废气处理中低温等离子体的应用分析

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  [摘 要]等离子体技术是一种比较成熟的技术,其涵盖了高能反应、放电物理反应、放电化学反应以及脉冲高压技术等方面的内容。等离子体技术在废气处理方面具有較好的应用效果,具有处理效果好、流程简短、节能环保、经济实惠的优势,在工业废气、放射废气处理方面具有较高的推广价值。因此,文章主要针对低温等离子体在废气处理方面的应用价值展开分析。
  [关键词]废气处理;低温等离子体;应用价值
  中图分类号:X701 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)24-0226-01
  废气除了引起人类嗅觉器官的不适外,还可能对人体健康造成严重影响,目前自然环境中的废气主要来源于垃圾处理厂、化工厂、污水处理厂、化肥厂、农牧场以及粪便转运站等场所[1]。废气除了造成人类的恶心呕吐外,还可能诱发哮喘等呼吸系统疾病,含有金属颗粒、化学物质的废气还可能引发急性中毒。为了保障城市居民的生活质量,废气处理成为现代各种生产制造行业的共识[2]。但由于废气处理常用方法存在维持费用高、设备技术含量高、效率低且容易造成二次污染的问题,在实际生产中的应用范围小。低温等离子体废气处理主要是利用高能电子、自由基等物质作用于废气中存在的污染物,从而有效分解污染物,进而实现清除废气的效果。
  1、常用的废气处理技术与低温等离子体处理技术的介绍与产生的方法
  目前常用的废气处理技术有活性炭吸附法、药剂吸收法、氧化还原法、催化还原法以及低温等离子法等[3]。其中吸附法、吸收法、氧化还原法等由于花费金额过高,且部分污染物无法完全清楚,效率以及清除率均较低,容易出现二次污染的现象,不但没有有效清除废气,同时造成社会资源的浪费。等离子体是一种在固态、液态和气态之外的第四种形态,其主要是通过自身的导电性能实现废气污染物的分解。等离子体可以根据其温度分为低温等离子体、热平衡等离子体以及非热平衡等离子体[4]。文章主要针对低温等离子体在废气处理中的应展开分析。低温等离子体是在低温高压环境下介质放电从而产生于两极之间的带电粒子。低温等离子体主要来源于电晕反应、辉光反应、射频反应、射流反应、滑动电弧以及介质阻挡等方面。其中辉光反应一般在低于10m巴,主要是通过在密闭空间中放置两个平行电极板,通过分子与中性原子的激活,从而激发光形态能量。由于对气压要求较为苛刻,辉光反应不适用于工业废气处理中。但是辉光反应无论从流程、成本以及技术的成熟度等方面思考,是非常适用于工业生产中。其在反应过程中呈现雾状形态,作用功率高,电极两端的温度与室温相近,在工业废气处理中具有较高的应用价值。
  2、低温等离子体分解废气的原因
  低温等离子体之所以能够分解废气中的污染物,是由于其能够生成高能电子。其在分解过程中的流程为:电场与电子相互作用之后生成高能电子,高能电子通过与气体中的污染物发生碰撞,并产生了活性分子,活性分子再与污染物分子或污染物原子相结合并出现了化学反应,从而是使得废气中的污染物分子与空气的分离[5]。其次,两个活性分子的碰撞,能够使得大分子转变为小分子,从而起到废气清除的效果。
  3、低温等离子体分解废气的应用
  广东某一制药企业发现制药厂内有气味异常的现象,经过多处排查发现有机废气出现。需要针对废气的来源进行相应的处理。通过调查发现,有机废气主要来源于制药厂中的调节池。此时可以采用等离子废气处理技术,主要方法为:首先利用排水器将池中的溶液排除,在使用机器将低温等离子体均匀分配至调节池中,由于分配均匀能够实现分解速度的一致性,这样能够实现废气的有效分解。在处理之后,需要使用引风机将气体排出,之后还需要参考《环境空气质量检测规范》对制药厂空气质量进行检验,严格控制空气质量。
  低温等离子体不但能够有效清除制药废气,在石油化工等方面也有较好的应用效果,能够有效清除废气中的污染物,避免传统化学处理方法造成的二次污染。有文献通过研究发现,低温等离子体在二氧化硫废气中的清除率高达97%,且清除效率较高,在6s内能够达到40%的清除率,这就体现了低温等离子体的应用价值[6]。此外,低温等离子体对于废气中的粉尘也有一定的收集作用。有研究利用气态的苯有机物进行试验,在高能电子的作用下,苯有机物的分解率达到88%[7]。低温等离子体的应用方法对于分解率有直接影响,应当采取有效的处理方法,让废气在处理器中停留一定的时间,才能够达到比较理想的清除效率。
  低温等离子体具有以下优点:①其是由介质阻挡放电产生的产物,其具有的能量能够作用于任何废气中的污染物上,从而起到较好的分解污染物的效果;②污染后的气体在经过低温等离子体处理之后可以分解为其他固体或无害气体,处理后的气体排放不会对自然环境造成污染,符合国家卫生部门制定的相关标准;③低温等离子体的处理效率非常快,即使接触时间为0.1s也能够实现废气污染物的分解,符合现代废气处理的要求;④随着低温等离子体技术的不断发展,使用的设备也越来越先进,具备远程控制的特点,能够减少人工操作,节省人工费用,且使用材料也是性能较好的低分子材料,能够延长设备的使用年限。
  4、低温等离子体应用的发展方向
  低温等离子体在现代尚未实现在工业废气处理中的全面应用,仍需要进一步研究。笔者认为应当从以下几点展开探索。低温等离子体技术是一种复杂的过程,影响该技术应用结果的因素有很多,包括技术水平、设备质量、工业应用水平等方面,我国要加强对其实际应用指导方案的研究,不但要加强成果的推广,同时也要深化研究,从而建立统一的应用体系。低温等离子体技术要想实现工业废气处理的全面应用,需要从分解速率、降低能耗、节省资金等方面出发,可以通过适当添加催化剂或其他材料实现速率、能耗的改善。低温等离子体技术在实际运用过程中也要合理选择,对于污染严重的废气、大流量金属冶炼产生的气体就比较适合用该技术。
  结语
  本文主要针对低温等离子体在废气处理方面的应用价值展开分析。与其他废气处理技术相比,低温等离子体具有处理流程简单、效率高、节能环保、适用范围广的优势,可用于废气处理外,同时能够应用于废气处理,在现代废气废水处理事业中起到了重要的作用。
  参考文献
  [1] 陈殿英.低温等离子体及其在废气处理中的应用[J].化工环保,2015,21(3):136-139.
  [2] 黄国棉.低温等离子体及其在废气处理中应用的研究[J].建筑工程技术与设计,2016,34(26):1322.
  [3] 滕腾,冯利谋,王刚等.低温等离子体在廢气处理中应用探讨[J].资源节约与环保,2016,34(9):58-58.
  [4] 张东年,冯翀.低温等离子体在废气处理中的应用效果分析[J].科技风,2015,23(24):35-35.
  [5] 马竞涛,周则飞,吴祖成等.低温等离子体处理恶臭废气技术的工业应用研究[J].炼油技术与工程,2017,37(4):50-54.
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