等離子體聯合光催化原理及其在噴漆廢氣中的應用研究

鄭磊　戴小平　夏友超

（1浙江碧揚環境工程技術有限公司浙江杭州3100072浙江環科環境咨詢有限公司浙江杭州310007）

等離子體聯合光催化原理及其在噴漆廢氣中的應用研究

鄭磊1戴小平1夏友超2

（1浙江碧揚環境工程技術有限公司浙江杭州3100072浙江環科環境咨詢有限公司浙江杭州310007）

噴涂工程會形成大量游離的有機廢氣，這是空氣中可揮發性污染物的根本來源，是造成光化學煙霧等有機污染以及PM2.5污染的產生原因之一。針對這一現象，國家出臺了相關的管理策略與行業標準，而在整體的體系環節內如何做好噴漆廢氣的處置成為了研究熱點。等離子體處置方式由于其使用便捷、處理效率高、無等次污染等特性而廣受關注。但是在客觀層面上也存在著能耗較高、能源轉化率較低的客觀問題，嚴重地制約了其應用效果。為此，本文系統總結等離子體聯合光催化的處置方式在噴漆廢氣處理過程當中的具體原理以及應用策略。希望能夠為后續的相關實踐提供理論基礎。

等離子體；光催化；噴漆廢氣；原理及應用

1　引言

可揮發性有機物在空氣污染中所占到的比例雖然不高，但是由于其具有高致癌性、高環境危害以及高遷移性等相關特性而備受關注。尤其是在近年來，隨著我國汽車工業、大型機械設備加工產業等迅猛發展，使得可揮發性有機物污染呈現出上升趨勢。為了消除此種污染帶來的環境危害，我國環境保護部及相關政府機構出臺了一系列行業標準與管理措施，這對于規范排放相關污染物具有指導性意義。但是，就污染物的去除與影響消除方面而言，具體的處理措施才是遏制新型環境污染產生的根本途徑。針對這一問題，國內外專家學者從源頭治理與終端治理兩個層面提出了包括物理吸附、化學降解、集中處置、回收利用等有效措施。上述不同的方法與措施在成本、效果、能耗等方面表現不一。其中，應用等離子體聯合光催化反應在噴漆廢氣處置中的應用是一種廣為認可的方式，本文也正是以此為研究對象，探究其根本原理以及應用過程當中可能存在的優化與注意事項，旨在為后續的推廣與應用提供必要的理論基礎與指導性意見。

2　等離子體聯合光催化在噴漆廢氣處置中的原理及其優勢

所謂的等離子體處置方式是通過在高壓電位的基礎上，利用電能將活性化學物質中的電離層充分激發，進而形成可游離的電子單元，通過游離電子單元所產生的磁場作用將有機物內部的穩定化學鍵轉化為單純以物理電勢能連接的弱化物理鍵。同時利用較強磁場作用，使物理鍵產生分離效應，最終達到將大分子有機物轉化為無害小分子有機物，如CO2、H2O等的根本目的。此種轉化方式相對穩定、效率較高，且能達到完全的無害化效果，進而是一種較為理想的處置方法。然而，在實際的應用過程中我們也發現，通過此種方式對噴漆廢氣進行處置的過程中也存在能耗較高、能源利用效率相對較低等問題與客觀不足。為了對上述問題進行有效的規避與優化，自2013年起，部分專家學者探究等離子體與光催化技術的相關聯合體系，取得了一定的成效。

所謂的光催化技術是利用太陽能作為催化劑手段，進一步增加相關活性化學物質的活化效率與比例，使得其在后續的化學反應過程當中能夠有效地降低活化能需求，減少化學反應熵值，最終達到綜合降低能耗的根本目的。二者的連用原理是在等離子體物料構建體系中加入光化學敏感元素，并在實際的應用過程中利用光催化原理進行前置處理，進而使得其能夠在較低電壓與較低電能消耗的前提下，產生更多的等離子體，為后續的噴漆廢氣處置提供客觀保障。

此種處置方法與模式在后續的具體應用過程中主要存在如下幾方面特征與優勢。首先，可以降低等離子體物質的投放量，并提高其內活化物質的轉化效率，以單位噴漆廢氣處置量為標準可以降低其綜合物料成本；其次，能夠進一步降低相關設備對電能與電壓的要求，使得設備體積呈現出長大的壓縮與削減，為相關設備的小型化與可移動化奠定了堅實的基礎；最后，進一步降低了對噴漆廢氣處置中的能源消耗，并通過應用太陽能的方式客觀上提高了能源轉化效率，在不降低處置效果的前提下，節約了大量的噴漆廢氣處置成本。

3　等離子體聯合光催化在噴漆廢氣處置中的應用要點

通過上文的分析，我們對等離子體聯合光催化處置方式在噴漆廢氣處理過程中應用的原理以及相關的優勢進行了總結。通過全文的分析，我們可以看出此種模式后續應用價值較大，極具推廣意義。然而，在實際的應用過程中我們需要注意如下幾個方面。

3.1做好光補償測算

上述處置方法在理論上可以達到全天候要求。并且做到與實際生產聯合，對廢氣的生產環節進行1:1處置，然而通過基本的原理我們不難看出此種處置方式對于太陽能的要求相對較高，為什么在實際的應用以及相關的設備設計過程中，應該予以充分的考量。通過構建電補償機制，自動感應太陽能的強弱，當太陽能對于系統無法產生制動激發與催化功能時，應該通過提高電壓的方式來予以補充。進而避免由于處理效率降低而帶來的環境污染及其排放超標等問題。

3.2此種處置方是體積較小、攜帶便捷

在實際的使用過程中需要配套完善的空氣收集系統來作為其運行保障。同時，此種處置系統在應用運行的過程中需要一定的預熱時間，為此相關企業應該做好完善的生產規劃，避免噴漆廢氣生產環節中的頭尾超標現象出現。

3.3此種應用模式的前期投入相對較大

主要包括了設備設計與生產，調試與安裝等幾個環節，且在后續的不斷運行過程中需要對等離子體物料進行添加與維護。為此，相關企業要做好完善的管理措施，利用科學的管理手段來進一步降低噴漆尾氣的處理成本，達到企業與環境雙贏，經濟發展與自然生態和諧的根本目的。

4　結語

本文系統的對等離子體聯合光催化反應在噴漆廢氣處置中的應用原理、應用優勢等內容進行了總結，并從實際運行的角度提出了幾個方面的注意事項。希望通過本文的研究，能夠為后續的相關技術推廣與應用提供必要的理論基礎與實踐指導。

鄭磊(1982—),男,工程師,主要從事環境影響評價工作。

[1]湯勇.醫藥化工區揮發性有機廢氣及防治研究——兼論RTO技術在揮發性有機廢氣中的應用[J].廣東化工,2016,06:139-140.