低溫等離子體技術(shù)在氣態(tài)污染物治理方面優(yōu)勢顯著。其基本原理是在電場的加速作用下,產(chǎn)生高能電子,當(dāng)電子平均能量超過目標(biāo)治理物分子化學(xué)鍵能時,分子鍵斷裂,達(dá)到消除氣態(tài)污染物的目的。
低溫等離子體技術(shù)應(yīng)用范圍廣,氣體的流速和濃度對于氣態(tài)污染物治理技術(shù)應(yīng)用來說是兩個非常重要的因素。生物過濾和燃燒技術(shù)能應(yīng)用于較高濃度范圍,但卻受氣體的流速所限。而低溫等離子體技術(shù)對氣體的流速和濃度都有一個很寬的應(yīng)用范圍,低溫等離子設(shè)備其應(yīng)用廣泛不言而喻。
低溫等離子體技術(shù)工藝簡單,吸附法要考慮吸附劑的定期更換,脫附時還有可能造成二次污染;燃燒法需要很高的操作溫度;生物法要嚴(yán)格控制pH值、溫度和濕度等條件,以適合微生物的生長。而低溫等離子體技術(shù)則較好的克服了以上技術(shù)的不足,反應(yīng)條件為常溫常壓,反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單,低溫等離子設(shè)備并可同時消除混合污染物(有些情況還具有協(xié)同作用),不會產(chǎn)生二次污染等。就經(jīng)濟可行性來說,低溫等離子體反應(yīng)裝置本身系統(tǒng)構(gòu)成就單一緊湊,在運行費用方面,微觀來講,因放電過程只提高電子溫度而離子溫度基本保持不變,這樣反應(yīng)體系就得以保持低溫,低溫等離子設(shè)備所以不僅能量利用率高,而且使設(shè)備維護費用也很低。
低溫等離子體去除污染物的機理:
等離子體化學(xué)反應(yīng)過程中,低溫等離子設(shè)備等離子體傳遞的化學(xué)能量在反應(yīng)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
從以上過程可以看出,低溫等離子設(shè)備電子首先從電場獲得能量,通過激發(fā)或電離將能量轉(zhuǎn)移到分子或原子中去,獲得能量的分子或原子被激發(fā),同時有部分分子被電離,從而成為活性基團;之后這些活性基團與分子或原子、活性基團與活性基團之間相互碰撞后生成穩(wěn)定產(chǎn)物和熱。另外,高能電子也能被鹵素和氧氣等電子親和力較強的物質(zhì)俘獲,成為負(fù)離子。這類負(fù)離子具有很好的化學(xué)活性,在化學(xué)反應(yīng)中起著重要的作用。
低溫等離子體技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)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(yuǎn)的地方,給環(huán)境帶來嚴(yán)重的污染。這些廢氣吸入人體,直接對人體的健康產(chǎn)生極大的危害,工業(yè)廢氣的無控制排放使全球性的大氣環(huán)境日益惡化。低溫等離子設(shè)備因此選擇一種經(jīng)濟、可行性強的處理方法勢在必行。低溫等離子廢氣處理設(shè)備在此情況下應(yīng)運而生。