低温等离子体在有机净化废气中的应用与进展介绍.doc

低温等离子体技术在净化有机废气中的应用与进展 低温等离子体技术在有机净化废气 中的应用与进展 姓名： xxx 专业：环境工程 班级： xxx 指导老师： xxx 2015 年 12 月 xx 日 1 低温等离子体技术在净化有机废气中的应用与进展 低温等离子体技术在净化有机废气中的应用与进展 摘要 随着现代工业的快速发展， 工业三废的排放量与日俱增， 尤其是挥发性有机废气 (VOCs)的排放，挥发性有机废气种类繁多、毒性强、扩散面广，是继颗粒 物、二氧化硫、氮氧化合物之后又一类不容忽视的大气污染物。 传统的有机废气处理方法存在流程复杂、运行成本高、处理效率低下、易产生二次污染等问题。 低温等离子体技术利用自由基、 高能电子等活性粒子与有机废气分子发生一系列理化反应，使有害气体在短时间内迅速催化降解为 CO2 和 H2O 以及其他小分子化合物。低温等离子体技术工艺流程简单、 开停方便、运行费用低、去除效率高，在治理上具有明显优势 ,是国内外目前的研究热点之一。本文综述了低温等离子 体在催化剂处理挥发性有机废气方面的技术研究进展， 并展望了等离子体技术在废气处理领域的发展方向。 关键词： 低温等离子体；有机挥发性废气 (VOCs)；催化降解 2 低温等离子体技术在净化有机废气中的应用与进展 引言 工农业生产过程不可避免地要排放挥发性有机废气 (VOCs)，这是污染环境、危害人类健康的重要来源 [1-2]。挥发性有机废气排放到大气中会引起光化学烟雾、 臭氧层破坏等环境问题；大部分的 VOCs 还具有毒性、刺激性、甚至致癌作用，对人体健康造成严重的危害 [3] 。为了应对 (VOCs)对环境的破坏以及对人体健康的 威胁，挥发性有机废气处理技术迅速成为国内外的研究热点之一。 常用有机废气处理技术 目前国内外有多种技术用于处理挥发性有机废气，其中较为常见的方法有： 燃烧法、冷凝法、吸收法、吸附法、生物法、低温等离子体法等。 2.1 燃烧法 通过燃烧将 VOCs 转化为无害物质的过程称为燃烧法 [4] 。燃烧法的原理是燃 烧氧化作用及在高温下的热分解。 因此，燃烧法只适用于处理可燃的或在高温下 易分解的 VOCs。 2.2 冷凝法 冷凝法处理 VOCs 是利用废气中的各组分饱和蒸汽压不同这一特点， 采用降温、升压等方法，将气态的 VOCs 液化分离 [5] ，但冷凝法不适用于低浓度废气的 处理。 2.3 吸收法 吸收法的原理是吸收质（ VOCs）与吸收剂（水、酸溶液、碱溶液等）发生 化学反应从而达到吸收去除效果。 当 VOCs 成分复杂需多段净化时， 该方法便不再适用，并且该法设备易腐蚀，易形成二次污染 [6] 。 2.4 吸附法 吸附法是用多孔性固体活性炭、分子筛、交换树脂、硅胶、飞灰等吸附去除 废气。吸附法对大部分 VOCs 均适用，一般作为其他方法的后续处理 [7] 。但是吸 附法也有它的缺点投资高、吸附剂用量大、再生困难、能耗大、占地面积大等缺 点。 3 低温等离子体技术在净化有机废气中的应用与进展 2.5 生物法 生物法去除 VOCs 是微生物利用废气作为碳源和能源，进行生命代谢，将 VOCs 分解为 CO2 和 H2O 等小分子有机物 [8] 。该方法绿色环保， 但对 VOCs 种类 和浓度波动适应性较差。 2.6 其他方法 除了上述方法外，其他的治理技术还有化学氧化法、膜分离法、光催化法、 低温等离子体法等。 其中低温等离子体技术经过近年发展日渐成熟， 低温等离子体法的适用范围广 [9] 、净化效率高，尤其适用于其它方法难以处理的多组分 VOCs 气体，下面将着重介绍该方法。 低温等离子体技术 3.1 等离子体及其分类 [10-11] 等离子体被认为是物质的第 4 种存在形态。除固态、液态和气态之外，由电 子、离子、中性粒子和自由基组成的导电性流体， 整体保持电中性。 等离子体中， 若电子与其他粒子温度相同，且在 5000K 以上，称之为热等离子体或平衡态等 离子体。若电子的运动温度达几万摄氏度， 而其他粒子和整个系统的温度只有几 百摄氏度，则称之为低温等离子体或非平衡态等离子体。 实验室中常用的低温等 离子体主要包括：电晕放电、辉光放电、火花放电、介质阻挡放电、滑动弧光放 电、微波等离子体及射频等离子体。 3.2 低温等离子体去除 VOCs 的机理 采用低温等离子体分解气体污染物时，低温等离子体与 VOCs 的作用机理 主要有两方面：一是高能电子直接与气体分子（原子）发生非弹性碰撞，将能量 转换成基态分子 （原子）的内能，使其激发、离解、电离最终生成无害的 CO2 和 H2 O；二是高能电子激励气体中的 O2、 N2、H2O 等分子，从而产生具有强氧化 能力 O、OH、 O3、OH2 等自由基或活性粒子，它们破坏 C-H