低溫等離子體催化治理工業廢氣技術
工業的高速發展,生活活動的不斷增加,使得大氣污染狀況持續惡化成為目前全球十大環境問題之一。以往的機械過濾、液體吸附、固體吸附、靜電吸附、催化轉化、生物吸附等技術對大氣污染的治理起著重要的作用。但隨著污染物成分的復雜化、濃度增大,這些技術的效率低、二次污染、腐蝕設備、工藝復雜、投資大、運行費用高等缺點逐漸顯露出來。而低溫等離子體催化協同技術作為國際環境科技領域內的尖端技術,在降解處理有毒有害廢氣方面顯示了其能耗低、投資少、運行費用低、處理效率高、無二次污染的顯著優點。
低溫等離子體催化技術的作用機理
應用低溫等離子體技術處理大氣污染是目前世界公認的治理廢氣的有效方法。其原理為:在外加電場的作用下,介質放電產生的等離子體中大量的活性電子、離子等轟擊污染物分子,使其電離、解離和激發,在內置催化劑的協同作用下,引發了一系列復雜的物理、化學反應,打開污染物分子之間的分子鍵,使復雜大分子污染物轉變為簡單小分子安全物質(如二氧化碳和水),或使有毒有害物質轉變為無毒無害或低毒低害物質,并能有效地清除病毒和細菌,從而使污染物得以降解去除。
低溫等離子體催化技術的技術特點
用該項技術處理大氣污染具有以下優點:
能耗低。可在室溫下與催化劑反應,無需加熱,極大地節約了能源,從而使成本大為降低;
無需外加原料,運行費用低;
不產生副產物。催化劑可選擇性地降解等離子體反應中所產生的副產物;能實現無害資源化處理,無二次污染;
設備使用便利,運行可靠。集散控制,維護簡便;
尤其適于處理有氣味及大風量的氣體。
低溫等離子體催化技術在大氣污染治理中的應用
1 總懸浮顆粒、飄塵的凈化:
低溫等離子體技術作為一種高效、新型的除塵技術,實現了除塵、脫硫、脫硝一體化。其除塵原理是:通過電暈放電產生的低溫等離子體,其中的電子和離子在梯度場的作用下和廢氣中的顆粒物相互碰撞并附著在這些粒子上,使之成為荷電粒子,在電場力作用下向收塵極(又稱集塵極)運動并在收塵極上沉積,從而達到除塵的目的。
2 脫硫、脫硝技術:
在工業廢氣中,對環境影響最為嚴重的污染物是硫氧化物和氮氧化物。該技術利用高壓脈沖電源產生的高能電子,激活燃煤煙氣中的二氧化硫和氮氧化物,同時加入氨(NH3)作為反應劑,生成硫酸銨((NH4)2SO4)和硝酸銨(NH4N03)肥料與傳統的化學方法相比,該技術具有成本較低、無二次污染,可同時脫硫、脫硝,形成的副產品--化肥可回收利用等優點,并且可以與除塵器>靜電除塵器等結合,有較好的應用前景。
3 NH3 、 H2S 和 CS2 的凈化:
通常能夠產生 NH3 、 H2S 和 CS2 的污染源有垃圾場、家畜圈、牧場、糞肥處理廠和水處理廠等。處理器內的介質阻擋放電管在常壓下能產生低溫等離子體,有效地去除 H2S 和 CS2 。另外,等離子體技術還可以與其它氣體技術一同使用,以便達到更好的處理效果。
4 碳氧化物的轉化:
大氣中的碳氧化物(CO2,CO)主要來源于含碳燃料、卷煙的燃燒,其次來源于煉焦、煉鋼、煉鐵等工業生產過程。一氧化碳對人體有強烈的毒害作用,二氧化碳雖然對人體沒有毒害,但過度地排放二氧化碳將導致溫室效應。目前國內外對碳氧化物的處理基本上沒有行之有效的方法,只是從污染源的角度來考慮,控制減少碳氧化物的排放。低溫等離子體中的 O 對CO具有清除作用,將CO氧化為CO2 ,再將CO2 轉化為C、O2 、醇、烴、醚、醛、碳酸二甲酯、甲酸及其衍生物等。
5 揮發性有機物(VOCs)的處理:
目前實用的有機氣體污染物的凈化方法有:燃燒法、吸附法、吸收法、冷凝法。以上方法存在控制難度大、能耗高、要求雜質少等缺點。利用等離子體技術降解有機污染物是近10多年來較為熱門的方法。利用低溫等離子體可以在常壓下去除大氣中的揮發性有機物,其主要降解產物為CO2 、H20、Cl2 、Br2 等。低溫等離子體技術是處理低濃度、高流速、大流量的揮發性有機廢氣較為理想的方法。
6 汽車尾氣的凈化:
汽車排出的尾氣中,對環境影響最為嚴重的污染物是硫氧化物、氮氧化物、碳氫化合物和存在于總懸浮顆粒物中的鉛及其化合物。汽車尾氣凈化概括為機內凈化與機外凈化兩大類。低溫等離子體技術對顆粒物、二氧化硫及氮氧化物有顯著的去除作用,已成為治理汽車尾氣的新穎技術。機內凈化中的低溫等離子體技術主要是使空氣離子化,在空氣送入內燃機燃燒室之前,使空氣電離為臭氧,臭氧進入燃燒室時分解為氧負離子,從而提高反應速率,使火焰擴展,促進燃燒,降低污染物的排放。機外凈化中的低溫等離子體技術主要是使空氣活化后,再引入燃油排煙氣流中,以除塵、脫硫、脫硝。
低溫等離子體催化技術的適用行業
適用于石油化工、化纖、醫藥、煙草、橡膠、食品、制革、噴漆彩印、印鐵、溶劑清洗、制鞋、涂膠、半導體工業、垃圾場、家畜圈、牧場、糞肥處理廠和水處理廠等行業的廢氣中含有 NH 3 、 H 2 S 、 CS 2 、硫醇、硫醚、苯乙烯二甲二硫、三甲胺等有毒、惡臭氣體;
涉及含碳燃料、卷煙的燃燒,會向大氣中排放碳氧化物(CO 2 ,CO)的行業,如煉焦、煉鋼、煉鐵等工業生產行業;
醫院、賓館、寫字樓、公共場所、居家的空氣消毒、凈化;
金屬加工、飲食業油煙凈化方面;
汽車尾氣的凈化方面。

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