低溫等離子處理惡臭氣體的原理解析
采用電暈放電和介質(zhì)阻擋放電形式的低溫等離子廢氣處理設備,比較適合處理惡臭氣體
等離子體由大量電子、離子、分子、中性原子、激發(fā)態(tài)院子、光子和自由基組成,其總的正負電荷數(shù)相等,在宏觀上保持電中性,但其又表現(xiàn)出很高的化學活性。等離子體作為物質(zhì)的第四態(tài),具有導電和受電磁影響的性質(zhì),其物性及規(guī)律與固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)各不相同。
按粒子溫度,等離子體可以分為熱等離子體、冷等離子體。前者由稠密氣體在常壓或高壓下電弧放電或高頻放電產(chǎn)生,體系中各種粒子溫度接近相等(電子溫度≈粒子溫度≈氣體溫度),一般在5000K以上;后者由低壓下的稀薄氣體用高頻、微波等激發(fā)輝光放電或常壓氣體電暈放電而產(chǎn)生,電子與其他離子溫度不相等(電子溫度≥氣體溫度),電子溫度一般高達數(shù)萬度,而其他粒子分子溫度只有300-500k,整個系統(tǒng)的溫度仍不高,所以又稱為低溫等離子體。
按產(chǎn)生源,等離子體可以分為輻射等離子體和放射等離子體,其中放射等離子體主要分為以下5種形式:
- 輝光放電
- 電暈放電
- 介質(zhì)阻擋放電
- 射頻放電
- 微波放電
等離子體產(chǎn)生化學作用需要兩個條件:激發(fā)并維護等離子體放電和在等離子體內(nèi)部產(chǎn)生化學反應。相對于高氣壓,兩個條件在氣體低壓時比較容易實現(xiàn),因此要使等離子體中的電子獲得較高能量又不至于高溫,對放電形式就提出了較高的要求,一般情況下,電暈放電和介質(zhì)阻擋放電是比較適合進行惡臭污染治理的放電形式。
等離子體去除惡臭是通過2個途徑實現(xiàn)的
途徑一,在高能電子的瞬時高能量作用下,打開某些有害氣體分子的化學鍵,使其直接分解成為單質(zhì)原子或無害分子;
途徑二,在大量高能電子、離子、激發(fā)態(tài)粒子和氧自由基、氫自由基(自由基因帶有不成對電子,有很強的活性)等作用下,氧化分解成無害產(chǎn)物。
等離子體去除惡臭主要有3個過程
1. 在高能電子作用下,強氧化性自由基O、OH、HO2的產(chǎn)生
2. 有機物分子受到高能電子碰撞被激發(fā),即原子鍵斷裂形成小碎片基團和原子;
3. O、OH、HO2,與激發(fā)原子、有機物分子、破碎的基團、其他自由基等發(fā)生一系列反應,有機物分子終被氧化降解成CO、CO2、H2O。
去除效率的高低,與電子能量和有機物分子結(jié)合鍵能的大小有關。
在等離子體化學反應中,電子僅在反應開始時起到激發(fā)作用,放電增加了物種的活性,引發(fā)了化學反應,甚至包括在常溫常壓下沒有催化劑存在的情況下很難或根本不能發(fā)生的化學反應。
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