新低溫等離子體對廢氣的處理

關(guān)于新低溫等離子體對廢氣的處理第1頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四低溫等離子體廢氣處理技術(shù)簡介低溫等離子體是繼固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)之后的物質(zhì)第四態(tài)，當(dāng)外加電壓達(dá)到氣體的放電電壓時，氣體被擊穿，產(chǎn)生包括電子、各種離子、原子和自由基在內(nèi)的混合體。放電過程中雖然電子溫度很高，但重粒子溫度很低，整個體系呈現(xiàn)低溫狀態(tài)，所以稱為低溫等離子體。第2頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四低溫等離子體降解污染物是利用其本身含有的電子、離子、活性基和激發(fā)態(tài)分子等有極高化學(xué)活性的粒子和廢氣中的污染物作用，使污染物分子在極短的時間內(nèi)發(fā)生分解，并發(fā)生后續(xù)的各種反應(yīng)使常規(guī)方法難以去除的污染物得以轉(zhuǎn)化或分解以達(dá)到降解污染物的目的。第3頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四低溫等離子體化學(xué)凈化是利用數(shù)萬度的高能電子與氣體分子(原子)發(fā)生非彈性碰撞，將能量轉(zhuǎn)換成基態(tài)分子(原子)的內(nèi)能，發(fā)生激發(fā)、離解、電離等一系列過程使氣體處于活化狀態(tài)。電子能量較低(<10eV)時，產(chǎn)生活性自由基，活化后的污染物分子經(jīng)過等離子體定向鏈化學(xué)反應(yīng)后被脫除。當(dāng)電子平均能量超過污染物分子化學(xué)鍵結(jié)合能時，分子鍵斷裂，污染物分解。第4頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四在低溫等離子體中，可能發(fā)生各種類型的化學(xué)反應(yīng)，主要取決于電子的平均能量、電子密度、氣體溫度、污染物氣體分子濃度及共存的氣體成份。第5頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四低溫等離子體處理廢氣，常利用輝光放電、電暈放電、沿面放電或介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生。低溫等離子體廢氣處理設(shè)備的放電效果圖第6頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四脈沖放電的形成機(jī)理：帶異種電荷的兩電極之間，由于電勢差的存在，發(fā)生放電，放電之后電荷減少，電勢差降低，放電停止，如果有一個外加電源使電勢差回到放電前的狀態(tài)，那么就可以再次放電。如此循環(huán)，就形成脈沖放電。

第7頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四電暈放電(coronadischarge)氣體介質(zhì)在不均勻電場中的局部自持放電。在曲率半徑很小的尖端電極附近，由于局部電場強(qiáng)度超過氣體的電離場強(qiáng)，使氣體發(fā)生電離和激勵，因而出現(xiàn)電暈放電引。第8頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四介質(zhì)阻擋放電(DielectricBarrierDischarge,簡稱DBD)

是一種靈活可靠的低溫等離子放電方式。第9頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四介質(zhì)阻擋放電是有絕緣介質(zhì)插入放電空間的一種非平衡態(tài)氣體放電，當(dāng)兩電極間施加足夠高的交流電壓時，電極間的氣體會被擊穿而產(chǎn)生放電，即產(chǎn)生了介質(zhì)阻擋放電。第10頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四低溫等離子體處理廢氣處理幾個方面一、煙氣脫硫、脫氮以及脫硫、脫氮除塵一體化二、處理溫室效應(yīng)氣體、難降解物質(zhì)和揮發(fā)性有機(jī)化合物三、對工業(yè)廢氣的除濕及除臭四、室內(nèi)空氣的凈化五、對汽車尾氣的處理第11頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四低溫等離子體煙氣脫硫、脫氮以及脫硫、脫氮除塵一體化反應(yīng)器中產(chǎn)生的O，OH等自由基可同時把SO2和NOx氧化成SO3和NO2(或N2O5)，當(dāng)體系中有堿性物質(zhì)存在時，發(fā)生異相反應(yīng)生成液體或固體鹽而被脫除掉。脈沖電暈放電不僅可使飛灰粒子的荷質(zhì)比提高2～3倍，同時又抑制了反電暈的發(fā)生。第12頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四在實(shí)際煙氣條件下的試驗(yàn)結(jié)果表明，在煙氣溫度較低時等離子體法處理效果較好：在飛灰存在的情況下，脈沖放電對SO2的去除率有所上升，而對NOx的去除率變化不大；煙氣中適量水分的存在提高了SO2

的去除率。

第13頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四處理溫室效應(yīng)氣體、難降解物質(zhì)和揮發(fā)性有機(jī)化合物

一溫室氣體：超高壓脈沖電暈放電產(chǎn)生的高能量(20～50eV)低溫等離子體作用于CO2

氣體分子，使CO2分子化學(xué)鍵斷裂，在定向化學(xué)反應(yīng)作用下，將CO2氣體分解成O2和單質(zhì)固體微粒碳，其分解率達(dá)90％.第14頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四二、難降解物質(zhì)：可采用脈沖電暈放電降解化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定的如CCl4等物質(zhì)，在反應(yīng)器中填入吸附劑，其降解率與無吸附劑時相比大大提高。第15頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四三、揮發(fā)性有機(jī)化合物

A.脈沖電暈放電處理低濃度甲苯廢氣B.線一板式電暈反應(yīng)器處理乙醇、丙酮、甲醛、二氯甲烷模擬廢氣。C.非平衡等離子體處理含有正己烷、環(huán)己烷、苯和甲苯4種典型的烴類廢氣的空氣第16頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四對工業(yè)廢氣的除濕及除臭市場上低溫等離子體工業(yè)除濕設(shè)備既能夠去除水霧，又能夠氧化水霧中的致味物質(zhì)揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)的分子，具有高效快捷和工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)，兼?zhèn)涑凉癯丁?/p>

第17頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四等離子體反應(yīng)器單元內(nèi)部反應(yīng)，在該區(qū)域由于高能電子的作用，使異昧分子受激發(fā)，帶電粒子或分子間的化學(xué)鍵被打斷，產(chǎn)生自由基等活性粒子，這些活性粒子和O2反應(yīng)達(dá)到消除異味目的。同時空氣中的水和氧氣在高能電子轟擊下也會產(chǎn)生OH自由基、活性氧等強(qiáng)氧化性物質(zhì)，這些強(qiáng)氧化性物質(zhì)也會與異味分子反應(yīng)，使其分解，從而促進(jìn)異味消除。第18頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四低溫等離子體技術(shù)處理對象廣泛，對《國家惡臭污染控制標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的八大惡臭物質(zhì)硫化氫、氨、三甲胺、甲硫醇、甲硫醚、二硫化碳、苯乙烯、二甲二硫均能有效去除，并對以下物質(zhì)進(jìn)行有效分解凈化。第19頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四低溫等離子體技術(shù)可處理的污染物質(zhì)第20頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四應(yīng)用范圍

◆發(fā)酵濃液烘干過程產(chǎn)生的超飽和惡臭濕氣◆有機(jī)肥料加工過程中產(chǎn)生的超飽和惡臭濕氣；◆中藥熬制加工過程中產(chǎn)生的超飽和惡臭濕氣；

◆日化產(chǎn)品制粉過程中產(chǎn)生的超飽和濕氣；

◆酸洗過程中產(chǎn)生的含酸霧的濕氣；

◆高濃度廢水濃縮過程中產(chǎn)生的超飽和濕氣

第21頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四第22頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四室內(nèi)空氣的凈化

凈化對象：來自人為活動的香煙煙霧和在空調(diào)環(huán)境中滋生繁殖的致病微生物、來自燃料燃燒無機(jī)污染物和來自建筑裝飾材料的有機(jī)污染物。它們以氣態(tài)和氣溶膠態(tài)長期懸浮在空氣中。第23頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四當(dāng)污染粒子隨氣流進(jìn)入凈化空間后，因電場作用立刻荷電，荷電后的粒子在電場作用下向集塵極遷移并被集塵極吸收。室內(nèi)空氣凈化設(shè)備第24頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四對汽車尾氣的處理

機(jī)內(nèi)凈化汽車尾氣凈化的方法機(jī)外凈化第25頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四機(jī)內(nèi)凈化：主要是使空氣在送入內(nèi)燃機(jī)燃燒室之前等離子化，通過等離子體發(fā)生器將空氣等離子化使得空氣中含有富足的原子氧和臭氧及其它激發(fā)態(tài)的氧，從而大大提高燃料的燃燒速率；同時等離子化的空氣中含有的氧粒子參與反應(yīng)的能力比中性的氧氣分子更強(qiáng)，可以使HC(碳?xì)浠衔铮?、CO得到充分氧化而大大減少有害物氣體的生成。第26頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四機(jī)外凈化:

沿面放電主要方式介質(zhì)阻擋放電直接氧化還原法主要方法輔助催化還原法

第27頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四直接氧化還原法的原理基本上與等離子體技術(shù)在機(jī)內(nèi)凈化中的原理相同輔助催化還原法是一種將低溫等離子體技術(shù)與三效催化技術(shù)結(jié)合使用的一種方法，是低溫等離子體輔助HC的選擇性催化還原系統(tǒng)降低NOx排放。第28頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四低溫等離子體處理廢氣的優(yōu)勢采用新技術(shù)、新設(shè)備，運(yùn)行穩(wěn)定、費(fèi)用低、管理方便、維護(hù)容易。妥善解決項(xiàng)目建設(shè)及運(yùn)行過程中產(chǎn)生的污染物，避免二次污染。新型、高效、低噪設(shè)備、節(jié)能降耗。第29頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四

低溫等離子體的應(yīng)用研究方向(1)深入研究等低溫離子體降解污染物的機(jī)理及其過程中的影響因素。

(2)提高污染物降解效率，降低能耗。低溫等離子體技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵。

(3)處理裝置的大型化與小型化。第30頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四等離子體對廢氣的處理——DBD技術(shù)第31頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四廢氣處理方法

稀釋擴(kuò)散法

熱力燃燒法與催化燃燒法

吸附法三相多介質(zhì)催化氧化工藝

低溫等離子體技術(shù)DBD技術(shù)第32頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四稀釋擴(kuò)散法脫臭原理：將有臭味地氣體通過煙囪排至大氣，或用無臭空氣稀釋，降低惡臭物質(zhì)濃度以減少臭味。適用范圍：適用于處理中、低濃度的有組織排放的惡臭氣體。第33頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四熱力燃燒法與催化燃燒法

脫臭原理：在高溫下惡臭物質(zhì)與燃料氣充分混和，實(shí)現(xiàn)完全燃燒。適用范圍：適用于處理高濃度、小氣量的可燃性氣體。第34頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四吸附法脫臭原理：利用吸附劑的吸附功能使惡臭物質(zhì)由氣相轉(zhuǎn)移至固相。適用范圍：適用于處理低濃度，高凈化要求的惡臭氣體。第35頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四三相多介質(zhì)催化氧化工藝脫臭原理：反應(yīng)塔內(nèi)裝填特制的固態(tài)復(fù)合填料，填料內(nèi)部復(fù)配多介質(zhì)催化劑。當(dāng)惡臭氣體在引風(fēng)機(jī)的作用下穿過填料層，與通過特制噴嘴呈發(fā)散霧狀噴出的液相復(fù)配氧化劑在固相填料表面充分接觸，并在多介質(zhì)催化劑的催化作用下，惡臭氣體中的污染因子被充分分解。適用范圍：適用范圍廣，尤其適用于處理大氣量、中高濃度的廢氣，對疏水性污染物質(zhì)有很好的去除率。

第36頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四低溫等離子體技術(shù)-DBD技術(shù)脫臭原理：介質(zhì)阻擋放電過程中，等離子體內(nèi)部產(chǎn)生富含極高化學(xué)活性的粒子，如電子、離子、自由基和激發(fā)態(tài)分子等。廢氣中的污染物質(zhì)與這些具有較高能量的活性基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，最終轉(zhuǎn)化為CO2和H2O等物質(zhì)，從而達(dá)到凈化廢氣的目的。適用范圍：適用范圍廣，凈化效率高，尤其適用于其它方法難以處理的多組分惡臭氣體，如化工、醫(yī)藥等行業(yè)

第37頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四低溫等離子體介質(zhì)阻擋放電管

PLD—DBD低溫等離子體惡臭氣體處理的作用原理

(以H2S和CS2為例)第38頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四

由于收到正炫波形的交流高壓電流的驅(qū)動的影響，致使介質(zhì)阻擋放電的發(fā)生，這時，供給的電壓會不斷的增加，致使系統(tǒng)中處于絕緣狀態(tài)的反應(yīng)氣體逐漸至擊穿，最后發(fā)生放電。第39頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四DBD技術(shù)作用原理

低溫等離子體是繼固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)之后的物質(zhì)第四態(tài)，當(dāng)外加電壓達(dá)到氣體的放電電壓時，氣體被擊穿，產(chǎn)生包括電子、各種離子、原子和自由基在內(nèi)的混合體。放電過程中雖然電子溫度很高，但重粒子溫度很低，整個體系呈現(xiàn)低溫狀態(tài)，所以稱為低溫等離子體。低溫等離子體降解污染物是利用這些高能電子、自由基等活性粒子和廢氣中的污染物作用，使污染物分子在極短的時間內(nèi)發(fā)生分解，并發(fā)生后續(xù)的各種反應(yīng)以達(dá)到降解污染物的目的。第40頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四

DBD等離子體反應(yīng)區(qū)富含極高的物質(zhì)，如高能電子、離子、自由基和激發(fā)態(tài)分子等，廢氣中的污染物質(zhì)可與這些具有較高能量的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，使污染物質(zhì)在極短的時間內(nèi)發(fā)生分解，并發(fā)生后續(xù)的各種反應(yīng)以達(dá)到講解污染物的目的。與傳統(tǒng)的電暈放電形勢產(chǎn)生的低溫等離子技術(shù)相比較，DBD等離子體技術(shù)放電量是電暈放電的50倍，放電密度是電暈放電的130倍。所以,傳統(tǒng)低溫等離子體技術(shù)只能用于室內(nèi)空氣異味治理,與其他低溫等離子體技術(shù)相比較，DBD等離子體技術(shù)是唯一用于工業(yè)化工藝廢氣治理的技術(shù)。第41頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四■

等離子體去除污染物的基本過程過程一：高能電子的直接轟擊過程二：O原子或臭氧的氧化

O2+e→2O過程三：OH自由基的氧化

H2O+e→OH+HH2O+O→2OHH+O2→OH+O過程四：分子碎片+氧氣的反應(yīng)

第42頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四■

技術(shù)特點(diǎn)

DBD等離子體工業(yè)廢氣處理成套設(shè)備擁有獨(dú)立自主知識產(chǎn)權(quán)，歷經(jīng)15年，并申請十余項(xiàng)國家發(fā)明專利，在工業(yè)化應(yīng)用方面，處于世界先進(jìn)水平，屬于真正的中國制造。

與目前國內(nèi)常用的異味氣體治理方法相比較，DBD等離子體工業(yè)廢氣處理技術(shù)具有以下特點(diǎn)：技術(shù)高端，工藝簡潔：開機(jī)后，即自行運(yùn)轉(zhuǎn)，受工況限制非常少，無需專人操作。節(jié)能：無機(jī)械設(shè)備，空氣阻力小，耗電量約為0.003kw/m3廢氣。第43頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四

適應(yīng)工況范圍寬：設(shè)備啟動、停止十分迅速，隨用隨開，不受氣溫的影響。在250℃以下和在霧態(tài)工況環(huán)境中均可正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在-50℃至+50℃的環(huán)境溫度仍可正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

設(shè)備使用壽命長：本設(shè)備由不銹鋼材，銅材、鉬材、環(huán)氧樹脂等材料組成，抗氧化，采用防腐蝕材料，電極與廢氣不直接接觸，根本上解決了設(shè)備腐蝕問題。結(jié)構(gòu)簡單：只需用電，操作極為簡單，無需派專職人員看守，基本不占用人工費(fèi)。無機(jī)械設(shè)備，故障率低，維修容易。應(yīng)用范圍廣：介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生的低溫等離子體中，電子能量高，幾乎可以將所有的異味氣體分子降解。第44頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四DBD等離子體處理大氣廢氣裝置

如圖所示的是DBD等離子體處理模擬廢氣同時脫硫脫硝所采用的實(shí)驗(yàn)裝置。裝置的內(nèi)電極與電源的高壓輸出端相連，因?yàn)榻饘巽~具有很好的導(dǎo)電性能，所以我們采用銅棒作為裝置的內(nèi)電極。其位置在內(nèi)徑為16毫米的石英管中心，實(shí)驗(yàn)時為了固定內(nèi)電極的位置，就在其周圍放置了聚四氟和陶瓷軸套以起固定作用。之所以把銅棒放在適應(yīng)放電管的中心，是為了使管內(nèi)放電所產(chǎn)生的等離子體更加均勻分布以及防止介質(zhì)層被擊穿，從而延長實(shí)驗(yàn)裝置的使用壽命，節(jié)省實(shí)驗(yàn)成本。與電源低壓輸出端相連的是裝置外電極，它采用的是0.2mol/L的氯化鉀溶液。第45頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四

（實(shí)驗(yàn)裝置圖）第46頁，共55頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)48分，星期四一氧化氮本身的濃度與其脫出率之間的有一定關(guān)系