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非平衡等离子体净化设备

20世纪60年代产生了等离子体化学,这是基于高能物理、放电物理、放电化学、反应工程学、高压脉冲技术等领域的一门交叉科学。20世纪70年代,开始研究利用等离子体净化气态污染物,显示出了其用于净化有害气体的独特优点和良好的发展前景。等离子体法具有处理流程短、效率高、能耗低、适用范围广等优点。等离子体既可用于处理废气,又可用于处理废水、固体废物、污泥,甚至放射性废弃物。在此仅对非平衡等离子体净化有害气体的基本原理作简单介绍。催化净化有害气体的机理包括如下两方面

(1)用极不均匀电场,形成电晕放电,产生等离子体,其中包含的大量电子和正负离子。在产生等离子体的过程中,高频放电产生的瞬时高能量,打开某些有害气体分子的化学键,使其分解成单质原子或无害分子。

(2)离子体中包含了大量的高能电子、离子、激发态粒子和具有强氧化性的自由基这些活性粒子的平均能量高于气体分子的键能,它们和有害气体分子发生频繁的碰撞,打开气体分子的化学键生成单原子分子和固体颗粒,同时产生的大量・OH、・HO2、・O等自由基和氧化性极强的O,它们与有害气体分子发生化学反应生成无害产物。在化学反应的过程中,添加适当的催化剂,能使分子化学键松动或削弱,降低气体分子的活化能从而加速化学反应空气中的气态污染物主要包括挥发性有机物、COCO2H2SSO2NH1等,低温非平衡等离子体催化净化的作用机理如下

1,自由基的产生

H2O+e(5-08eV)→・OH+HO2+e(3.6eV)→・O+O

2,气体分子离解:

CO2+e(3.85eV)CO+OCO+e(11.12e)C+O

3,气体分子的氧化分解

CO+OHH2O+COH2S+OHHS+H2OHS+OH2SO

由以上反应过程可以看出,放电作用下的有机物降解是一个极为复杂的等离子体化学反应过程。由于反应速度十分迅速,存在的时间极短,确定某一个具体反应过程是非常困难的。对此,人们将会做进一步的深入研究。非平衡等离子体空气净化器的主要部分是等离子体反应器,根据等离子体区中是否填充绝缘介质,可以分为空腔式和填充式两种。

 


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