低温等离子体在废气处理中的应用

陈金龙

摘要：近年来，在低温等离子的研究项目上引起了国内的高度重视，在废气中存在的污染物与活性因子可以被低温等离子所利用，所以相比较之下，低温等离子相对于其他的有机废气处理手段更高效，更便捷。本文通过对大气污染的现状分析来详细介绍低温等离子在有机废气处理中的应用。

关键字：低温等离子；废气处理；研究

废气是指在大气中的异常气体，通过一定的传播途径作用于人的嗅觉器官并造成身体不适的公害气态状物质。这类气体的来源主要为各类工业企业日常排放的各类废气。部分有毒有害废气散发到空气中，影响人类的正常生活及日常工作，可以使人们感到恶心呕吐，影响睡眠质量，甚至引发疾病。为提高人们的生活质量，减少雾霾的形成，废气的处理工作已经刻不容缓。

一、有机废气处理的研究现状分析

1、目前常用的有机废气处理技术。冷凝法、燃烧法、吸附法、吸收法、生物法、化学氧化法是目前国内处理空气中有机废气的主要手段，这些处理技术都有各自的优缺点。冷凝法仅适用高浓度有机废气；燃烧法具有片面性，仅适用中高浓度有机废气，且不适用不可燃废气；吸附法所用的吸附介质价格昂贵，适用于低浓度有机废气，且废气中颗粒物浓度不能过高、温度不宜过高，难以处理大体量有机废气；吸收法的处理效率太低，所用的吸收物造成资源浪费，过分消耗吸收剂，易形成二次污染；化学氧化法和生物法仅适用特定的低浓度有机废气，生物法填充的介质需要定期的更换来维持其净化效率，相对来说不容易控制其处理效果。这几种方式对疏水性废气和难以降解的气体作用不大。

2、低温等离子的物理研究。我国分两个方面对等离子进行研究：（1）热等离子的研究现状。热等离子的研究主要是以电弧为研究对象，在功率较大的电弧上面覆盖纳米粉和一些冶金合成材料，让热等离子发挥更大的作用。科技部对煤粉转化成乙炔的项目给予了大力支持，此技术在石油方面将是一个革命性的突破。（2）等离子体鞘层物理。在等离子的应用当中，要进行物体的相互作用，就必须要借助鞘来完成，所以受到了科学界的广泛重视。在国内已有多位专家进行研究。

二、低温等离子的作用原理和特点

1、作用原理。介质阻挡物质放电是一种放电方法，是一种以获得高气压下低温等离子的方式，产生于两个电极之间。介质阻挡放电有多重特点，如电晕放电、均匀放电的高气压和辉光放电的大空间。这些放电的方式持续的时间非常短暂，由许多微放电构成，在时间和空间上随机分布。介质的电子在电磁场中获得所需的能量，阻挡了放电，与污染物进行碰撞，激发了自身的能量转化为内能或动能，被激发了的分子在电离的作用下形成活性团，加之水和氧气，产生新的生态氢等活性基团，进而引发一系列的化学反应。从实验中我们得知，废气中的有机成分与实验中出现的活性物质进行反应，最终形成自然界中已经存在的二氧化碳和水等物质，在减少二次污染的同时净化了环境，还人类一个干净的大气层。

2、作用特点。在低温等离子处理废气的实验中，处理相同体积的废气，低温等离子要比其他的方法节能，平均降低能耗达三分之二，其优势也就凸显出来。不仅如此，低温等离子处理废气还具有处理废气量较一般方法大的优点。另一方面，在有机废气处理中，不可避免的会出现二次污染的情况发生，但由于低温等离子的处理废物只有水和二氧化碳，最大程度的减少了二次污染物的产生，将污染物处理的方式提升了一个新的高度。

三、低温等离子在当前的应用

1、应用项目。排放废气的工业企业都要求安装废气净化设备，废气经监测合格后向空气中排放。本文以某大型化学公司的污水处理站为实际调研案例。污水处理站的废气主要来源于工业废水净化池、兼氧池等处理设施散发的废气，主要的污染因子有：硫化物、亚硫酸、甲硫醇、氨、醚类物质以及和有机酸等物质。一旦处理不当，污染物挥发到空气当中，将对人们的呼吸道系统造成很大的影响，所以尽早的将低温等离子处理方式引入到废气处理中是重中之重。

2、等离子的处理方式。与目前我国使用较广的废气处理方式进行比较，在考虑到经济成本的前提之下，对废气污染物进行有针对性的处理，一定要提前确定拟处理的废气适用低温等离子法进行裂解氧化，以免无法达到预期处理效果。

首先，第一道净化是将废气进行统一的预处理，用适当的溶剂进行吸收，将可以用普通方式净化的污染物处理掉，在经过气体分配器，将废气均匀地分布到低温等离子反应器中进行净化，确保每个反应容器中经过的废气大致相等。在废气处理的过程中同样重要的一点是将来自不同工段的废气充分混合，在反应容器中才能够充分的净化有害气体。

在经过低温等离子处理后，将相关样本由指定的检测部门进行检测，确定各项指标都达到了国家规定的废气排放标准。采用等离子手段对有机废气进行处理，每立方米的处理仅为0.013元，低温等离子处理有机废气具有较好的经济可行性，为我国的废气污染处理事业奠定了基礎。

总结：经过多重实验与实际总结，利用等离子处理工业废气具有如下优势：1、在以往的废气处理过程中，方式方法的限制很多，温度限制，湿度限制等，但在介质阻挡放电的低温等离子方式中，对污染物的降解存在普遍性，可以处理多种大气有害分子，在效率和价格上，远远优于其他处理方式。2、在使用其他方式进行处理有机废气时，会产生其他的污染物，虽然也达到了减少重度污染的作用，却并不彻底。在低温等离子的运用中，产物只有二氧化碳和水，不对环境造成污染。3、速率高，几乎不受空气流速限制。4、普通的污染物处理设备年久失修都会造成一定的资源浪费，而等离子采用的是防腐蚀材料，从根本上解决了废气对设备的腐蚀。5、设备占地面积小，结构简单，相对其他方式来说更具有可行性。

参考文献

[1] 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（24）：35-35.

[2] 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，2001（3）：136-139.