廢（fèi）氣（qì）處理低溫等離子體形成過程及發生技（jì）術

在芭乐视频APP污常見的有機廢氣處理設備裏麵，低（dī）溫等離子體也是較為（wéi）常見的（de）一種設備之（zhī）一（yī），小編來為您（nín）簡單介紹一下低溫等離子（zǐ）體的形成過程及發生技術。
1.低溫等離子體形成過程
低溫（wēn）等（děng）離子體在形成過程中，其電子能量可達到1～20eV(11600～250000K)，因此，其具有（yǒu）較高的（de）化學反應活性。低（dī）溫等離子體在殘餘化學反應的過程從時間尺度可（kě）分為以下幾（jǐ）個過程，對（duì）應的示意圖見圖9-2。
①第（dì）一步是皮秒（miǎo）級（jí）的電子躍遷，電子從基（jī）態躍遷到（dào）激發態。
②第二步發（fā）生在納秒級（jí）尺度。不同能量溫度狀（zhuàng）態的（de）電子通過旋轉激發、振動激發、離解和電離等非彈性碰撞形（xíng）式（shì）將內能傳遞給氣體分子（zǐ）後，一部分以（yǐ）熱量的形式散發掉，另（lìng）一部分則用於產（chǎn）生自由基等活性（xìng）離子。
③在形成（chéng）自由基活性離子後，自由基及正負離子間會引發線（xiàn）性或非線性鏈（liàn）反應，該反應發生在微秒級尺度。
④最後，是由鏈反應導致的毫（háo）秒到秒量級的分子間發生熱化學反應。

低（dī）溫等離子體（tǐ）對VOCs廢氣處理時，其主要的反應進程與（yǔ）之前所述一致。首先是高能電子與分子間碰撞反應引發活性自（zì）由基，而後，自由基會與有機氣體分子結合反應，達到淨化氣體的目的（de）。低溫等離子體淨化（huà）VOCs的作用機理根據目標汙染物的差異（yì）而不同（tóng）。鹵（lǔ）代烴分子（zǐ）具有較強的極性，具有較強的吸電子能力，因此，其易受到高能電子的攻擊而降解;烴類VOCs化（huà）學性質相對活浚，其易與自由基結合而發生化學反應，但在高壓（yā）放電過程中進行（háng）的化學反應主要是離（lí）子反應。反應的最終產物也因反應條件不同而異（yì）。在高溫、高能量密度環境下處（chù）理低濃度有機氣體時，氧化反應起到（dào）主導作用，最終的（de）產物主（zhǔ）要為CO2和H2O;在低溫低能量（liàng）密度下處理高濃度的（de）有機氣體時，生成產物的中間體更（gèng）容易發生鏈加成反應而生成固態或者（zhě）液態的有（yǒu）機物。因此，在VOCs廢氣處理過程中，通過相關技（jì）術控（kòng）製反應（yīng）條（tiáo）件，對於VOCs的處理至關重要。

2. 低溫等離（lí）子體發生技（jì）術
在不同的激勵電壓波形下，反（fǎn）應器產生不同的放電模式。低溫等離子體發生技術（shù）根據反應器類型主要分為電（diàn）暈、沿麵、介質阻擋等幾種形式。在治理多組分VOCs汙染（rǎn）氣體時通（tōng）常采（cǎi）用多種放電方式相結合的方（fāng）式（shì）， Mizuno等研究采用毛細玻璃（lí）石英管和（hé）Al2O2球顆粒（lì）模擬蜂窩催化劑，通過交、直流（liú）電耦合的形式，證明可在催化劑表麵產生大麵積的等離子體，為（wéi）淨（jìng）化（huà）汽車尾氣提供了方向與依據。主要的（de）放（fàng）電（diàn）技術簡述如下（xià）。
(1)電（diàn）暈放電（diàn）
①直流（liú）電暈放電（diàn）在空氣中直流電暈放電有流光與輝光（guāng）兩種形式。當電子躍遷產生的空間電荷誘導形成場強與外部施加電場的場強在同一數量級時，則（zé）形成流光電暈。形成的流光等離子體向場強增強的方（fāng）向運動。據理論計算，流光等離子體在傳插過程中速度在(0.5～2)106m/s;其頭部的場強通常維持在100～200kV/cm，遠大於外部施加電場產（chǎn）生的自由基等活性子。在流光等離子體產生過程中，需要施加一特定強度的外部電場以（yǐ）產（chǎn）生長距離流光通（tōng）道。電（diàn）場場強不能過低，場強過低會使流光不能貫穿於（yú）高低壓電極之間，影響放電區域（yù）的大小。
對於直流高壓激勵的等離子體係（xì）統，由於電壓的變化速度很低，因此（cǐ）難以得到（dào）一個使流光通道形成的峰值（zhí）場強。在這種情況下，放電裝置會形成以離子電流為主的輝光電暈。輝光電暈的放電區域僅局限在高（gāo）壓電極附近，在整個電（diàn）場內產（chǎn）生的自由（yóu）基較少，不利於氧化VOCs氣體。因此，該（gāi）技術主要應用在（zài）電除塵領域。有研究發（fā）現空氣中摻雜一定量的二氧化碳會使輝光電暈向流光電暈轉變。但（dàn）該（gāi）過程極易受到流場分布、氣體成分（fèn）和電極結構的影響，在實際應用中很（hěn）難控製放電模式的變（biàn）化。

②脈衝電暈放電脈（mò）衝電暈放（fàng）電係統中主要采用納秒（miǎo）級（jí）脈衝供電係統，係統的放電效率主要受到開關性能、電源與反（fǎn）應器的匹配性等因素的影響。一般而言，目前常用的開關有火花開關、磁壓（yā）縮開（kāi）關和固體開關。開關的選擇一般應優先考慮價格成本低、阻抗小、耐受電壓性好、使用壽命長的開關（guān）。同時，也要對反應器進（jìn）行精（jīng）密設計，使其與（yǔ）電源進（jìn）行合理匹配（pèi），這樣將極大地提高能量從電源到負載的傳輸效率（lǜ）、延（yán）長開關的使用壽命。
③交直流疊加流光放電交直流疊加流光放電係統過電壓遠（yuǎn）小（xiǎo）於納秒短脈衝，流光特（tè）性也根據過（guò）電壓係統高低有較大差別。在其放電區域（yù）存在約20％的離子電（diàn）流，能夠（gòu）同時淨化有機氣體和收集細顆粒物。圖9-3所示為典型的交直流疊加供（gòng）電電源及相（xiàng）應電壓波形圖。交流電源與直流電源通過一個大電容耦合產生AC/DC電壓波形。這（zhè）種電源運行（háng）的峰值電壓（yā）接近閃絡（luò）值時，オ會得到較大的等離子體注（zhù）入功率。偶（ǒu）然的閃絡會使耦合電容向反應器瞬間放電，造成耦（ǒu）合失敗。此外，由於流光（guāng）AC/DC等離子體是以自持放電的形式從（cóng）高壓電極隨機產生，電暈電（diàn）流（liú）遠小於納（nà）秒短脈衝的供電方式，因此一般（bān）單脈衝能量較（jiào）低。
(2)沿麵放電沿麵放電反應器的結構主體（tǐ）為致密（mì）的陶瓷材料，在陶瓷內部埋有金屬板作為接地極，陶（táo）瓷一側的沿麵（miàn）上布（bù）置導電條作為高壓（yā）電極，另一側作為反應器（qì）的散熱麵。在中、高頻電壓作用下，電流從放電極沿陶瓷沿麵延伸，在陶瓷沿麵形成許多細微的流注通道，進行放電，使氣（qì）態汙染物反應降解。20世紀90年代，日本科學家首先（xiān）在世界上研製出（chū）了最先進的（de）“陶（táo）瓷沿麵放（fàng）電技術”，此技術（shù）不（bú）僅使氣體（tǐ）放電麵積增大，同時電極溫度也較低，
從而大大延長了其使用的壽命。大氣壓下（xià）的沿麵（miàn）放電有著很（hěn）好的工業應用前景，對於甲苯、丙、氯氟（fú）烴等有機廢氣處理效果較好，適合處理CHCl3和CFC-11等難降解有機物。

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