低溫等離子體廢氣處理技術(shù)

安丘錦葉環(huán)保設(shè)備有限公司是較早研發(fā)低溫 等離子體廢氣處理技術(shù)的企業(yè)，目前已經(jīng)形成四大類等離子體廢氣處理產(chǎn)品：雙介質(zhì)阻擋放電等離子體設(shè)備，單介質(zhì)阻擋放電等離子體設(shè)備，尖 端毛細(xì)放電等離子體設(shè)備，平行極板等離子體設(shè)備。

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(guò)程中，等離子體傳遞化學(xué)能量的反應(yīng)過(guò)程中能量的傳遞大致如下

1、電場(chǎng)＋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)）活性基團(tuán)

3、活性基團(tuán)＋分子（原子）→ 生成物＋熱

4、活性基團(tuán)＋活性基團(tuán)→生成物＋熱

等離子體有機(jī)廢氣處理器工作原理

等離子體被稱為物質(zhì)第 4 形態(tài)，由電子、離子、自由基和中性粒子組成。低溫等離子體有機(jī)氣體凈化器是利用等離子體，以每秒 800 萬(wàn)次至 5000萬(wàn)次的速度反復(fù)轟擊異味氣體的分子，去電離、裂解廢氣中的各種成份，從而發(fā)生氧化等一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，再經(jīng)過(guò)多級(jí)凈化，將有害物轉(zhuǎn)化為潔凈的空氣釋放至大自然。

等離子體有機(jī)廢氣凈化器工作原理是采用高壓發(fā)生器形成低溫等離子體，在平均能量約 8eV 的大量電子作用下，使通過(guò)處理器的苯、甲苯、 二甲苯等有機(jī)廢氣分子轉(zhuǎn)化成各種活性粒子，與 空氣中的O2結(jié)合生成H2O、CO2等低分子無(wú) 害 物質(zhì)，使廢氣得到凈化。

在處理過(guò)程上，當(dāng)有機(jī)氣體進(jìn)入等離子體反 應(yīng)室時(shí)，氣體被均勻分配到等離子反應(yīng)室。反應(yīng) 室分成若干模塊式管子區(qū)，每根管子的中央有一 根放電極，與反應(yīng)室獨(dú)立隔開(kāi)。通過(guò)高壓線對(duì)反應(yīng)室導(dǎo)通可調(diào)節(jié)高壓，高壓導(dǎo)通到管子里的管狀 電線上。由電線至管壁產(chǎn)生放電現(xiàn)象。

一旦放電，等離子體電子就與氣體分子相撞擊，產(chǎn)生化學(xué)性活性核素，就是通常所說(shuō)的激進(jìn) 和負(fù)荷載體。此外，還具有微型靜電沉淀器的功能，該裝置可以除塵。

同時(shí)注入環(huán)境或者二級(jí)氣體來(lái)優(yōu)化反應(yīng)室的濕度和溫度登記，與此同時(shí)加入離子來(lái)改善反應(yīng)室內(nèi)的反應(yīng)。這種冷離子體處理方法使有機(jī)氣體 在低溫下進(jìn)行“氧化”。

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(chǎng)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?jiǎn)單小分子安 全物質(zhì)，或使有毒有 害物質(zhì)轉(zhuǎn)變成無(wú) 毒無(wú) 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 能量在 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)變得十分快速。 作為環(huán)境污染處理領(lǐng)域中的一項(xiàng)具有極強(qiáng)潛在優(yōu)勢(shì) 的高新技術(shù)，等離子體受到了國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)科界的高度關(guān)注。

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)性有機(jī)廢氣也日漸增多，這些 廢氣不僅會(huì)在大氣中停留較長(zhǎng)的時(shí)間，還會(huì)擴(kuò)散和 漂移到較遠(yuǎn)的地方，給環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的污染；另外 工業(yè)煙氣的無(wú)控制排放使全 球性的大氣環(huán)境日益惡化，酸雨（主要來(lái)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(guó)的重視。由于大氣受污染而酸化，導(dǎo)致了生態(tài)環(huán)境的破壞，重大災(zāi)難頻繁發(fā) 生，給人類造成了巨大損失。因此選擇一種經(jīng)濟(jì)可 行性強(qiáng)的處理方法勢(shì)在必行。

降解揮發(fā)性有機(jī)污染物（VOCs）傳統(tǒng)的處理 方法如吸收、吸附、冷凝和燃燒，對(duì)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(wèn)題，利用低溫等離子體處理VOCs 可以不受上述條件的限制，具有潛在的優(yōu)勢(shì)。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)的單位非 常的少。大部分宣傳采用低溫等離子技術(shù)處理廢 氣的宣傳不是真正意義上的低溫等離子廢氣處理 技術(shù)。等離子體技術(shù)目前采用的有四類技術(shù)，介 質(zhì)阻擋放電（雙介質(zhì)、單介質(zhì)）、尖 端放電（金屬、 纖維）、板式放電、微波放電，實(shí)際應(yīng)用也有采 用組合模式。

一：介質(zhì)阻擋放電（DBD、DDBD）

將絕緣介質(zhì)（石英）插入放電空間的一種氣 體放電。介質(zhì)可以覆蓋在電極上，也可以懸掛在 放電空間里，當(dāng)在放電電極間施加一定頻率（幾 K 赫茲）的 3—11Kv 的交流電壓時(shí)，電極間的氣體 就會(huì)被擊穿產(chǎn)生碳阻擋氣體放電。在大氣壓或高 于大氣壓條件下，間隙內(nèi)的氣體放電由許多在時(shí) 間上和空間上隨機(jī)分布的微放電構(gòu)成，這些微放 電的持續(xù)時(shí)間很短，一般為納秒量級(jí)[20]。由實(shí) 驗(yàn)觀察，微放電通常呈現(xiàn)一些相當(dāng)均勻的圓柱型 微通道，每一個(gè)微通道就是一個(gè)強(qiáng)烈的流光放電 擊穿過(guò)程，帶電粒子的輸運(yùn)過(guò)程及等離子體化學(xué) 反應(yīng)就發(fā)生在這些微放電通道內(nèi)。因此一些研究 者將微放電作為碳等離子體的主要特牲。并通過(guò) 研究微放電的性質(zhì)來(lái)研究碳等離子體的整特性。 從碳的物理過(guò)程來(lái)看，電源電壓通過(guò)電介質(zhì)電容 耦合到放電間隙形成電場(chǎng)，空間電子在這一電場(chǎng) 作用下獲得能量，與周圍氣體發(fā)生非彈性碰撞， 電子從外加電場(chǎng)取得能量轉(zhuǎn)移給氣體分子，氣體 被激勵(lì)后，發(fā)生電子雪崩，出現(xiàn)了相當(dāng)數(shù)量的空 間電荷。它們聚集在雪崩頭部，形成本征電，再與外加電場(chǎng)疊加起來(lái)形成很高的局部電場(chǎng)，在新 形成的局部電場(chǎng)作用下，雪崩中的電子得到進(jìn)一 步加速，使放電間隙的電子形成空間電荷的速度 比電子遷移速度更快，形成了往返兩個(gè)電場(chǎng)波， 電場(chǎng)波向陰極方向返回時(shí)更強(qiáng)，這樣一個(gè)導(dǎo)電通 道能非常快地通過(guò)放電間隙形成大量微細(xì)絲狀的 脈沖流光微放電。它們很均勻、漫散和穩(wěn)定，彼 此孤立地隨機(jī)發(fā)生在不同地點(diǎn)，當(dāng)微放電通道形 成以后，空間電荷就在通道內(nèi)輸送累積在電介質(zhì) 表面產(chǎn)生反向電場(chǎng)而使放電熄滅，形成微放電脈 沖。在一定范圍內(nèi)，微放電的數(shù)量隨供電電壓及 頻率的增加而增加。可見(jiàn)碳介質(zhì)的分布電容對(duì)于 微放電的形成起著十分重要的鎮(zhèn)流作用。一方面， 由于電介質(zhì)的存在，有效地限制了帶電粒子的運(yùn) 動(dòng)，防止了放電電流的無(wú)限制增長(zhǎng)，從而避免了 在放電間隙內(nèi)形成火花放電或弧光放電；另一方 面，電介質(zhì)的存在可以使微放電均勻穩(wěn)定地分布 在整個(gè)放電空間內(nèi)。

JHHB 介質(zhì)阻擋放電采用自主研發(fā)的大功率高 頻高壓電源技術(shù)，電源max輸出 35KW，抗干擾能 力強(qiáng)，輸出穩(wěn)定，采用變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)電源的功率輸 出調(diào)節(jié)，準(zhǔn)確性強(qiáng)，易控制。高頻高壓大功率電源 的突破，是介質(zhì)阻擋放電的基礎(chǔ)保障，同時(shí)也是商 品化的基礎(chǔ)保障，在中國(guó)，還沒(méi)有第二家企業(yè)做到。

二、尖 端毛細(xì)放電

尖 端放電和板式放電從物理上講是一類基礎(chǔ) 放電技術(shù)，是介質(zhì)阻擋放電去介質(zhì)的簡(jiǎn)單模式， 電壓比較低，極板的間距相對(duì)長(zhǎng)一些，從使用的 電源方式上講已經(jīng)屬于靜電模式，任何物質(zhì)都是 由原子組合而成，而原子的基本結(jié)構(gòu)為質(zhì)子、中 子及電子。科學(xué)家們將質(zhì)子定義為正電，中子不 帶電，電子帶負(fù)電。在正常狀況下，一個(gè)原子的 質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)量相同，正負(fù)電平衡，所以對(duì)外 表現(xiàn)出不帶電的現(xiàn)象。但是由于外界作用如磨擦 或以各種能量如動(dòng)能、位能、熱能、化學(xué)能等的 形式作用會(huì)使原子的正負(fù)電不平衡。在日常生產(chǎn) 中所說(shuō)的磨擦實(shí)質(zhì)上就是一種不斷接觸與分離的 過(guò)程。有些情況下不磨擦也能產(chǎn)生靜電，如感應(yīng) 靜電起電，熱電和壓電起電、亥姆霍茲層、噴射 起電等。任何兩個(gè)不同材質(zhì)的物體接觸后再分離， 即可產(chǎn)生靜電，而產(chǎn)生靜電的普遍方法，就是磨 擦生電。材料的絕緣性越好，越容易產(chǎn)生靜電。 因?yàn)榭諝庖彩怯稍咏M合而成，所以可以這么說(shuō)， 在人們生活的任何時(shí)間、任何地點(diǎn)都有可能產(chǎn)生 靜電。要完全消除靜電幾乎不可能，但可以采取 一些措施控制靜電使其不產(chǎn)生危害。

通過(guò)磨擦引起電荷的重新分布而形成的，也 有由于電荷相互吸引引起電荷的重新分布形成， 具體說(shuō)就是因?yàn)槲镔|(zhì)都由原子組成，原子中有帶 負(fù)電的電子和帶正電荷的原子核。一般情況下原 子核的正電荷與電子的負(fù)電荷相等，正負(fù)平衡， 所以不顯電性。但是如果電子受外力而脫離軌道， 造成不平衡電子分布，比如實(shí)質(zhì)上磨擦起電就是 一種造成正負(fù)電荷不平衡的過(guò)程。當(dāng)兩個(gè)不同的 物體相互接觸并且相互磨擦?xí)r，一個(gè)物體的電子 轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，就因?yàn)槿鄙匐娮佣鴰д姡?而另一個(gè)體得到一些剩余電子的物體而帶負(fù)電， 物體帶上了靜電。

尖 端放電技術(shù)是在原靜電油煙凈化技術(shù)的 基礎(chǔ)上，通過(guò)增加尖 端的放電數(shù)量，實(shí)現(xiàn)提高放 電電壓，達(dá)到處理廢氣的目的，由于尖 端放電的 極距相對(duì)較長(zhǎng)，而施加的電壓又相對(duì)較低，因此 電場(chǎng)強(qiáng)度一般只有2000V/cm，因此實(shí)現(xiàn)較高的 去除效率必須采用多級(jí)處理。鑒于尖 端放電的安 全性比較高，所以目前需求量比較大。

低溫等離子體應(yīng)用范圍

等離子有機(jī)廢氣凈化設(shè)備廣泛用于：治理油煙粉塵領(lǐng)域，如大型火力發(fā)電廠、卷煙廠、紡織廠、印刷廠、 造紙廠、鋼鐵廠、水泥廠等。治理廢氣、異味氣體領(lǐng)域，如污水、垃圾處理廠、泵站、石化廠、化工廠、制藥廠、 卷煙廠、香精廠、屠宰場(chǎng)等。空氣凈化方面，如醫(yī)院、餐飲、賓館、娛樂(lè)場(chǎng)所、車船、航空候車室等公共場(chǎng)所、 及辦公室、家庭、轎車、實(shí)驗(yàn)室等。