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浅析废气处理低温等离子体形成过程以及发生技术

返回列表 来源: 发布日期: 2020.01.07
  在大家常见的有机废气处理设备中,低温等离子体也是较为常见的设备之一。在低温等离子体形成过程中,其电子能量可达1-20ev(11600-250000k),具有较高的化学反应活性,低温等离子体化学反应过程从时间尺度上可分为以下几个过程。
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  从基态到激发态主要有皮秒电子跃迁。它以纳秒级出现。不同能量和温度状态的电子通过旋转激发、振动激发、解离和电离等非弹性碰撞形式将内能传递给气体分子,其中一些以热的形式耗散,另一种则用来产生自由基等活性离子。自由基活性离子形成后,自由基与正负离子在微秒尺度上发生线性或非线性链式反应。最后,链式反应导致分子间的热化学反应,其顺序为毫秒到秒。

  采用低温等离子体处理VOCs废气时,主要反应过程与前面描述的相同。首先,高能电子与分子之间的碰撞反应产生活性自由基。然后,自由基与有机气体分子发生反应,净化气体。根据目标污染物的不同,低温等离子体净化VOCs的机理不同。卤化烃分子极性强,电子吸取能力强,易受高能电子攻击而降解;烃类VOCs的化学性质相对活泼,易与自由基结合产生化学反应,但高压放电过程中的化学反应主要是离子反应。反应的最终产物也随着反应条件的不同而变化。当低浓度有机气体在高温和高能量密度下处理时,氧化反应起主导作用,最终产物主要是CO2和H2O;当高浓度有机气体在低温和低能量密度下处理时,产品的中间体更容易发生链加成反应,生成固体或液体有机物。因此,在VOCs废气处理过程中,通过相关技术对反应条件进行控制是非常重要的。

  在不同的激励电压波形下,反应器产生不同的放电模式。根据反应器的类型,低温等离子体产生技术可分为电晕、沿面、介质阻挡等形式。在处理多组分VOCs污染气体时,通常采用多种排放方法。Mizuno等研究采用毛细管玻璃石英管和氧化铝球形颗粒模拟蜂窝催化剂。通过交直流耦合的形式,证明了催化剂表面可以产生大面积的等离子体,为汽车尾气的净化提供了方向和依据。

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