥发;石油化工及制药等行业排放的废气,油漆、涂料生产和建材、制革等工艺中挥发的有机溶剂,汽车等燃油交通工具排放的尾气以及家庭排放的油烟等。
近年来、人为源的贡献率比例逐年上升、一个工业化国家每年排入大气中的VOC数量达数百万吨之多,。
VOCs的危害主要有以下几方面:(1)大多数VOCs有异味且有毒,其中许多VOCS能使人体发生病变,甚至致癌部分已被列为致癌物。
(2)在光线的照射下,许多VOCs很容易与一些氧化剂发生光化学反应,生成光化学烟雾,危害人体健康,影响农作物生长; (3)某些卤代烃可能会导致臭氧层的破坏;(4)很多VOCs属于易燃、易爆类化合物,给企业生产造成较大安全隐患。
目前、VOC的处理方法主要有两类:一类是回收法。
回收法是通过物理方法,在一定温度、压力下,用选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法来分离VOCs,主要包括活性碳吸附、变压吸附、冷凝法和生物膜法等;另一类是消除法(也称破坏法)。
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低温等离子体技术在有机净化废气中的应用与进展姓名:xxx专业:环境工程班级:xxx指导老师:xxx2015年12月xx日低温等离子体技术在净化有机废气中的应用与进展摘要随着现代工业的快速发展,工业三废的排放量与日俱增,尤其是挥发性有机废气(VOCs)的排放,挥发性有机废气种类繁多、毒性强、扩散面广,是继颗粒物、二氧化硫、氮氧化合物之后又一类不容忽视的大气污染物。
传统的有机废气处理方法存在流程复杂、运行成本高、处理效率低下、易产生二次污染等问题。
低温等离子体技术利用自由基、高能电子等活性粒子与有机废气分子发生一系列理化反应,使有害气体在短时间内迅速催化降解为CO2和H2O以及其他小分子化合物。
低温等离子体技术工艺流程简单、开停方便、运行费用低、去除效率高,在治理上具有明显优势,是国内外目前的研究热点之一。
本文综述了低温等离子体在催化剂处理挥发性有机废气方面的技术研究进展,并展望了等离子体技术在废气处理领域的发展方向。
关键词:低温等离子体;有机挥发性废气(VOCs);催化降解1 引言工农业生产过程不可避免地要排放挥发性有机废气(VOCs),这是污染环境、危害人类健康的重要来源[1-2]。
挥发性有机废气排放到大气中会引起光化学烟雾、臭氧层破坏等环境问题;大部分的VOCs 还具有毒性、刺激性、甚至致癌作用,对人体健康造成严重的危害[3]。
为了应对(VOCs)对环境的破坏以及对人体健康的威胁,挥发性有机废气处理技术迅速成为国内外的研究热点之一。
2 常用有机废气处理技术目前国内外有多种技术用于处理挥发性有机废气,其中较为常见的方法有:燃烧法、冷凝法、吸收法、吸附法、生物法、低温等离子体法等。
2.1 燃烧法通过燃烧将VOCs转化为无害物质的过程称为燃烧法[4]。
燃烧法的原理是燃烧氧化作用及在高温下的热分解。
因此,燃烧法只适用于处理可燃的或在高温下易分解的VOCs。
2.2 冷凝法冷凝法处理VOCs是利用废气中的各组分饱和蒸汽压不同这一特点,采用降温、升压等方法,将气态的VOCs液化分离[5],但冷凝法不适用于低浓度废气的处理。
2.3 吸收法吸收法的原理是吸收质(VOCs)与吸收剂(水、酸溶液、碱溶液等)发生化学反应从而达到吸收去除效果。
当VOCs成分复杂需多段净化时,该方法便不再适用,并且该法设备易腐蚀,易形成二次污染[6]。
2.4 吸附法吸附法是用多孔性固体活性炭、分子筛、交换树脂、硅胶、飞灰等吸附去除废气。
吸附法对大部分VOCs均适用,一般作为其他方法的后续处理[7]。
但是吸附法也有它的缺点投资高、吸附剂用量大、再生困难、能耗大、占地面积大等缺点。
2.5 生物法生物法去除VOCs是微生物利用废气作为碳源和能源,进行生命代谢,将VOCs分解为CO2和H2O等小分子有机物[8]。
该方法绿色环保,但对VOCs种类和浓度波动适应性较差。
2.6 其他方法除了上述方法外,其他的治理技术还有化学氧化法、膜分离法、光催化法、低温等离子体法等。
其中低温等离子体技术经过近年发展日渐成熟,低温等离子体法的适用范围广[9]、净化效率高,尤其适用于其它方法难以处理的多组分VOCs 气体,下面将着重介绍该方法。
3 低温等离子体技术3.1 等离子体及其分类[10-11]等离子体被认为是物质的第4种存在形态。
除固态、液态和气态之外,由电子、离子、中性粒子和自由基组成的导电性流体,整体保持电中性。
等离子体中,若电子与其他粒子温度相同,且在5000K以上,称之为热等离子体或平衡态等离子体。
若电子的运动温度达几万摄氏度,而其他粒子和整个系统的温度只有几百摄氏度,则称之为低温等离子体或非平衡态等离子体。
实验室中常用的低温等离子体主要包括:电晕放电、辉光放电、火花放电、介质阻挡放电、滑动弧光放电、微波等离子体及射频等离子体。
3.2 低温等离子体去除VOCs 的机理采用低温等离子体分解气体污染物时,低温等离子体与VOCs 的作用机理主要有两方面:一是高能电子直接与气体分子(原子)发生非弹性碰撞,将能量转换成基态分子(原子)的内能,使其激发、离解、电离最终生成无害的CO2和H2O;二是高能电子激励气体中的O2、N2、H2O 等分子,从而产生具有强氧化能力O、OH、O3、OH2等自由基或活性粒子,它们破坏C-H、C=C 或C-C 等化学键,使VOCs 分子中的H、C1、F 等发生置换反应和分解氧化,最终生成无害物质CO2和H2O[12]。
3.3 低温等离子体技术处理VOCs 的研究进展3.3.1 低温等离子体单独作用于VOCs由于低温等离子体具有很多优点,研究者对不同的放电低温等离子体进行了研究,其中以介质阻挡放电等离子体研究最多。
低温等离子体单独作用VOCs具有设备简单、流程短、效率高,而且容易获得等离子体的优点,因而被广泛的研究。
滑动弧放电是一种气体放电等离子体发生方式,在常压下产生非平衡等离子体,80%以上的输入电能能通过低温等离子体刺激化学反应[13]。
国内薄拯等[14]研究了滑动弧放电等离子体裂解正己烷,该法可以有效处理正己烷,裂解率高达96%,主要裂解产物为CO2、CO、NO2和H2O。
提高电压可以增大正己烷裂解率,进而增大处理量;不同材料的电极能量利用率不同,能量利用率依次为铁电极低于铝电极低于铜电极。
国外Antonius Indarto 等[15]在常温常压下研究了滑动弧放电处理芳香化合物和有机氯化合物的混合物,结果表明,进气芳香化合物浓度为0.1%~0.5%,流速为5L/min 时,能量利用率为苯< 甲苯< 二甲苯,比其他放电方式(如介质阻挡放电、射频放电等)能量利用率都高,降解率都在60%以上,主要产物为CO2、CO、H2O;进气浓度3%,流速5L/min,氯仿的去除率高达97%,产物主要为CO、CO2、Cl2和气溶胶。
除此之外,Shun-I Shih 等[16]研究了射频等离子体单独处理苯,在O2/Ar 做载气,O2浓度为1~9%,C2H6 的浓度为1%,输入功率为20W,苯的去除率始终保持在98~99%,产物为CO、CO2、H2O。
Wen-Jun Liang等[17]研究了介质阻挡放电以及铁电极上的NaNO2介质颗粒含量对甲醛去除率的影响,结果表明,随着铁电极上的NaNO2的含量增加,甲醛的去除率增加,当铁电极上浸入8000ppm 的NaNO2时,甲醛的去除率由不浸时的58%增加到93%,能量密度也相应的增加。
以上等离子体单独作用有机废气,虽然去除率很高,但都是针对低浓度废气,而且还产生CO 等副产物,CO2 的选择性也不强。
3.3.2 低温等离子体协同吸附剂作用于VOCs在等离子体反应器中填充吸附剂(如活性炭、分子筛、沸石、大孔γ-Al2O3等),可在不增加反应器尺寸的前提下,延长VOCs 废气在反应器内的停留时间,同时吸附剂可选择性吸附VOCs 和大量的高活性自由基,使表面处活性自由基和VOCs 的浓度增大,有利于自由基和VOCs 的碰撞而发生化学反应,使短寿命活性基团尽量多的与废气分子发生碰撞,而多孔性颗粒的表面在电子撞击下也可成为反应活性中心,促进微孔结构表面的多相降解反应,有利于提高放电能量的有效利用率,增加产物的选择性,减少副产物。
今后等离子体协同吸附剂的发展,主要在于优化等离子体反应器及对吸附剂进行改性。
Song 等[18]研究了等离子体反应器中填充不同吸附能力的吸附剂(玻璃小球、微孔γ-Al2O3颗粒、分子筛和γ-Al2O3颗粒的混合物)对甲苯和丙烷去除率的影响,结果表明,随着温度的增加,吸附能力有所下降,但是去除率增加,还发现因为微孔γ-Al2O3颗粒O3、HNO3副产物明显减少。
Urashima 等[19]研究了介质阻挡放电反应器中放入活性炭过滤器对甲苯和三氯乙烯(TCE)去除率的影响。
结果表明,甲苯的降解率随输入能量的增加而增加,放电反应器中甲苯的去除率由不加活性炭的90%上升到98%,三氯乙烯由50%上升到90%,并且活性炭过滤器还能吸收反应副产物COCl2、HCl、NOx、O3,能量利用率甲苯和三氯乙烯分别为30g/KWh、15g/KWh。
此外,季银炼等[20]研究了低温等离子体协同改性活性炭纤维(ACF)净化甲醛。
采用浸渍法研制了负载纳米TiO2及Cu/Pd 金属离子的改性活性炭纤维功能材料,充分发挥了ACF 的吸附作用、纳米TiO2光催化作用、低温等离子体强氧化作用。
结果表明,改性ACF 有利于甲醛净化,其中负载TiO2改性方案最佳,低温等离子体协同TiO2/ACF 净化效果最好,其效率高达94%。
3.3.3 低温等离子体协同催化剂作用于VOCs等离子体协同催化剂发挥了两种技术的优点,等离子体场中存在大量的活性物种:高能电子、离子及活性自由基和激发态的气体分子、原子等,只有这些活性物种的能量高于VOCs 键能时才会引发化学反应,而VOCs 的降解主要通过三个途径:(1)电子碰撞电离;(2)自由基碰撞电离;(3)离子碰撞电离。
催化剂具有一定的吸附作用,气相中的大量活性物种及VOCs 分子在吸附作用下聚集在催化剂表面,增加表面活性物种和VOCs 的浓度,催化作用能降低化学反应的活化能。
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等离子体法具有更高的脱除效率,提高CO2的选择性,可显著降低CO、气溶胶、臭氧及小分子有机化合物副产物的产生,并且显著降低能耗。
等离子体协同催化剂主要有两种方式:(1)催化剂填充在放电区(IPC);(2) 催化剂填充在放电区后面(PPC)。
催化剂的不同位置对VOCs 的去除率、副产物的产生、能量的利用都有极大的影响。
目前研究的热点主要是催化剂的选择及其在反应器中的位置,光催化剂TiO2由于来源广、化学稳定性和催化活性高、没有毒性,成为与等离子体协同作用的最常用光催化剂。
晏乃强等[21]研究了催化剂强化脉冲放电治理有机废气,结果表明,Mn、Fe 等金属氧化物在放电作用下对有机物的降解有较好的催化活性,二者可使甲苯的去除率由59%分别提高到86%和83%;并且发现以陶瓷材料为载体用浸渍法制备的催化剂活性及稳定性较好。
陆彬等[22]研究了介质阻挡等离子体放电与催化联用分解苯,结果表明,加入MnO2可充分利用O2、O3,能够增加苯氧化为CO2,且苯去除的能量利用率是不用催化剂时的两倍,催化剂MnO2 离放电区的距离和能量密度对去除率有显著影响。
当能量密度低于564J/L 时,MnO2离放电区的距离越近,苯的去除效果越好;当能量密度高于1051J/L 时,苯的去除效果与MnO2离放电区的距离有关并有一个最佳值。
Zhu Tao 等[23]研究了等离子体协同MnO2/γ-Al2O3处理低浓度甲苯,结果表明,单独使用等离子体和MnO2或γ-Al2O3时,甲苯的去除率增加,但是使用等离子体和MnO2/γ-Al2O3时,甲苯去除率高达98%以上,能量利用率提高,排放气体中的O3浓度也减少。