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浅谈医化污水废气治理技术之低温等离子

文章出处:本站 人气:276 发表时间:2021-08-02 14:16:29

    医化行业污水站废气组分往往比较复杂,其主要的废气中可能含有甲烷、硫化氢、氨气、甲硫醇等臭气组分。废气治理设备多种多样,虽然RTO作为一种末端治理措施可以高效处理VOCs,但来源于污水站的废气通常都属于低浓度大风量,可以单独处理或者加入前处理单元后可通入RTO进行末端治理,作为废气治理方法之一的技术,低温等离子体,它对一些含有臭气VOCs的治理十分有效。下面我们对该技术进行浅析介绍。

     等离子体的定义:处于电离状态的气体,由大量的电子、离子、中性原子、激发态原子、光子和自由基等组成。等离子体与气体、液体和固体特征不同:微观角度来看,带电粒子有正负之分,且所有负粒子的电荷总量与所有正粒子的电荷总量相等,而又能在宏观尺寸内呈电中性;带电粒子之间不存在净库仑力,等离子体是一种优良导电流体;带电粒子之间无净磁力;具有一定的热效应,因此被称为第四态物质。

    等离子一般分为两类。一是粒子温度为106~108K,如:太阳、核聚变和激光巨变均属于高温等离子体;二是低温等离子体,如常见的日光灯、霓虹灯、电弧放电、气体激光器等。


    一般我们对于等离子的运用限于低温等离子体,在能源、环境保护、健康与生命科学、信息技术等领域均有广泛运用,我们下面着重谈谈关于低温等离子体净化有机废气技术的应用。


    低温等离子体可以在减少挥发性有机物(VOCs)和其他工业废气的应用中广泛运用,包括脂肪族烃、氯氟烃、甲基腈、碳酰氯、甲醛、硫和有机磷化合物、硫和氮氧化物,这样的等离子体可以通过各种放电(辉光放电、电晕放电、介质阻挡放电、射频放电、滑动弧放电)或电子束产生。气体放电产生等离子体,其中主要的电能(大于99%)用于产生高能电子,而不是加热的气流。这些高能电子通过载气分子的电子轰击分裂、激发、电离产生激发粒子、自由基、离子和额外的电子。这些活性粒子则可氧化、还原或分解污染物分子,并不需要加热气流来破坏污染物。另外,低温等离子体技术具有高选择性和相对低的维护要求,高选择性使其在排放控制时有相对低的能耗,而低的维护要求减少了每年的维护费。等离子体净化过程的产物事实上很难与焚化产物(CO2、H2O、SO2等)区别,但这些技术中发生的化学反应与焚烧中发生的反应基本不同。


有机废气放电反应器中的高电场为电击穿制造条件,在击穿中会产生许多电子-离子对。最初的电子被电场激发,并产生二次电离等,制造的激发粒子、原子、自由基、分子和离子、电子可以与挥发性有机物分子在一定程度下互相作用。通常,控制VOCS化学处理主要机制如下:


①自由基诱导的VOCS破坏  羟基和其他活性自由基通过一个高能电子激发的多级机机制产生。事实上,应用能量越高的电子,可以获得越高的破坏效率。



②直接由电子诱导的VOCS破坏  这个机制通常只发生在强电负性气体中。



③直接由离子诱导的VOCS破坏  直接由离子引导的VOCS分解与氢氧基形成机制类似。当VOCS粒子或他们的中间产物通过有电离势能的其他破坏机制产生时,电交换过程会进一步的分解反应。



④水滴与簇加强VOCS破坏  在大气压放下产生的离子是天然的核,且可以激发水的浓缩或簇的形成。液相捕获阳离子和臭氧分子;捕获的粒子引导液滴中羟基自由基的形成。当自由基遇到液滴时可以有效地破坏VOCS分子。



⑤紫外线对VOCS破坏  等离子体中的紫外线(UV)辐射可以有效地选择性分解VOCS。尽管在非热等离子体中它并不是分解VOCS的主要机制,但在辅助VOCS破坏过程中,紫外线起到了很大的作用。通常,等离子体放电释放的紫外线辐射可以破坏分子键。



从原理以及部分使用经验上来讲,低温等离子在污水站除臭使用效果比较好,脱除效率可以达到95%以上,虽然低温等离子在除臭方面具备一定的优势,但是也会带来O3等污染气体,近年来环保部门在O3排放上也逐渐严格,部分地区已经严格限制使用,所以对于不同工艺废气的污染治理还需要制定有针对性的解决方案,既要看治理效率,也要无污染排放,这才是真正践行绿水青山的前提条件。


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