低溫等離子凈化器技術(shù)去除污染物的基本原理跟

 【一】、低溫等離子凈化器技術(shù)去除污染物的基本原理
低溫等離子凈化器在外加電場(chǎng)的作用下，氣體放電產(chǎn)生大量等離子體，氣體中產(chǎn)生的大量自由電子在電場(chǎng)力的作用下獲得能量，其中物形成的鍵能大部分都在這些活性粒子能量范圍內(nèi)。
物的鍵能以及無(wú)機(jī)污染物的鍵能在低溫等離子活性粒子的能量范圍內(nèi)，因而使等離子體在理論上對(duì)于污染物的去除成為可能。
等離子體對(duì)污染氣體處理包括多個(gè)方面：(a)其中包含大量的電子和正負(fù)離子，在高壓電場(chǎng)梯度作用下，先與空氣中的顆粒污染物發(fā)生非彈性碰撞，從而附載在其上面，使之成為荷電離子，然后在電場(chǎng)作用下沉積，這是其中的一個(gè)物理過(guò)程，即靜電除塵過(guò)程；(b)非平衡態(tài)等離子電子、離子等與污染物分子發(fā)生彈性碰撞，這些活性離子的平均動(dòng)能高于污染物分子的健能，污染物分子在這些電子轟擊下，電離和解離，使復(fù)雜大分子污染物轉(zhuǎn)變?yōu)楹?jiǎn)單小分子物質(zhì)，或使物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榛虻投镜秃ξ镔|(zhì)，從而使污染物得以去除；(c)另外，與一些氣體碰撞過(guò)程中使其激發(fā)，激發(fā)態(tài)的分子較不穩(wěn)定，很快回到基態(tài)而輻射出光子，具有足夠量的光子照射到電暈較上可能導(dǎo)致光電離而產(chǎn)生光電子，繼續(xù)維持放電的進(jìn)行，產(chǎn)生多的粒子；(d)對(duì)電子親和力強(qiáng)的一些分子，例如O2和H2O，一部分通過(guò)碰撞激發(fā)大量OH，HO2，O等自由基，這些自由基具有強(qiáng)性，可將污染物去除，另一部分可形成負(fù)離子，提高空氣品質(zhì)。
【二】、等離子凈化器的凈化工作
等離子凈化器常被視為繼固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)之后的第四態(tài)物質(zhì)，是外加電壓作用于氣體達(dá)到其著火電壓時(shí)，氣體分子被擊穿后產(chǎn)生的包括電子以及各種離子、原子和自由基在內(nèi)的混合體。低溫等離子體有別于受控于熱核聚變產(chǎn)生的高溫等離子體，高溫等離子體的能量要達(dá)到10000eV以上，而在工業(yè)和研究中用的低溫等離子體能量通常在幾至幾十eV之間。低溫等離子體中存在電子、離子、自由基和激發(fā)態(tài)分子等有化學(xué)活性的粒子，利用這些活性粒子，低溫等離子體與氣體分子(或原子)發(fā)生非彈性碰撞，將能量轉(zhuǎn)換成基態(tài)分子(或原子)的內(nèi)能，發(fā)生激發(fā)、離解、電離等一系列過(guò)程，使氣體處于活化狀態(tài)，活化后的氣體分子經(jīng)過(guò)等離子體定向鏈化學(xué)反應(yīng)后被去除。低溫等離子體技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)單、處理效果好及二次污染少等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛用于氣體凈化和污染處理中。
研究表明，用低溫等離子體技術(shù)處理苯系物，采用線一管式介質(zhì)阻擋電暈反應(yīng)器去除苯和，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度為10kV/cm時(shí)，去除率達(dá)到96.8%，苯去除率達(dá)到92.6%。發(fā)現(xiàn)在反應(yīng)條件下低等溫等離子體發(fā)生器對(duì)二氯乙烯、三氯乙烯和四氯乙烯具有明顯的去除效果。
對(duì)含有量乙烯和庚烷的空氣進(jìn)行處理，脫除率均能達(dá)到以上。用介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器對(duì)去除甲醛進(jìn)行了研究，結(jié)果表明在操作電壓為19kV、甲醛質(zhì)量濃度為134mg/m3時(shí)，短時(shí)間甲醛的去除率可高達(dá)；對(duì)揮發(fā)性物凈化效果的檢測(cè)多采用動(dòng)態(tài)在線方式，即載有濃度揮發(fā)性物的載氣以流速經(jīng)過(guò)低溫等離子體發(fā)生裝置，再利用其通過(guò)和出口的濃度差，來(lái)計(jì)算等離子體對(duì)其的凈化效率。這種操作方式雖然便捷，但很難準(zhǔn)確描述低溫等離子體對(duì)空間內(nèi)處于相對(duì)靜態(tài)的揮發(fā)性物的凈化行為；同時(shí)絕大部分研究的對(duì)象仍為單一組分的揮發(fā)性氣體，而實(shí)際情況(如工作場(chǎng)所空氣)通常為多種揮發(fā)性物共存，由于各組分間或協(xié)同或競(jìng)爭(zhēng)的作用，很難用單一揮發(fā)性物凈化規(guī)律的疊加來(lái)描述低溫等離子體對(duì)多組分體系的凈化行為，而研究多種揮發(fā)性物共同存在的體系具有實(shí)際意義。
因此本研究擬從低溫等離子體技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā)，以密閉空間內(nèi)的、丙酮、乙酸乙酯、四氯化碳為研究對(duì)象，考察低溫等離子體對(duì)其中各組分的凈化能力，建立相應(yīng)的凈化動(dòng)力學(xué)曲線并進(jìn)行擬合，同時(shí)對(duì)低溫等離子體凈化密閉空間內(nèi)多種揮發(fā)性物的規(guī)律進(jìn)行初探，以期為利用低溫等離子體技術(shù)凈化工作場(chǎng)所空氣中揮發(fā)性物提供依據(jù)。