低溫等離子體在廢氣處理中的應(yīng)用

陳金龍

摘要：近年來(lái)，在低溫等離子的研究項(xiàng)目上引起了國(guó)內(nèi)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(duì)于其他的有機(jī)廢氣處理手段更高效，更便捷。本文通過(guò)對(duì)大氣污染的現(xiàn)狀分析來(lái)詳細(xì)介紹低溫等離子在有機(jī)廢氣處理中的應(yīng)用。

關(guān)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(guò)一定的傳播途徑作用于人的嗅覺(jué)器官并造成身體不適的公害氣態(tài)狀物質(zhì)。這類(lèi)氣體的來(lái)源主要為各類(lèi)工業(yè)企業(yè)日常排放的各類(lèi)廢氣。部分有毒有害廢氣散發(fā)到空氣中，影響人類(lèi)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(zhì)量，甚至引發(fā)疾病。為提高人們的生活質(zhì)量，減少霧霾的形成，廢氣的處理工作已經(jīng)刻不容緩。

一、有機(jī)廢氣處理的研究現(xiàn)狀分析

1、目前常用的有機(jī)廢氣處理技術(shù)。冷凝法、燃燒法、吸附法、吸收法、生物法、化學(xué)氧化法是目前國(guó)內(nèi)處理空氣中有機(jī)廢氣的主要手段，這些處理技術(shù)都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。冷凝法僅適用高濃度有機(jī)廢氣；燃燒法具有片面性，僅適用中高濃度有機(jī)廢氣，且不適用不可燃廢氣；吸附法所用的吸附介質(zhì)價(jià)格昂貴，適用于低濃度有機(jī)廢氣，且廢氣中顆粒物濃度不能過(guò)高、溫度不宜過(guò)高，難以處理大體量有機(jī)廢氣；吸收法的處理效率太低，所用的吸收物造成資源浪費(fèi)，過(guò)分消耗吸收劑，易形成二次污染；化學(xué)氧化法和生物法僅適用特定的低濃度有機(jī)廢氣，生物法填充的介質(zhì)需要定期的更換來(lái)維持其凈化效率，相對(duì)來(lái)說(shuō)不容易控制其處理效果。這幾種方式對(duì)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(guó)分兩個(gè)方面對(duì)等離子進(jìn)行研究：（1）熱等離子的研究現(xiàn)狀。熱等離子的研究主要是以電弧為研究對(duì)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(fā)揮更大的作用?？萍疾繉?duì)煤粉轉(zhuǎn)化成乙炔的項(xiàng)目給予了大力支持，此技術(shù)在石油方面將是一個(gè)革命性的突破。（2）等離子體鞘層物理。在等離子的應(yīng)用當(dāng)中，要進(jìn)行物體的相互作用，就必須要借助鞘來(lái)完成，所以受到了科學(xué)界的廣泛重視。在國(guó)內(nèi)已有多位專(zhuān)家進(jìn)行研究。

二、低溫等離子的作用原理和特點(diǎn)

1、作用原理。介質(zhì)阻擋物質(zhì)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(chǎn)生于兩個(gè)電極之間。介質(zhì)阻擋放電有多重特點(diǎn)，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(xù)的時(shí)間非常短暫，由許多微放電構(gòu)成，在時(shí)間和空間上隨機(jī)分布。介質(zhì)的電子在電磁場(chǎng)中獲得所需的能量，阻擋了放電，與污染物進(jìn)行碰撞，激發(fā)了自身的能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能或動(dòng)能，被激發(fā)了的分子在電離的作用下形成活性團(tuán)，加之水和氧氣，產(chǎn)生新的生態(tài)氫等活性基團(tuán)，進(jìn)而引發(fā)一系列的化學(xué)反應(yīng)。從實(shí)驗(yàn)中我們得知，廢氣中的有機(jī)成分與實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的活性物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，最終形成自然界中已經(jīng)存在的二氧化碳和水等物質(zhì)，在減少二次污染的同時(shí)凈化了環(huán)境，還人類(lèi)一個(gè)干凈的大氣層。

2、作用特點(diǎn)。在低溫等離子處理廢氣的實(shí)驗(yàn)中，處理相同體積的廢氣，低溫等離子要比其他的方法節(jié)能，平均降低能耗達(dá)三分之二，其優(yōu)勢(shì)也就凸顯出來(lái)。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(yōu)點(diǎn)。另一方面，在有機(jī)廢氣處理中，不可避免的會(huì)出現(xiàn)二次污染的情況發(fā)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(chǎn)生，將污染物處理的方式提升了一個(gè)新的高度。

三、低溫等離子在當(dāng)前的應(yīng)用

1、應(yīng)用項(xiàng)目。排放廢氣的工業(yè)企業(yè)都要求安裝廢氣凈化設(shè)備，廢氣經(jīng)監(jiān)測(cè)合格后向空氣中排放。本文以某大型化學(xué)公司的污水處理站為實(shí)際調(diào)研案例。污水處理站的廢氣主要來(lái)源于工業(yè)廢水凈化池、兼氧池等處理設(shè)施散發(fā)的廢氣，主要的污染因子有：硫化物、亞硫酸、甲硫醇、氨、醚類(lèi)物質(zhì)以及和有機(jī)酸等物質(zhì)。一旦處理不當(dāng)，污染物揮發(fā)到空氣當(dāng)中，將對(duì)人們的呼吸道系統(tǒng)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(guó)使用較廣的廢氣處理方式進(jìn)行比較，在考慮到經(jīng)濟(jì)成本的前提之下，對(duì)廢氣污染物進(jìn)行有針對(duì)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(jìn)行裂解氧化，以免無(wú)法達(dá)到預(yù)期處理效果。

首先，第一道凈化是將廢氣進(jìn)行統(tǒng)一的預(yù)處理，用適當(dāng)?shù)娜軇┻M(jìn)行吸收，將可以用普通方式凈化的污染物處理掉，在經(jīng)過(guò)氣體分配器，將廢氣均勻地分布到低溫等離子反應(yīng)器中進(jìn)行凈化，確保每個(gè)反應(yīng)容器中經(jīng)過(guò)的廢氣大致相等。在廢氣處理的過(guò)程中同樣重要的一點(diǎn)是將來(lái)自不同工段的廢氣充分混合，在反應(yīng)容器中才能夠充分的凈化有害氣體。

在經(jīng)過(guò)低溫等離子處理后，將相關(guān)樣本由指定的檢測(cè)部門(mén)進(jìn)行檢測(cè)，確定各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到了國(guó)家規(guī)定的廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)。采用等離子手段對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行處理，每立方米的處理僅為0.013元，低溫等離子處理有機(jī)廢氣具有較好的經(jīng)濟(jì)可行性，為我國(guó)的廢氣污染處理事業(yè)奠定了基礎(chǔ)。

總結(jié)：經(jīng)過(guò)多重實(shí)驗(yàn)與實(shí)際總結(jié)，利用等離子處理工業(yè)廢氣具有如下優(yōu)勢(shì)：1、在以往的廢氣處理過(guò)程中，方式方法的限制很多，溫度限制，濕度限制等，但在介質(zhì)阻擋放電的低溫等離子方式中，對(duì)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(jià)格上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其他處理方式。2、在使用其他方式進(jìn)行處理有機(jī)廢氣時(shí)，會(huì)產(chǎn)生其他的污染物，雖然也達(dá)到了減少重度污染的作用，卻并不徹底。在低溫等離子的運(yùn)用中，產(chǎn)物只有二氧化碳和水，不對(duì)環(huán)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(shè)備年久失修都會(huì)造成一定的資源浪費(fèi)，而等離子采用的是防腐蝕材料，從根本上解決了廢氣對(duì)設(shè)備的腐蝕。5、設(shè)備占地面積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，相對(duì)其他方式來(lái)說(shuō)更具有可行性。

參考文獻(xiàn)

[1] 張東年，馮翀.低溫等離子體在廢氣處理中的應(yīng)用效果分析[J].科技風(fēng)，2015（24）：35-35.

[2] 陳殿英.低溫等離子體及其在廢氣處理中的應(yīng)用[J].化工環(huán)保，2001（3）：136-139.