低温等离子体技术在有机净化废气中的应用与进展研讨.doc

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 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 1 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[-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[]。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。 2 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。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，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。 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。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。 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。该方法绿色环保但对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[]、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。 3 低温等离子体技术 3.1 等离子体及其分类 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H2O；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、C=C 或C-C 等化学键，使VOCs 分子中的H、C1、F 等发生置换反应和分解氧化，最终生成无害物质CO2 和H2O[1]。 3.3 低温等离子体技术处理VOCs 的研究进展 3.3.1 VOCs 由于低温等离子体具有很多优点，研究者对不同的放电低温等离子体进行了研究，其中以介质阻挡放电等离子体研究最多。低温等离子体单独作用VOCs具有设备简单、流程短、效率高，而且容易获得等离子体的优点，因而被广泛的研究