废气处理中低温等离子体的应用分析

废气处理中低温等离子体的应用分析

肖建军

广东中人环保科技工程有限公司广东广州

摘要：随着世界各国工业的快速发展，环境污染问题也愈加显现出来，其中，废气污染已成为我国面临的重要问题，它已经对社会的发展和人民的生活带来严重阻碍。最近几年，一些较为先进的废气处理技术也随之诞生，但是，大多数处理技术并没有取得预期的效果，而低温等离子体处理技术是一种非常高效的废气处理技术，它具有能耗低、操作简单的优点，在实际应用中也取得了非常不错的效果。本文主要研究低温等离子体处理技术在废气处理中的应用情况，希望对我国的废气治理工作有所帮助。

关键词：废气处理；低温等离子体；应用；分析

目前，世界大多数国家都处在比较和平的发展阶段，这也为世界工业的发展营造了良好的客观条件，但是，大多数国家的工业发展是建立在环境污染的基础之上的，虽然经济效益获得了增长，但对环境的打击是非常大的，例如，我国就面临比较严重的大气污染问题，大气污染的主要原因就是将没有处理达标的废气直接排放到环境中，致使环境的自我调节能力丧失，严重危及了人类的健康与生存。低温等离子体废气处理技术是一种比较先进、高效的环保技术，它能将废气进行分解，使之成为对环境无害的物质，而且，它的成本非常低，适合在我国使用。

一、低温等离子体废气处理技术的原理

低温等离子体废气处理技术归根结底是一种化学反应过程，它首先将普通电子变为高能电子，此时的高能电子具有非常大的能量，然后用这些高能电子轰击废气分子，进而发生电离、解离等反应，该反应会产生一些体积更小的活性基团，此时的活性基团已经不再具有污染性，最后这些活性基团可以再与废气分子进行反应，生成稳定产物和热量，也可以与活性基团互相反应，生成稳定产物和热量。通过该技术进行电离，会产生平均能量在10ev的电子，电子的能量是比较高的，它能加快反应的速率，减少反应的时间，这是一般的处理技术难以达到的。因此，低温等离子体废气处理技术是一项非常具有现实意义和发展前景的环保技术，它在国内外环保领域都得到了高度关注。

二、低温等离子体废气处理技术的优势

废气处理技术应当考虑效率问题，只有效率较高的处理技术才能在环保环节中应用，影响废气处理效率的客观因素包括气体的流速和浓度两个方面，低温等离子体处理技术能够适应维度更广的气体流速和浓度数值，减少了人工调节气体流速和浓度的过程，进而能够大幅提高废气处理的效率。其他废气处理技术，例如生物过滤和燃烧技术虽然能够适应较高浓度的废气治理，但是要大大降低气体的流速；电子束照射技术对气体流速的要求更加严格，废气处理的效率更低。因此，可以说低温等离子体处理技术是一项比较实用且高效的废气处理技术。同时，低温等离子体处理技术的工艺非常简单，对设备以及其他客观条件的要求不高，而其他处理技术，例如吸附法要经常更换吸附剂，在脱附时还会产生二次污染；燃烧法对温度的要求较高，给处理过程带来一定的难度；联合催化法中需要使用催化剂，但是催化剂的应用环境也是非常严格的，温度、光照都必须在合理的范围之内；生物处理法要对处理环境的pH值、温度和湿度等因素进行控制，否则处理效果会大打折扣。低温等离子体处理技术除了能够适应多样的气体流速和浓度条件之外，还具有常温常压下进行、反应设备结构简单、消除混合污染物、避免二次污染等优势，能够有效的降低废气处理的成本，给企业和社会带来可观的经济效益，而且在运行方面，电子的温度会得到升高，离子的温度不会发生明显的变化，这样使得反应过程始终处在低温的状态，减少了能量的浪费，降低了设备维护费用[1]。

三、低温等离子体废气处理技术的应用

低温等离子体废气处理技术在现代工业经济中发挥了重要的作用，多项行业都离不开低温等离子体废气处理技术，例如在石油、制药、印刷和涂料等行业，废气产生的数量是非常多的，而且这些废气都具有明显的危害性，如果不经处理或不经过严格的处理就排放到环境中，就会对自然环境和人类的生活带来影响，其中酸雨的产生就与废气排放有着直接关系，酸雨使得自然环境变得酸化，生态平衡受到破坏，而且也会对建筑物产生腐蚀效果，给人类带来巨大的损失。因此，选择一种经济、效率更高的处理方法就显得尤为重要。

1、烟道气的脱硫、脱硝及除尘

我国的一些企业开始使用低温等离子体处理技术处理烟道气，而且取得了非常好的效果，处理的过程就是将进气质量浓度为l14.5-3259．8mg/m³的SO2输送到处理设备中，经过处理SO2的分解率最终达到了81.4-98.1%，能量的利用率达到了1.61-1.97kg/（kW.h）。一些企业通过脉冲放电的方式，可以脱除烟道气中的No和No2，烟道气在处理设备中能够停留6秒左右的时间，当对单位体积的废气注入小于4W.h/m³的能量时，NO和No2的脱除率能够达到42%和29%，效果非常的明显。通过低温等离子体处理技术还能进行烟气除尘操作，实践操作表明，在注入能量为4W.h/m³以及烟气在设备中的停留时间为3秒以内时，烟尘的去除率能够达到97%，而且，该过程还能提高SO2和No2的脱除率。

研究显示，废气处理设备的平均功率以及峰值电压会对脱硫环节产生较大的影响，当功率和峰值电压升高时，脱硫的效率明显提高；同时，增加放电电极的长度也能提高脱硫的效率，但是，放电电极的长度应当与功率相匹配；正脉冲放电的处理效果要优于负脉冲放电的处理效果；在处理过程中加入氨，能够有效的提高脱硫、脱硝的效率，极大的提高了能量的利用率，而且在处理的最后环节，还能回收硫铵和硝铵等成品[2]。

2、分解有机废气

气态有机污染物也是一类比较常见的废气，它的污染能力也同样不能小觑，因此，在处理此类废气时也应加强重视程度。传统的处理技术在吸收和分解有机废气方面存在一定的不足，效率较低，而且容易受其他外部环境和催化剂的制约，处理的成本较高，而通过低温等离子体处理技术能够避免以上问题。在现实生产环节中，一些企业通过电晕放电分解苯，使用的是在线一管式电解设备，在设备中填充一些钛粉作为反应介质，电场的强度为10.8kV/cm，空管的速度为5.7mm/s，苯的分解率能够达到89．4%，该过程的能耗为0.8W.h/m³。在处理乙醇、甲醛、二氯甲烷等废气时，气体的流量为500mL/min，脉冲的最高电压为48kV，当分解初始质量浓度为336mg/m³的乙醇、甲醛和二氯甲烷时，分解率可以达到62%。在石化、化工、医药、塑胶等行业以及污水处理厂、垃圾处理厂、公厕、垃圾打包站、卷烟厂、香精厂、屠宰场等工作场所，极易产生苯类有机废气，通过低温等离子体处理技术能够将绝大多数废气分解去除，使排放的气体达标[3]。

【总结】废气处理是目前世界各国都要面临的环境问题，它关系到自然环境、社会效益、人民生活等多个方面，在我国，废气处理的重要性更是不言而喻，通过低温等离子体废气处理技术，能够将废气中的绝大多数有害物质去除，而且，它还具有成本低廉、负作用小、处理效率高等优点，非常适合我国目前的发展需要，也希望我国的低温等离子体废气处理技术能够得到快速发展，使其能够在更多领域得到普及。

参考文献：

[1]陈凡植.活性炭吸附法处理低浓度苯类废气的研究[J].广东工业大学学报，1994，11（3）：80—85.

[2]安莹玉，兴文.有机废气生物处理技术现状与展望[J].四川环境，2006，25（1）：65—69．

[3]朱伟，刘建新.石油化工中有机废气处理研究进展[J].化工时刊，2008，22（3）：71—75.