低溫等離子體在廢氣處理中的應用

陳金龍

摘要：近年來，在低溫等離子的研究項目上引起了國內的高度重視，在廢氣中存在的污染物與活性因子可以被低溫等離子所利用，所以相比較之下，低溫等離子相對于其他的有機廢氣處理手段更高效，更便捷。本文通過對大氣污染的現狀分析來詳細介紹低溫等離子在有機廢氣處理中的應用。

關鍵字：低溫等離子；廢氣處理；研究

廢氣是指在大氣中的異常氣體，通過一定的傳播途徑作用于人的嗅覺器官并造成身體不適的公害氣態狀物質。這類氣體的來源主要為各類工業企業日常排放的各類廢氣。部分有毒有害廢氣散發到空氣中，影響人類的正常生活及日常工作，可以使人們感到惡心嘔吐，影響睡眠質量，甚至引發疾病。為提高人們的生活質量，減少霧霾的形成，廢氣的處理工作已經刻不容緩。

一、有機廢氣處理的研究現狀分析

1、目前常用的有機廢氣處理技術。冷凝法、燃燒法、吸附法、吸收法、生物法、化學氧化法是目前國內處理空氣中有機廢氣的主要手段，這些處理技術都有各自的優缺點。冷凝法僅適用高濃度有機廢氣；燃燒法具有片面性，僅適用中高濃度有機廢氣，且不適用不可燃廢氣；吸附法所用的吸附介質價格昂貴，適用于低濃度有機廢氣，且廢氣中顆粒物濃度不能過高、溫度不宜過高，難以處理大體量有機廢氣；吸收法的處理效率太低，所用的吸收物造成資源浪費，過分消耗吸收劑，易形成二次污染；化學氧化法和生物法僅適用特定的低濃度有機廢氣，生物法填充的介質需要定期的更換來維持其凈化效率，相對來說不容易控制其處理效果。這幾種方式對疏水性廢氣和難以降解的氣體作用不大。

2、低溫等離子的物理研究。我國分兩個方面對等離子進行研究：（1）熱等離子的研究現狀。熱等離子的研究主要是以電弧為研究對象，在功率較大的電弧上面覆蓋納米粉和一些冶金合成材料，讓熱等離子發揮更大的作用。科技部對煤粉轉化成乙炔的項目給予了大力支持，此技術在石油方面將是一個革命性的突破。（2）等離子體鞘層物理。在等離子的應用當中，要進行物體的相互作用，就必須要借助鞘來完成，所以受到了科學界的廣泛重視。在國內已有多位專家進行研究。

二、低溫等離子的作用原理和特點

1、作用原理。介質阻擋物質放電是一種放電方法，是一種以獲得高氣壓下低溫等離子的方式，產生于兩個電極之間。介質阻擋放電有多重特點，如電暈放電、均勻放電的高氣壓和輝光放電的大空間。這些放電的方式持續的時間非常短暫，由許多微放電構成，在時間和空間上隨機分布。介質的電子在電磁場中獲得所需的能量，阻擋了放電，與污染物進行碰撞，激發了自身的能量轉化為內能或動能，被激發了的分子在電離的作用下形成活性團，加之水和氧氣，產生新的生態氫等活性基團，進而引發一系列的化學反應。從實驗中我們得知，廢氣中的有機成分與實驗中出現的活性物質進行反應，最終形成自然界中已經存在的二氧化碳和水等物質，在減少二次污染的同時凈化了環境，還人類一個干凈的大氣層。

2、作用特點。在低溫等離子處理廢氣的實驗中，處理相同體積的廢氣，低溫等離子要比其他的方法節能，平均降低能耗達三分之二，其優勢也就凸顯出來。不僅如此，低溫等離子處理廢氣還具有處理廢氣量較一般方法大的優點。另一方面，在有機廢氣處理中，不可避免的會出現二次污染的情況發生，但由于低溫等離子的處理廢物只有水和二氧化碳，最大程度的減少了二次污染物的產生，將污染物處理的方式提升了一個新的高度。

三、低溫等離子在當前的應用

1、應用項目。排放廢氣的工業企業都要求安裝廢氣凈化設備，廢氣經監測合格后向空氣中排放。本文以某大型化學公司的污水處理站為實際調研案例。污水處理站的廢氣主要來源于工業廢水凈化池、兼氧池等處理設施散發的廢氣，主要的污染因子有：硫化物、亞硫酸、甲硫醇、氨、醚類物質以及和有機酸等物質。一旦處理不當，污染物揮發到空氣當中，將對人們的呼吸道系統造成很大的影響，所以盡早的將低溫等離子處理方式引入到廢氣處理中是重中之重。

2、等離子的處理方式。與目前我國使用較廣的廢氣處理方式進行比較，在考慮到經濟成本的前提之下，對廢氣污染物進行有針對性的處理，一定要提前確定擬處理的廢氣適用低溫等離子法進行裂解氧化，以免無法達到預期處理效果。

首先，第一道凈化是將廢氣進行統一的預處理，用適當的溶劑進行吸收，將可以用普通方式凈化的污染物處理掉，在經過氣體分配器，將廢氣均勻地分布到低溫等離子反應器中進行凈化，確保每個反應容器中經過的廢氣大致相等。在廢氣處理的過程中同樣重要的一點是將來自不同工段的廢氣充分混合，在反應容器中才能夠充分的凈化有害氣體。

在經過低溫等離子處理后，將相關樣本由指定的檢測部門進行檢測，確定各項指標都達到了國家規定的廢氣排放標準。采用等離子手段對有機廢氣進行處理，每立方米的處理僅為0.013元，低溫等離子處理有機廢氣具有較好的經濟可行性，為我國的廢氣污染處理事業奠定了基礎。

總結：經過多重實驗與實際總結，利用等離子處理工業廢氣具有如下優勢：1、在以往的廢氣處理過程中，方式方法的限制很多，溫度限制，濕度限制等，但在介質阻擋放電的低溫等離子方式中，對污染物的降解存在普遍性，可以處理多種大氣有害分子，在效率和價格上，遠遠優于其他處理方式。2、在使用其他方式進行處理有機廢氣時，會產生其他的污染物，雖然也達到了減少重度污染的作用，卻并不徹底。在低溫等離子的運用中，產物只有二氧化碳和水，不對環境造成污染。3、速率高，幾乎不受空氣流速限制。4、普通的污染物處理設備年久失修都會造成一定的資源浪費，而等離子采用的是防腐蝕材料，從根本上解決了廢氣對設備的腐蝕。5、設備占地面積小，結構簡單，相對其他方式來說更具有可行性。

參考文獻

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