雙介質阻擋放電低溫等離子原理

一、概述：

    低溫等離子體是繼固態、液態、氣態之后的物質第四態，當外加電壓達到氣體的放電電壓時，氣體被擊穿，產生包括電子、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，整個體系呈現低溫狀態，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生分解，并發生后續的各種反應以達到降解污染物的目的。

    低溫等離子體的產生途徑很多，華烯環保與南京大學環科所開發的低溫等離子體工業廢氣專利處理技術，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或發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生大量的新生態氫、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、自由基和激發態分子等。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，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定產物和熱。

    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、運行穩定、操作管理簡便、即開即用等優點。

    ①DDBD介質阻擋放電產生電子能量高，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，自身所產生的臭氧也會把電極造成腐蝕；

    ④DDBD主機為成套工業廢氣處理裝置，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，對于部分化工生產的不連續性，可以在生產時開啟，不生產的間隙停止運行，大量的節約能源；

    ⑥運行成本較低，比常用的蓄熱式燃燒爐RTO節約運行費用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過處理后，部分分子變成小分子，用色譜法檢測時，依然表現為非甲烷總烴；惡臭異味的去除率高，表明實際已經分解了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，已經是成熟工藝，因為二惡英類物質含有氯，多數是親電子基團，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。

蘇州華烯環?？萍加邢薰?www.mgpjvcu.cn  400 9933 952