低溫等離子體廢氣處理技術

安丘錦葉環(huán)保設備有限公司是較早研發(fā)低溫 等離子體廢氣處理技術的企業(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備，單介質(zhì)阻擋放電等離子體設備，尖 端毛細放電等離子體設備，平行極板等離子體設備。

低溫等離子體去除污染物的機理：

等離子體化學反應過程中，等離子體傳遞化學能量的反應過程中能量的傳遞大致如下

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、游離基團）活性基團

3、活性基團＋分子（原子）→ 生成物＋熱

4、活性基團＋活性基團→生成物＋熱

等離子體有機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。低溫等離子體有機氣體凈化器是利用等離子體，以每秒 800 萬次至 5000萬次的速度反復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)生氧化等一系列復雜的化學反應，再經(jīng)過多級凈化，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，使通過處理器的苯、甲苯、 二甲苯等有機廢氣分子轉(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 害 物質(zhì)，使廢氣得到凈化。

在處理過程上，當有機氣體進入等離子體反 應室時，氣體被均勻分配到等離子反應室。反應 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，與反應室獨立隔開。通過高壓線對反應室導通可調(diào)節(jié)高壓，高壓導通到管子里的管狀 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)生化學性活性核素，就是通常所說的激進 和負荷載體。此外，還具有微型靜電沉淀器的功能，該裝置可以除塵。

同時注入環(huán)境或者二級氣體來優(yōu)化反應室的濕度和溫度登記，與此同時加入離子來改善反應室內(nèi)的反應。這種冷離子體處理方法使有機氣體 在低溫下進行“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)了一系列復雜的物理、化學反應，使復雜大分子污染物轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵涡》肿影?全物質(zhì)，或使有毒有 害物質(zhì)轉(zhuǎn)變成無 毒無 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 能量在 10ev，適當控制反應條件可以實現(xiàn)一般情況 下難以實現(xiàn)或速度很慢的化學反應變得十分快速。 作為環(huán)境污染處理領域中的一項具有極強潛在優(yōu)勢 的高新技術，等離子體受到了國內(nèi)外相關學科界的高度關注。

低溫等離子體技術在環(huán)境工程中的應用

低溫等離子體技術在廢氣處理中的應用隨著 工業(yè)經(jīng)濟的發(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，還會擴散和 漂移到較遠的地方，給環(huán)境帶來嚴重的污染；另外 工業(yè)煙氣的無控制排放使全 球性的大氣環(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，導致了生態(tài)環(huán)境的破壞，重大災難頻繁發(fā) 生，給人類造成了巨大損失。因此選擇一種經(jīng)濟可 行性強的處理方法勢在必行。

降解揮發(fā)性有機污染物（VOCs）傳統(tǒng)的處理 方法如吸收、吸附、冷凝和燃燒，對于低濃度的 VOCs很難實現(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限制，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、放電化學、 化學反應工程學及真空技術等基礎學科之上的交 叉學科。因此目前能成熟的掌握該技術的單位非 常的少。大部分宣傳采用低溫等離子技術處理廢 氣的宣傳不是真正意義上的低溫等離子廢氣處理 技術。等離子體技術目前采用的有四類技術，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，實際應用也有采 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，電極間的氣體 就會被擊穿產(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 間上和空間上隨機分布的微放電構(gòu)成，這些微放 電的持續(xù)時間很短，一般為納秒量級[20]。由實 驗觀察，微放電通常呈現(xiàn)一些相當均勻的圓柱型 微通道，每一個微通道就是一個強烈的流光放電 擊穿過程，帶電粒子的輸運過程及等離子體化學 反應就發(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 研究微放電的性質(zhì)來研究碳等離子體的整特性。 從碳的物理過程來看，電源電壓通過電介質(zhì)電容 耦合到放電間隙形成電場，空間電子在這一電場 作用下獲得能量，與周圍氣體發(fā)生非彈性碰撞， 電子從外加電場取得能量轉(zhuǎn)移給氣體分子，氣體 被激勵后，發(fā)生電子雪崩，出現(xiàn)了相當數(shù)量的空 間電荷。它們聚集在雪崩頭部，形成本征電，再與外加電場疊加起來形成很高的局部電場，在新 形成的局部電場作用下，雪崩中的電子得到進一 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，形成了往返兩個電場波， 電場波向陰極方向返回時更強，這樣一個導電通 道能非常快地通過放電間隙形成大量微細絲狀的 脈沖流光微放電。它們很均勻、漫散和穩(wěn)定，彼 此孤立地隨機發(fā)生在不同地點，當微放電通道形 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。可見碳介質(zhì)的分布電容對于 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 動，防止了放電電流的無限制增長，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，電源max輸出 35KW，抗干擾能 力強，輸出穩(wěn)定，采用變頻技術實現(xiàn)電源的功率輸 出調(diào)節(jié)，準確性強，易控制。高頻高壓大功率電源 的突破，是介質(zhì)阻擋放電的基礎保障，同時也是商 品化的基礎保障，在中國，還沒有第二家企業(yè)做到。

二、尖 端毛細放電

尖 端放電和板式放電從物理上講是一類基礎 放電技術，是介質(zhì)阻擋放電去介質(zhì)的簡單模式， 電壓比較低，極板的間距相對長一些，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。科學家們將質(zhì)子定義為正電，中子不 帶電，電子帶負電。在正常狀況下，一個原子的 質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)量相同，正負電平衡，所以對外 表現(xiàn)出不帶電的現(xiàn)象。但是由于外界作用如磨擦 或以各種能量如動能、位能、熱能、化學能等的 形式作用會使原子的正負電不平衡。在日常生產(chǎn) 中所說的磨擦實質(zhì)上就是一種不斷接觸與分離的 過程。有些情況下不磨擦也能產(chǎn)生靜電，如感應 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。 因為空氣也是由原子組合而成，所以可以這么說， 在人們生活的任何時間、任何地點都有可能產(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， 具體說就是因為物質(zhì)都由原子組成，原子中有帶 負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電荷相等，正負平衡， 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，比如實質(zhì)上磨擦起電就是 一種造成正負電荷不平衡的過程。當兩個不同的 物體相互接觸并且相互磨擦時，一個物體的電子 轉(zhuǎn)移到另一個物體，就因為缺少電子而帶正電， 而另一個體得到一些剩余電子的物體而帶負電， 物體帶上了靜電。

尖 端放電技術是在原靜電油煙凈化技術的 基礎上，通過增加尖 端的放電數(shù)量，實現(xiàn)提高放 電電壓，達到處理廢氣的目的，由于尖 端放電的 極距相對較長，而施加的電壓又相對較低，因此 電場強度一般只有2000V/cm，因此實現(xiàn)較高的 去除效率必須采用多級處理。鑒于尖 端放電的安 全性比較高，所以目前需求量比較大。

低溫等離子體應用范圍

等離子有機廢氣凈化設備廣泛用于：治理油煙粉塵領域，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、屠宰場等。空氣凈化方面，如醫(yī)院、餐飲、賓館、娛樂場所、車船、航空候車室等公共場所、 及辦公室、家庭、轎車、實驗室等。