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低温等离子在臭气处理、废气处理、异味处理中的应用和详细介绍

 拥有自主知识产权的DDBD技术采用双介质阻挡放电(Double  Dielectric  Barrier  Discharge,简称DDBD)形式产生等离子体,所产生等离子体的密度是其他技术产生等离子体密度的1500倍,该技术是山东帕克环保公司与华东共同研发成功的。自1995年华东大学开始研发,最初用于氟利昂类(Freon)、哈隆类(Halong)物质的分解处理,是国家为了研究保护地球臭氧层而设立的科研项目。后来与山东帕克环保公司合作研发拓宽其应用领域,延伸至工业恶臭、异味、有毒有害气体处理。山东帕克环保公司开创了DDBD技术大规模化工业应用的先河,该技术节能、环保,应用范围广,所有化工生产环节产生的恶臭异味几乎都可以处理,并对二恶英有良好的分解效果,侯安院士评价说:“DDBD技术的发明,为化工清洁生产奠定基础,是近代化学工业生产的一次技术革命”,该技术世界首创、国际领先,属于真正的中国创造。

   DDBD等离子体工业废气处理技术是山东帕克环保公司由华东大学引进吸收,已研制出标准化废气治理设备,利用所产生的高能电子、自由基等活性粒子激活、电离、裂解工业废气中的各组成份,使之发生分解,氧化等一些列复杂的化学反应,再经过多级净化,从而消除各种污染源排放的异味、臭味污染物,使有毒有害气体达到低毒化、无毒化,保护人类生存环境。

    DDBD等离子体工业废气处理技术作为一种新的环境污染治理技术,由于其对污染物分子的高效分解且处理能耗低等特点,为工业废气的处理开辟了一条新的思路。该技术的应用,具有现代化工业生产里程碑的意义。

■  技术作用原理

  低温等离子体是继固态、液态、气态之后的物质第四态,当外加电压达到气体的 放电电压时,气体被击穿,产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体。放电过程中虽然电子温度很高,但重粒子温度很低,整个体系呈现低温状态,所以称为低温等离子体。低温等离子体降解污染物是利用这些高能电子、自由基等活性粒子和废气中的污染物作用,使污染物分子在极短的时间内发生分解,并发生后续的各种反应以达到降解污染物的目的。(注:低温等离子体相对于高温等离子体而言,属于常温运行。)

   DDBD等离子体反应区富含极高的物质,如高能电子、离子、自由基和激发态分子等,废气中的污染物质可与这些具有较高能量的物质发生反应,使污染物质在极短的时间内发生分解,并发生后续的各种反应以达到讲解污染物的目的。与传统的电晕放电形势产生的低温等离子技术相比较,DDBD等离子体技术放电密度是电晕放电的1500倍,这就是传统低温等离子体技术治理工业废气99%以失败而告终的原因。

■  等离子体去除污染物的基本过程

· 过程一:高能电子的直接轰击

· 过程二:O原子或臭氧的氧化

 O2+e→2O

· 过程三:OH自由基的氧化

H2O+e→OH+H

H2O+O→2OH

H+O2→OH+O

· 过程四:分子碎片+氧气的反应

■  技术特点

  DDBD等离子体工业废气处理成套设备拥有独立自主知识产权,历经18年,该技术的发明为化工清洁生产奠定了基础,是近代化学工业生产的一次技术革命。 申请二十六项国家专利,在等离子体技术的工业化应用方面走在了世界最前列,国际领先、属于真正的中国创造。

   与目前国内常用的异味气体治理方法相比较,DDBD等离子体工业废气处理技术具有以下特点:

  DDBD低温等离子体技术应用于恶臭气体治理,具有处理效果好,运行费用低廉、无二次污染、运行稳定、操作管理简便、即开即用等优点。

  ①DDBD介质阻挡放电产生电子能量高,低温等离子体密度大,达到常用等离子技术(电晕放电)的1500倍,几乎可以和所有的恶臭气体分子作用;

  ②DDBD技术反应速度快,气体通过反应区的速度达到3-15米/秒,即达到很好的处理效果,其他技术气体通过反应区的速度0.01米/秒都很难达到DDBD的处理效果;

   ③气体通过部分,全部采用陶瓷、石英、不锈钢等防腐蚀材料,电极与废气不直接接触,根本上解决了低温等离子体技术设备腐蚀问题;其他技术是气体与电极直接接触,电极在3个月或1年内会造成严重腐蚀,即使通过的气体没有腐蚀性,自身所产生的臭氧也会把电极造成腐蚀;

  ④DDBD主机为成套工业废气处理装置,前面配有DDBD专用塔,能有效去除废气中的粉尘和水分,操作简单;

  ⑤自动化程度高,设备启动、停止十分迅速,随用随开,对于部分化工生产的不连续性,可以在生产时开启,不生产的间隙停止运行,大量的节约能源;

  ⑥运行成本较低,比常用的蓄热式燃烧炉RTO节约运行费用5-8倍,每立方米气量运行费用仅为0.3~0.9分钱,部分高浓度废气可以通过空气稀释后用DDBD技术处理;

  ⑦应用范围广阔,基本不受气温和污染物成分的影响,对恶臭异味的臭气浓度有良好的分解作用,恶臭异味的去除率达80-98%,处理后的气体臭气浓度达到国家标准;

   ⑧DDBD技术处理工业废气技术不是水洗技术,是通过高能量等离子体对污染物的直接击穿和直接轰击,使分子链断裂,并非污染物的转移;

   ⑨重要特点:以非甲烷总烃为例,用色谱法检测,非甲烷总烃去除率也许只有45%,但恶臭异味的去除率达93%。这是因为非甲烷总烃经过处理后,部分分子变成小分子,用色谱法检测时,依然表现为非甲烷总烃;恶臭异味的去除率高,表明实际已经分解了93%以上的污染物质,因为分解后的物质也有部分有异味;

  ⑩DDBD技术是真正的中国创造,欧美及亚洲国家正在引进我国技术,解决二恶英污染问题,DDBD技术对二恶英这个世界难题,已经是成熟工艺,因为二恶英类物质含有氯,多数是亲电子基团,更容易被电子轰击。

   异味气体从气体收集系统收集后,一部分废气需要进行预处理,除水后进入等离子体反应区,在高能电子的作用下,使异味分子受激发,带电粒子或分子间的化学键被打断,同时空气中的水和氧气在高能电子轰击下也会产生OH自由基、活性氧等强氧化性物质,这些强氧化性物质也会与异味分子反应,使其分解,从而促进异味消除 。净化后的气体经排气筒高空排放。

低温等离子行业的介绍

 低温等离子体是继固态、液态、气态之后的物质第四态,当外加电压达到气体的着火电压时,气体分子被击穿,产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体。低温等离子体放电过程中虽然电子温度很高,但重粒子温度很低,整个体系呈现低温状态,所以称为低温等离子体,也叫非平衡态等离子体。如果电子的温度和重粒子温度差不多,则为高温等离子体,或平衡态等离子体。低温等离子体中能量的传递大致为:电子从电场中得到能量,通过碰撞将能量转化为分子的内能和动能,获得能量的分子被激发,与此同时,部分分子被电离,这些活化了的粒子相互碰撞从而引起一系列复杂的物理化学反应。因等离子体内富含的大量活性粒子如离子、电子、激发态原子和分子及自由基等,从而为等离子体技术通过化学反应处理异味物质提供了条件。它是基于放电物理、放电化学、反应工程学的学科之上的交叉学科。近几十年来,有关等离子体技术的研究非常活跃,为合成新物质、新材料及环境污染治理等提供了一种新技术、新方法和新工艺。低温等离子体降解污染物是利用这些高能电子、自由基等活性粒子和废气中的污染物作用,使污染物分子在极短的时间内发生分解,并发生后续的各种反应以达到降解污染物的目的。但是,无论是哪一种高压放电技术,都是通过高压放电的原理,必须充分考虑到爆炸问题,特别是在易燃易爆的化工场合。

   冰升温至0℃会变成水,如继续使温度升至100℃,那么水就会沸腾成为水蒸气。随着温度的上升,物质的存在状态一般会呈现出固态液态气态三种物态的转化过程,我们把这三种基本形态称为物质的三态。那么对于气态物质,温度升至几千度时,将会有什么新变化呢? 由于物质分子热运动加剧,相互间的碰撞就会使气体分子产生电离,这样物质就变成由自由运动并相互作用的正离子和电子组成的混合物(蜡烛的火焰就处于这种状态)。我们把物质的这种存在状态称为物质的第四态,即等离子体(plasma)。因为电离过程中正离子和电子总是成对出现,所以等离子体中正离子和电子的总数大致相等,总体来看为准电中性。反过来,我们可以把等离子体定义为:正离子和电子的密度大致相等的电离气体。

产生方法:辉光放电电晕放电介质阻挡放电,射频放电,滑动电弧放电,射流放电,大气压辉光放电,次大气压辉光放电
  应用:低温等离子体物理与应用已经是一个具有全球影响的重要的科学与工程,对高科技经济的发展及传统工业的改造有着巨大的影响。例如,1995年全球微电子工业的销售额达1400亿美元,而三分之一微电子器件设备采用等离子体技术。塑料包装材料百分之九十都要经过低温等离子体的表面处理和改性。科学家预测:二十一世纪低温等离子体科学与技术将会产生突破。据估计,低温等离子体技术在半导体工业、聚合物薄膜、材料防腐蚀、等离子体电子学、等离子体合成、等离子体冶金、等离子体煤化工、等离子体三废处理等领域的潜在市场每年将达一千几百亿美元。

领域:等离子体辅助加工被用来制造特种优良性能的新材料、研制新的化学物质和化学过程,加工、改造和精制材料及其表面,具有极其广泛的工业应用--从薄膜沉积、等离子体聚合、微电路制造到焊接、工具硬化、超微粉的合成、等离子体喷涂、等离子体冶金、等离子体化工、微波源。等离子体辅助加工已开辟的和潜在的应用领域包括:

工具、模具及工程金属的硬化

表面防蚀及其它薄层的沉积

特殊陶瓷(包括超导材料)

新的化学物质及材料的制造

金属的提炼

聚合物薄膜的印刷和制备

有害废物的处理

精细加工

等离子体化工(氢等离子体裂解煤制乙炔、等离子体煤气化、等离子体裂解重烃、等离子体制炭黑、等离子体制电石等)

技术研发:国内外企业利用低温等离子体技术在环保方面开发出了低温等离子体有机废气净化设备低温等离子体废水净化设备低温等离子体汽车尾气净化技术

1、低温等离子体在保鲜、杀菌、除臭等方面产品开发,目前已开发出适用于冰箱、空调、洗衣机的发生器。

2低温等离子体有机废气净化设备利用低温等离子体产生的具有高氧化性的臭氧,在催化剂的作用下,使有机废气在较低的温度完全转化。该设备可应用于溶剂厂、印染厂、油漆厂等有机废气排放源。

3低温等离子体废水净化设备可使皮革厂、造纸厂、印染厂、游泳池等排放的废水经处理后,达到无色无味、无菌的效果。

4低温等离子体汽车尾气净化技术除具有一般汽车尾气净化器具有的功能外,还有以下特点:

a、可降低发动机百公里耗油量;

b、可降低发动机噪音,运转平稳;

c、可提高发动机起始加速度;

d、在恶劣环境下,点火启动成功率达到100%

e、降低尾气中有机物及一氧化碳等有害物的排放量;

f、适用于任何型号的燃油发动机、发电机