低溫等離子體技術(shù)在環(huán)境工程中的應用:
隨著(zhù)工業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展,石油、制藥、油漆、印刷和涂料等行業(yè)產(chǎn)生的揮發(fā)性有機廢氣也日漸增多,這些廢氣不僅會(huì )在大氣中停留較長(cháng)的時(shí)間,還會(huì )擴散和漂栘到較遠的地方,給環(huán)境帶來(lái)嚴重的污染;另外工業(yè)煙氣的無(wú)控制排放使全球性的大氣環(huán)境日益惡化,酸雨(主要來(lái)源于工業(yè)排放的硫氧化物和氮氧化物)的危害引起了各國的重視。由于大氣受污染而酸化,導致了生態(tài)環(huán)境的破壞,重大災難頻繁發(fā)生,給人類(lèi)造成了巨大損失。因此選擇一種經(jīng)濟、可行性強的處理方法勢在必行。
降解揮發(fā)性有機污染物(VOCs)傳統的處理方法如吸收、吸附、冷凝和燃燒等,對于低濃度的VOCs很難實(shí)現,而光催化降解VOCs又存在催化劑容易失活的問(wèn)題,利用低溫等離子體處理VOCs可以不受上述條件的限制,具有潛在的優(yōu)勢。但由于等離子體是一門(mén)包含放電物理學(xué)、放電化學(xué)、化學(xué)反應工程學(xué)及真空技術(shù)等基礎學(xué)科之上的交叉學(xué)科。因此,目前能成熟的掌握該技術(shù)的單位非常的少。大部分宣傳采用低溫等離子技術(shù)處理廢氣的宣傳都不是真正意義上的低溫等離子廢氣處理技術(shù)。
等離子體技術(shù)目前采用的有四類(lèi)技術(shù),介質(zhì)阻擋放電(雙介質(zhì)、單介質(zhì))、尖端放電(金屬、纖維)、板式放電、微波放電,實(shí)際應用也有采用組合模式。
低溫等離子體應用范圍:
等離子有機廢氣凈化設備廣泛用于:治理油煙粉塵領(lǐng)域,如大型火力發(fā)電廠(chǎng)、卷煙廠(chǎng)、紡織廠(chǎng)、印刷廠(chǎng)、造紙廠(chǎng)、鋼鐵廠(chǎng)、水泥廠(chǎng)等。治理廢氣、異味氣體領(lǐng)域,如污水、垃圾處理廠(chǎng)、泵站、石化廠(chǎng)、化工廠(chǎng)、制藥廠(chǎng)、卷煙廠(chǎng)、香精廠(chǎng)、屠宰場(chǎng)等??諝鈨艋矫?,如醫院、餐飲、賓館、***所、車(chē)船,航空候車(chē)室等公共場(chǎng)所、及辦公室、家庭、轎車(chē)、實(shí)驗室等。
介質(zhì)阻擋放電(DBD、DDBD):
將絕緣介質(zhì)(石英)插入放電空間的一種氣體放電。介質(zhì)可以覆蓋在電極上,也可以懸掛在放電空間里,當在放電電極間施加一定頻率(幾K赫茲)的3-11Kv的交流電壓時(shí),電極間的氣體就會(huì )被擊穿產(chǎn)生碳阻擋氣體放電。在大氣壓或高于大氣壓條件下,間隙內的氣體放電由許多在時(shí)間上和空間上隨機分布的微放電構成,這些微放電的持續時(shí)間很短,一般為納秒量級[20]。由實(shí)驗觀(guān)察,微放電通常呈現一些相當均勻的圓柱型微通道,每一個(gè)微通道就是一個(gè)強烈的流光放電擊穿過(guò)程,帶電粒子的輸運過(guò)程及等離子體化學(xué)反應就發(fā)生在這些微放電通道內。因此一些研究者將微放電作為碳等離子體的主要特性,并通過(guò)研究微放電的性質(zhì)來(lái)研究碳等離子體的整體特性。從碳的物理過(guò)程來(lái)看,電源電壓通過(guò)電介質(zhì)電容耦合到放電間隙形成電場(chǎng),空間電子在這一電場(chǎng)作用下獲得能量,與周?chē)鷼怏w發(fā)生非彈性碰撞,電子從外加電場(chǎng)取得能量轉移給氣體分子,氣體被激勵后,發(fā)生電子雪崩,出現了相當數量的空間電荷。它們聚集在雪崩頭部,形成本征電,再與外加電場(chǎng)疊加起來(lái)形成很高的局部電場(chǎng),在新形成的局部電場(chǎng)作用下,雪崩中的電子得到進(jìn)一步加速,使放電間隙的電子形成空間電荷的速度比電子遷移速度更快,形成了往返兩個(gè)電場(chǎng)波,電場(chǎng)波向陰極方向返回時(shí)更強,這樣一個(gè)導電通道能非??斓赝ㄟ^(guò)放電間隙形成大量微細絲狀的脈沖流光微放電。它們很均勻、漫散和穩定,彼此孤立地隨機發(fā)生在不同地點(diǎn),當微放電通道形成以后,空間電荷就在通道內輸送累積在電介質(zhì)表面產(chǎn)生反向電場(chǎng)而使放電熄滅,形成微放電脈沖。在一定范圍內,微放電的數量隨供電電壓及頻率的增加而增加??梢?jiàn)碳介質(zhì)的分布電容對于微放電的形成起著(zhù)十分重要的鎮流作用。一方面,由于電介質(zhì)的存在,有效地限制了帶電粒子的運動(dòng),防止了放電電流的無(wú)限制增長(cháng),從而避免了在放電間隙內形成火花放電或弧光放電;另一方面,電介質(zhì)的存在可以使微放電均勻穩定地分布在整個(gè)放電空間內。
介質(zhì)阻擋放電采用自主研發(fā)的大功率高頻高壓電源技術(shù),電源最大輸出35KW,抗干擾能力強,輸出穩定,采用變頻技術(shù)實(shí)現電源的功率輸出調節,準確性強,易控制。高頻高壓大功率電源的突破,是介質(zhì)阻擋放電的基礎保障,同時(shí)也是商品化的基礎保障。