2016-05-24 15:35:26  阅读量:6

低温等离子体VOCs治理技术

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等离子体即是物质存在的固态、液态、气态三种状态外的第四种状态,其实质就是物质失去电子的原子核(一般是外层电子)和电子混合存在的一种状态,广泛存在于宇宙中,或者“超气态”,也称“电浆体”。

由于放电所处阶段、放电形式及放电量的不同,通过适当的方式,使得放电过程中虽然电子温度很高,但重粒子温度很低,由于电子在整个原子体系中占比的质量微乎其微,由于离子的低温,所以使得整个体系呈现低温状态,所以称为冷低温等离子体,同时该类等离子体又称为非平衡等离子体。

处理后达到以下排放标准:

《大气污染物综合排放标准(GB 16297-1996)》

《广东大气污染物排放标准(DB44 27-2001)》

低温等离子处理机理:

低温等离子体去除污染物的过程比较复杂,其中包含物理、化学及多种其他未知的反应过程,但目前处理机理总体普遍认为由以下几个过程构成:

过程一:高能电子的直接轰击

通常等离子体中的电子能量平均在5-10eV左右,而大部分的污染物的分子键能不超过8eV(如O-O键能为5.12eV,O-OH键能5.10eV),所以当电子轰击到污染物分子时,会直接将污染物打碎。

过程二:O原子或臭氧的氧化

O2+e→2O

自然空气中放电时,大气中的氧气会被电离(电子能量达到10eV时,空气中的氧气会被电离为等离子体,达到12.5eV时,氮气会被电离),电离后的氧气以氧原子或者O3的形式存在,由于失去共价电子对,氧原子或者O3需要从外界其他物质中夺取电子形成稳定的化学键,而处于激发态的污染物分子是最好的夺取电子的对象,氧原子或者O3会从这些被激发的分子上夺取电子,从而氧化这些污染物。

过程三:OH自由基的氧化

H2O+e→OH+H

H2O+O→2OH

H+O2→OH+O

一般认为在空气中适当的水分在电子的轰击及电场的极化作用下,会造成OH自由基的产生,OH自由基在化学性质上表现为缺少一个电子组成稳定物质的基团,需要从其他物质上夺取一个电子来形成稳定的物质,并且表现的获取电子的能力超过O3,即氧化性比O3更强,OH自由基会将激发态的污染物分子的电子夺走,进而氧化污染物(在水处理过程中著名的芬顿高级氧化法,便是利用OH自由基氧化高稳定性的环结构有机物)。所以适当的水分有利于处理能力的提升。

过程四:分子碎片+氧气的反应

在过程一中的污染物分子由于受到电子轰击,形成大量的分子碎片,这些分子碎片由于化学键需要电子来重新形成稳定的物质,此时空气中的氧气,氧原子,O3及OH自由基极易和这些分子碎片结合夺取电子,进而氧化处理掉这些分子碎片。

低温等离子体工艺技术优点:

1.低温等离子体技术应用于恶臭气体治理,具有处理效果好,运行费用低廉、无二次污染。

2.在等离子体中几乎所有的废气分子都处于高激发态,反应活性都大幅度提高。

3.反应速度快,通常在数毫秒至数百毫秒内即可完成反应,使得处理设备体积小。

4.应用范围广阔,基本不受气温和污染物成分的影响,对恶臭异味的臭气浓度有良好的分解作用,恶臭异味的去除率达80-98%,处理后的气体臭气浓度达到国家标准。

5.等离子反应可以随时开启随时停止,不需要预热时间,对工况要求较低,特别适合非连续工作的场合废气处理。

6.反应物总体温升低,一般低于5℃的温升,热损失很少。

工艺技术应用领域:

该工艺用于各类浓度的有机废气处理,可处理苯类、酮类、醇类、醚类、烷类及其混合类有机废气,主要用于化工、机械、电子、电器、涂装、制鞋、橡胶、塑料、印刷、污水除臭、污泥烘干及各种工业生产车间产生的有害废气处理。