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淺析廢氣處理低溫等離子體形成過程以及發(fā)生技術(shù)

返回列表 來源： 發(fā)布日期： 2020.01.07
　　在我們常見的有機(jī)廢氣處理設(shè)備中，低溫等離子體也是較為常見的設(shè)備之一。在低溫等離子體形成過程中，其電子能量可達(dá)1-20ev（11600-250000k），具有較高的化學(xué)反應(yīng)活性，低溫等離子體化學(xué)反應(yīng)過程從時(shí)間尺度上可分為以下幾個(gè)過程。
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　　從基態(tài)到激發(fā)態(tài)主要有皮秒電子躍遷。它以納秒級(jí)出現(xiàn)。不同能量和溫度狀態(tài)的電子通過旋轉(zhuǎn)激發(fā)、振動(dòng)激發(fā)、解離和電離等非彈性碰撞形式將內(nèi)能傳遞給氣體分子，其中一些以熱的形式耗散，另一種則用來產(chǎn)生自由基等活性離子。自由基活性離子形成后，自由基與正負(fù)離子在微秒尺度上發(fā)生線性或非線性鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。最后，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)導(dǎo)致分子間的熱化學(xué)反應(yīng)，其順序?yàn)楹撩氲矫搿?/span>

　　采用低溫等離子體處理VOCs廢氣時(shí)，主要反應(yīng)過程與前面描述的相同。首先，高能電子與分子之間的碰撞反應(yīng)產(chǎn)生活性自由基。然后，自由基與有機(jī)氣體分子發(fā)生反應(yīng)，凈化氣體。根據(jù)目標(biāo)污染物的不同，低溫等離子體凈化VOCs的機(jī)理不同。鹵化烴分子極性強(qiáng)，電子吸收能力強(qiáng)，易受高能電子攻擊而降解；烴類VOCs的化學(xué)性質(zhì)相對(duì)活潑，易與自由基結(jié)合產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，但高壓放電過程中的化學(xué)反應(yīng)主要是離子反應(yīng)。反應(yīng)的最終產(chǎn)物也隨著反應(yīng)條件的不同而變化。當(dāng)?shù)蜐舛扔袡C(jī)氣體在高溫和高能量密度下處理時(shí)，氧化反應(yīng)起主導(dǎo)作用，最終產(chǎn)物主要是CO2和H2O；當(dāng)高濃度有機(jī)氣體在低溫和低能量密度下處理時(shí)，產(chǎn)品的中間體更容易發(fā)生鏈加成反應(yīng)，生成固體或液體有機(jī)物。因此，在VOCs廢氣處理過程中，通過相關(guān)技術(shù)對(duì)反應(yīng)條件進(jìn)行控制是非常重要的。

　　在不同的激勵(lì)電壓波形下，反應(yīng)器產(chǎn)生不同的放電模式。根據(jù)反應(yīng)器的類型，低溫等離子體產(chǎn)生技術(shù)可分為電暈、沿面、介質(zhì)阻擋等形式。在處理多組分VOCs污染氣體時(shí)，通常采用多種排放方法。Mizuno等研究采用毛細(xì)管玻璃石英管和氧化鋁球形顆粒模擬蜂窩催化劑。通過交直流耦合的形式，證明了催化劑表面可以產(chǎn)生大面積的等離子體，為汽車尾氣的凈化提供了方向和依據(jù)。