低温等离子体技术空气脱臭与净化工业应用

中国科技成果\2006年\第03期\60工业的迅速发展大量废气排入环境致使污染日益严重对于低浓度高毒性废气如SOxNOxVOCs等尤其是工业恶臭气体因技术和经济原因治理难度较大因此探求有效处理低浓高毒废气的技术正成为国内外学术界的研究热点浙江大学在国内率先开展了以低温等离子体技术脱除工业废气污染物的研究工作由浙江大学环境工程研究所教授博士生导师吴祖成领导的课题组在国家863计划项目支持下完成对等离子体技术脱除废气中多种污染物的机理研究低温等离子体技术在处理有害气体污染物方面有着能耗低效率高应用范围广等一系列优点等离子体化学是20世纪80年代兴起的一门交叉科学近年来在环境领域的应用研究日益增多它是集物理学化学生物学和环境科学于一体的全新技术等离子体作为物质的第四态其物性及规律与固态液态气态各不相同是一种全部或部分电离了的气体其中包括有离子电子和各种中性粒子常常是自由基具有极高的化学反应活性等离子体分为热等离子体HTP和低温等离子体LTPHTP是由大气电弧电火花或火焰产生的是一种全部电离了的气体离子和电子处于热平衡温度高达104度能量高达104电子伏特而LTP是一种部分电离了的气体气态的分子和离子的温度与环境相同能量约为10电子伏特与分子间键能相近低温等离子体又称冷等离子体或非平衡等离子体能由低压下的稀薄气体激发辉光放电或常压气体电晕放电而产生其电子温度>>气体温度低温等离子体包含大量的活性粒子如电子正负离子自由基各种激发态的分子和原子等活性基团如OOH这些活性基团可以使在通常条件下难以实现的反应在等离子体气氛中完成使污染物在短时间内实现分解或转化从而实现对有害物质的脱除1.脱除工业恶臭气体浙江大学与杭州泰博科技有限公司联合开发的低温等离子体技术成功地应用于脱除工业恶臭气体在中国石化炼油厂进行了恶臭气体脱除的工业试验其代表性污染物为硫化氢乙硫醇和甲二硫结果表明硫化氢几乎完全去除乙硫醇的去除可不受低浓度背景气体影响甲二硫硫化氢也有类似规律低温等离子体中产生大量的各种自由基这些自由基化学性质非常活泼如OH就是已知的活性最强的物质之一极易与污染物分子发生反应导致污染物分子的降解硫化氢乙硫醇甲二硫均较易被等离子体产生的自由基所氧化而去除2.烟气和尾气的处理烟气脱硫脱硝是一个非均相反应过程高能电子轰击气体分子使其共价键断裂将分解的氧原子激发到不稳定的激发态同时产生大量的自由基这些活性粒子与SO2NOx分子经过一系列复杂的化学反应生成SO3NO2并很快与烟气中的水反应生成相应的酸而去除水的存在为氮氧化物脱除过程提供更多的OH自由基使得NO向NO2转化反应速率和能量利用效率大大提高当应用于尾气处理时由于氧含量的减少使得反应过程朝还原方向进行在有还原性物质存在时实现了选择性催化还原同时在等离子体氛围中氮氧化物的催化反应温度大为降低这对保持高脱除效率和长寿命使用都极为有利3.空气净化与消毒杀菌常温常压状态下高压脉冲放电直流放电等形式的不均匀电场只加速电子不加速离子可以控制气体温度在室温下进行这些高能粒子在非平衡等离子体中可能发生各种类型的化学反应为一些需要很大活化能的反应如大气中难降解污染的去除提供了理想途径这也表明对低浓度大流量的工业废气进行处理极为有利根据这一原理杭州浙大空间环境技术有限公司进行了处理气体流量为50008000Nm3/h的空气净化设计用于对含苯系物废气的治理这为生产企业创造了良好生产环境也为周边居民创造了良好居住环境此外在等离子体氛围中大量的活性物自由基的产生还对微生物产生了极大的杀灭作用因此是极佳的消毒杀菌技术这对疾病的预防如预防禽流感提供了技术支撑4.城市废水处理中的应用等离子体净化可应用于城市废水处理过程中产生恶臭气体的脱除不需要添加任何化学试剂不产生二次污染总之低温等离子体处理有害废气的应用前景广阔将会大大推动废气治理技术的发展和为我国有害废气的治理开辟一条新的途径低温等离子体技术空气脱臭与净化工业应用单位浙江大学环境工程研究所联系人康颖电话0571-87990992E-mailtaibokeji@com.hz.cn863成果编辑\章廉\E-mail:zhl@csta.org.cn万方数据