一、概述：

    低溫等離子體是繼固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)之后的物質第四態(tài)，當外加電壓達到氣體的放電電壓時，氣體被擊穿，產(chǎn)生包括電子、各種離子、原子和自由基在內的混合體。放電過程中雖然電子溫度很高，但重粒子溫度很低，整個體系呈現(xiàn)低溫狀態(tài)，所以也稱為低溫等離子體。低溫等離子體降解污染物是利用這些高能電子、自由基等活性粒子和廢氣中的污染物作用，使污染物分子在極短的時間內發(fā)生分解，并發(fā)生后續(xù)的各種反應以達到降解污染物的目的。

    低溫等離子體的產(chǎn)生途徑很多，華烯環(huán)保與南京大學環(huán)科所開發(fā)的低溫等離子體工業(yè)廢氣專利處理技術，采用的放電形式為雙介質阻擋放電 (Dielectric Barrier Discharge，簡稱DDBD)。

   介質阻擋放電是一種獲得高氣壓下低溫等離子體的放電方法，這種放電產(chǎn)生于兩個電極之間。介質阻擋放電可以在0.1～10 105Pa的氣壓下進行，具有輝光放電的大空間均勻放電和電暈放電的高氣壓運行的特點。整個放電是由許多在空間和時間上隨機分布的微放電構成，這些微放電的持續(xù)時間很短，一般在10ns量級。介質層對此類放電有兩個主要作用：一是限制微放電中帶電粒子的運動，使微放電成為一個個短促的脈沖；二是讓微放電均勻穩(wěn)定地分布在整個面狀電極之間，防止火花放電。介質阻擋放電由于電極不直接與放電氣體發(fā)生接觸，從而避免了電極的腐蝕問題。

二、低溫等離子體凈化工業(yè)廢氣的工作原理：

    介質阻擋放電過程中，電子從電場中獲得能量，通過碰撞將能量轉化為污染物分子的內能或動能，這些獲得能量的分子被激發(fā)或發(fā)生電離形成活性基團，同時空氣中的氧氣和水分在高能電子的作用下也可產(chǎn)生大量的新生態(tài)氫、臭氧和羥基氧等活性基團，這些活性基團相互碰撞后便引發(fā)了一系列復雜的物理、化學反應。從等離子體的活性基團組成可以看出，等離子體內部富含極高化學活性的粒子，如電子、離子、自由基和激發(fā)態(tài)分子等。廢氣中的污染物質與這些具有較高能量的活性基團發(fā)生反應，最終轉化為CO2和H2O等物質，從而達到凈化廢氣的目的。

    等離子體化學反應過程大致如下：

    從以上反應過程可以看出，電子先從電場獲得能量，通過激發(fā)或電離將能量轉移到污染物分子中去，那些獲得能量的污染物分子被激發(fā)，同時有部分分子被電離，從而成為活性基團。然后這些活性基團與氧氣、活性基團與活性基團之間相互碰撞后生成穩(wěn)定產(chǎn)物和熱。

    另外，高能電子也能被鹵素和氧氣等電子親和力較強的物質俘獲，成為負離子。這類負離子具有很好的化學活性，在化學反應中起著重要的作用。

三、DDBD低溫等離子體技術特點：

    DDBD低溫等離子體技術應用于惡臭氣體治理，具有處理效果好，運行費用低廉、無二次污染、運行穩(wěn)定、操作管理簡便、即開即用等優(yōu)點。

    ①DDBD介質阻擋放電產(chǎn)生電子能量高，低溫等離子體密度大，達到常用等離子技術（電暈放電）的1500倍，幾乎可以和所有的惡臭氣體分子作用；

    ②DDBD技術反應快，氣體通過反應區(qū)的速度達到3-15米/秒，即達到很好的處理效果，其他技術氣體通過反應區(qū)的速度0.01米/秒都很難達到DDBD的處理效果；

    ③氣體通過部分，全部采用陶瓷、石英、不銹鋼等防腐蝕材料，電極與廢氣不直接接觸，根本上解決了低溫等離子體技術設備腐蝕問題；其他技術是氣體與電極直接接觸，電極在3個月或1年內會造成嚴重腐蝕，即使通過的氣體沒有腐蝕性，自身所產(chǎn)生的臭氧也會把電極造成腐蝕；

    ④DDBD主機為成套工業(yè)廢氣處理裝置，前面配有DDBD專用塔，能有效去除廢氣中的粉塵和水分，操作簡單；

    ⑤自動化程度高，設備啟動、停止十分迅速，隨用隨開，對于部分化工生產(chǎn)的不連續(xù)性，可以在生產(chǎn)時開啟，不生產(chǎn)的間隙停止運行，大量的節(jié)約能源；

    ⑥運行成本較低，比常用的蓄熱式燃燒爐RTO節(jié)約運行費用5-8倍，每立方米氣量運行費用僅為0.3～0.9分錢，部分高濃度廢氣可以通過空氣稀釋后用DDBD技術處理；

    ⑦使用范圍廣闊，基本不受氣溫和污染物成分的影響，對惡臭異味的臭氣濃度有良好的分解作用，惡臭異味的去除率達80-98%，處理后的氣體臭氣濃度達到國家標準；

    ⑧DDBD技術處理工業(yè)廢氣技術不是水洗技術，是通過高能量等離子體對污染物的直接擊穿和直接轟擊，使分子鏈斷裂，并非污染物的轉移；

    ⑨重要特點：以非甲烷總烴為例，用色譜法檢測，非甲烷總烴去除率也許只有45%，但惡臭異味的去除率達93%。這是因為非甲烷總烴經(jīng)過處理后，部分分子變成小分子，用色譜法檢測時，依然表現(xiàn)為非甲烷總烴；惡臭異味的去除率高，表明實際已經(jīng)分解了93%以上的污染物質，因為分解后的物質也有部分有異味；

    ⑩DDBD技術是真正的中國創(chuàng)造，歐美及亞洲國家正在引進我國技術，解決二惡英污染問題，DDBD技術對二惡英這個世界難題，已經(jīng)是成熟工藝，因為二惡英類物質含有氯，多數(shù)是親電子基團，更容易被電子轟擊。

四、應用范圍：

    該技術可廣泛應用于石油化工、垃圾焚燒、制藥、食品、污水處理廠、涂料、皮革加工、感光材料、汽車制造等諸多行業(yè)有機廢氣的治理以及采用其它方法很難解決的廢氣的治理。

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