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工業有機廢氣的低溫等離子體的治理設備

2020-09-30

工業有機廢氣的低溫等離子體的治理設備

等離子體就是處于電離狀態的氣體,其英文名稱是plasma,它是由美國科學 muir,于1927年在研究低氣壓下汞蒸氣中放電現象時命名的。等離子體由大量的子、中性原子、激發態原子、光子和自由基等組成,但電子和正離子的電荷數必須體表現出電中性,這就是"等離子體"的含義。等離子體具有導電和受電磁影響的許多方面與固體、液體和氣體不同,因此又有人把它稱為物質的第四種狀態。根據狀態、溫度和離子密度,等離子體通??梢苑譃楦邷氐入x子體和低溫等離子體(包子體和冷等離子體)。其中高溫等離子體的電離度接近1,各種粒子溫度幾乎相同系處于熱力學平衡狀態,它主要應用在受控熱核反應研究方面。而低溫等離子體則學非平衡狀態,各種粒子溫度并不相同。其中電子溫度( Te)≥離子溫度(Ti),可達104K以上,而其離子和中性粒子的溫度卻可低到300~500K。一般氣體放電子體屬于低溫等離子體。

截至2013年,對低溫等離子體的作用機理研究認為是粒子非彈性碰撞的結果。低溫等離富含電子、離子、自由基和激發態分子,其中高能電子與氣體分子(原子)發生撞,將能量轉換成基態分子(原子)的內能,發生激發、離解和電離等一系列過秸處于活化狀態。一方面打開了氣體分子鍵,生成一些單分子和固體微粒;另一力生.OH、H2O2.等自由基和氧化性極強的O3,在這一過程中高能電子起決定性作用,離子的熱運動只有副作用。常壓下,氣體放電產生的高度非平衡等離子體中電子溫層氏度)遠高于氣體溫度(室溫100℃左右)。在非平衡等離子體中可能發生各種類型的化學反應,主要決定于電子的平均能量、電子密度、氣體溫度、有害氣體分子濃度和≥氣體成分。這為一些需要很大活化能的反應如大氣中難降解污染物的去除提供了另外也可以對低濃度、高流速、大風量的含揮發性有機污染物和含硫類污染物等進行處理。

常見的產生等離子體的方法是氣體放電,所謂氣體放電是指通過某種機制使一電子從氣體原子或分子中電離出來,形成的氣體媒質稱為電離氣體,如果電離氣由外電場產生并形成傳導電流,這種現象稱為氣體放電。根據放電產生的機理、氣體的壓j源性質以及電極的幾何形狀、氣體放電等離子體主要分為以下幾種形式:①輝光放電;③介質阻擋放電;④射頻放電;⑤微波放電。無論哪一種形式產生的等離子體,都需要高壓放電。容易打火產生危險。由于對諸如氣態污染物的治理,一般要求在常壓下進行。

5、光催化和生物凈化設備

光催化是常溫深度反應技術。光催化氧化可在室溫下將水、空氣和土壤中有機污染物完全氧化成無毒無害的產物,而傳統的高溫焚燒技術則需要在極高的溫度下才可將污染物摧毀,即使用常規的催化、氧化方法亦需要幾百度的高溫。

從理論上講,只要半導體吸收的光能不小于其帶隙能,就足以激發產生電子和空穴,該半導體就有可能用作光催化劑。常見的單一化合物光催化劑多為金屬氧化物或硫化物,如 Ti0。、Zn0、ZnS、CdS及PbS等。這些催化劑各自對特定反應有突出優點,具體研究中可根據需要選用,如CdS半導體帶隙能較小,跟太陽光譜中的近紫外光段有較好的匹配性能,可以很好地利用自然光能,但它容易發生光腐蝕,使用壽命有限。相對而言,Ti02的綜合性能較好,是最廣泛使用和研究的單一化合物光催化劑。

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