有機(jī)廢氣（VOCs）處理放電等離子體法

1 放電等離子體法

放電等離子處理工業(yè)尾氣,是通過高電壓放電形式,獲得非熱平衡等離子體,即產(chǎn)生的高能電子或高能電子激勵(lì)產(chǎn)生的O、OH、N基等活性粒子,破壞C—H、C—C等化學(xué)鍵,使尾氣分子中的H、Cl、F等發(fā)生置換反應(yīng),終生成CO2和H2O,即工業(yè)廢氣通過放電處理終變?yōu)闊o害物質(zhì)。

放電等離子體法現(xiàn)在被*為處理有害氣體的有效方法之一,國內(nèi)外科研工作者在協(xié)同催化劑和反應(yīng)器等方面進(jìn)行了研究。

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(chǎn)物的產(chǎn)生,國內(nèi)外對此種協(xié)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(yīng)的協(xié)同效應(yīng),以提高有機(jī)廢氣凈化率、降低能耗是成功的。

2 相關(guān)研究進(jìn)展

Futamura對有害大氣污染物在低溫等離子體化學(xué)處理中金屬氧化物的催化活性進(jìn)行了研究,在沒有MnO2作催化劑時(shí),苯的摩爾轉(zhuǎn)化率為30%,而在有MnO2作催化劑時(shí),苯的轉(zhuǎn)化率可高達(dá)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(dá)到70%,當(dāng)TiO2負(fù)載于γ-Al2O3上時(shí),甲苯的去除率達(dá)到80%。

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

Atsushi Ogata應(yīng)用表面放電等離子體光催化降解碳氟化合物進(jìn)行研究,當(dāng)?shù)入x子體反應(yīng)器內(nèi)加入光催化劑TiO2后,碳氟化合物去除速率大大加強(qiáng)。

產(chǎn)生等離子體的放電反應(yīng)器的性能與結(jié)構(gòu)決定著有機(jī)物的去除效果,對等離子體反應(yīng)器性能,近些年國內(nèi)學(xué)者也開展了研究。

于勇用介質(zhì)屏蔽降解CF3Br,降解率達(dá)到55%。

李鍛將雙極性脈沖高壓引入介質(zhì)阻擋反應(yīng)器對氯苯和甲苯的分解特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,結(jié)果表明采用雙極性脈沖高壓技術(shù),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(jī)廢氣的研究,對比了線-筒式和線-板式兩種反應(yīng)器對甲苯的去除率。

3 等離子體治理有機(jī)廢氣

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

結(jié)合該方法取得的研究進(jìn)展,可以認(rèn)為其可能取得突破的方向是開發(fā)出能與催化劑進(jìn)行佳配置的等離子體反應(yīng)器并能促使化學(xué)反應(yīng),提高能量效率的合適催化劑。當(dāng)然,提高等離子體反應(yīng)器長時(shí)間運(yùn)行操作的穩(wěn)定性,了解放電對處理過程中的中間產(chǎn)物或終產(chǎn)物的影響及后處理問題也是后續(xù)研究并能夠工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵。

總之,通過不斷的技術(shù)和開發(fā),放電等離子體處理工業(yè)尾氣技術(shù),將會(huì)和電集塵裝置及臭氧發(fā)生器一樣,走進(jìn)實(shí)用化行列。