等离子体组合技术
(1)低温等离子体技术
低温等离子体与催化氧化是近10~20年来恶臭治理领域中新兴的技术方法之一、均成功应用于脱臭、VOCs降解等工程实例。其主要优点在于,一方面提高恶臭去除效率另一方面降低能耗,减少有害副产物的产生。低温等离子体与催化技术的结合不但解决了
各自的技术缺陷,而且还使等离子体技术得到了优化
等离子体催化协同技术空气净化原理主要分为两部分
①加速催化反应等离子体放电时,区域内会产生包括大量离子、高能电子、激发态原子、分子及自由基等高活性物质,它们可以激活常规条件下需要大量活化能(加热到300℃以上)才能启动的催化反应或者加速反应速率很慢的催化降解反应,提高污染物的脱臭效果。
②光催化驱动等离子体放电时产生的高能激发粒子向下跃迁产生紫外光,当电子或光子能量大于半导体禁带宽度时,会激发催化剂内部电子从价带跃迁至导带,形成具有很强活性的电子-空穴对,并进一步诱导一系列氧化还原反应的进行。光生空穴具有很强的捕获电子的能力,可与半导体催化剂表面的OH和H2O发生反应生成羟基自由基。
羟基自由基·OH的氧化还原电位为2.8eV,具有极强的氧化能力,从而增强整体系统的污染净化能力。
目前研究中的催化剂主要有过渡族金属氧化物和光催化剂二氧化钛等。
过渡族金属氧化物常被用来做催化剂,国外学者Yamamoto等利用放电等离子体催化结合在填充式反应器降解四氯化碳。Co、Cu、Cr、Ni和V催化剂浸渍在钛酸钡颗粒上,实验结果表明催化剂的引人,不仅提高了恶臭的去除效率,同时减少了副产物的产生在使用Ni催化剂时,CO可最后转化为CO,有报道认为钛酸钡本身就是催化剂。国内学者晏乃强等对催化剂的效果进行了研究,并对其排序为Mn>Fe>Co>T>Ni> Pd>Cu>V.
光催化剂二氧化钛在放电等离子体中能发挥独特的作用。国外专家Oda等考察线-筒式石英玻璃阻挡反应器内填充TiO催化剂颗粒前后对三氯乙烯(TCE)的降解。实验结果表明,催化剂的引人提高TCE降解的能量效率,催化剂颗粒的大小和表面积影响能量效率。 Li剂结验结果表明针-网板式直流电放电反应器内合理放置光催化剂 TO床层,当电流注覆盖其表面时能提高甲苯的去除效率。
等离子体与催化协同作用,不仅可以增强放电等离子体对污染物的降解能力,也可以保低用化反应的能耗,使两者结合的效果大大强于两者净化效果的叠加。此外,催化剂可以选择性地与等离子体产生的中间副产物反应,得到立项的降解物质(如二氧化碳和水) 。
(2)低温等离子体吸附技术
低温等离子体与吸附剂的结合可以分为两种:后置式和内置式。后置式联合技术多数果用活性类作为吸附剂。活性炭作为一种高效的多孔性固体吸附材料,在缺少简单、经济的再生技术的情况下,单独使用会大大提高废气处理的运行成本。如果将其作为放电排气的后处理装置,不但可以减少吸附材料的吸收负荷,延长使用寿命,降低运行费用,还能去除放电产生的二次污染气体,提高处理效率。
低温等离子体还可以与静电吸附进行技术联合。静电收集器可以在很大程度上减轻等离子体反应器的负担,并可对等离子体净化过程产生的O进行吸,提高处理效率。有机物含氯、溴等元素时,在放电等离子体处理恶臭的过程中会产生有害的副产物,造成二次污染。这时候需与吸收或吸附相结合。内置式联合技术是在等离子体放电区域内填充吸附剂,其最大的特点是可以在不扩大反应器尺寸的前提下,增加有害气体在反应区的停留时间,从而提高降解率。
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