有機廢氣（VOCs）處理放電等離子體法

 放電等離子體法

放電等離子處理工業尾氣,是通過高電壓放電形式,獲得非熱平衡等離子體,即產生大量的高能電子或高能電子激勵產生的O、OH、N基等活性粒子,破壞C—H、C—C等化學鍵,使尾氣分子中的H、Cl、F等發生置換反應,終生成CO2和H2O,即工業廢氣通過放電處理終變為無害物質。

放電等離子體法現在被公認為處理有害氣體的有效方法之一,國內外科研工作者在協同催化劑和反應器等方面進行了大量研究。

在等離子體中加人催化劑能夠提高污染物的去除效率,大大降低能耗和副產物的產生,國內外對此種協同催化劑的研究主要為金屬氧化物和TiO2催化體系。這些研究表明,利用等離子體與催化反應的協同效應,以提高有機廢氣凈化率、降低能耗是成功的。

2 相關研究進展

Futamura對有害大氣污染物在低溫等離子體化學處理中金屬氧化物的催化活性進行了研究,在沒有MnO2作催化劑時,苯的摩爾轉化率為30%,而在有MnO2作催化劑時,苯的轉化率可高達94%。

Kang在常壓下用等離子體TiO2催化體系去除甲苯廢氣,在僅有O2等離子體下,甲苯去除率為40%,在TiO2/O2等離子體下,去除率達到70%,當TiO2負載于γ-Al2O3上時,甲苯的去除率達到80%。

Hyun-HaKim指出Ag/TiO2等離子體系統對處理低質量濃度有機廢氣非常有吸引力。當苯入口質量濃度為110mg/m3,輸入能量密度為130J/L時,用催化劑為110%Ag/TiO2的等離子體光催化系統,可使苯去除率和碳平衡達到100%。

Atsushi Ogata應用表面放電等離子體光催化降解碳氟化合物進行研究,當等離子體反應器內加入光催化劑TiO2后,碳氟化合物去除速率大大加強。

產生等離子體的放電反應器的性能與結構決定著有機物的去除效果,對等離子體反應器性能,近些年國內學者也開展了研究。

于勇用介質屏蔽降解CF3Br,降解率達到55%。

李鍛將雙極性脈沖高壓引入介質阻擋反應器對氯苯和甲苯的分解特性進行了實驗研究,結果表明采用雙極性脈沖高壓技術,可使氯苯和甲苯的分解率得到提高。

馮春楊開展了脈沖電暈去除多種有機廢氣的研究,對比了線-筒式和線-板式兩種反應器對甲苯的去除率。

3 等離子體治理有機廢氣

放電等離子體治理有機廢氣被認為是很有前途的方法,與常規技術相比具有工藝簡單、流程短、可操作性好的特點,特別是在節能方面有很大的潛力,應用范圍也比較廣泛,尤其對低質量濃度的有機廢氣的處理效果非常好。

結合該方法取得的研究進展,可以認為其可能取得突破的方向是開發出能與催化劑進行佳配置的等離子體反應器并能促使化學反應,提高能量效率的合適催化劑。當然,提高等離子體反應器長時間運行操作的穩定性,了解放電對處理過程中的中間產物或終產物的影響及后處理問題也是后續研究并能夠工業應用的關鍵。

總之,通過不斷的技術創新和開發,放電等離子體處理工業尾氣技術,將會和電集塵裝置及臭氧發生器一樣,走進實用化行列。