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雙介質(zhì)阻擋放電等離子裝置

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山東派力迪環(huán)保工程有限公司

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低溫等離子體是繼固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)之后的物質(zhì)第四態(tài)，當(dāng)外加電壓達(dá)到氣體的放電電壓時(shí)，氣體被擊穿，產(chǎn)生包括電子、各種離子、原子和自由基在內(nèi)的混合體。

詳細(xì)介紹

雙介質(zhì)阻擋放電等離子裝置

一、概述：

低溫等離子體是繼固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)之后的物質(zhì)第四態(tài)，當(dāng)外加電壓達(dá)到氣體的放電電壓時(shí)，氣體被擊穿，產(chǎn)生包括電子、各種離子、原子和自由基在內(nèi)的混合體。放電過(guò)程中雖然電子溫度很高，但重粒子溫度很低，整個(gè)體系呈現(xiàn)低溫狀態(tài)，所以也稱(chēng)為低溫等離子體。低溫等離子體降解污染物是利用這些高能電子、自由基等活性粒子和廢氣中的污染物作用，使污染物分子在極短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生分解，并發(fā)生后續(xù)的各種反應(yīng)以達(dá)到降解污染物的目的。

低溫等離子體的產(chǎn)生途徑很多，派力迪與復(fù)旦大學(xué)環(huán)科所開(kāi)發(fā)的低溫等離子體工業(yè)廢氣處理技術(shù)，采用的放電形式為雙介質(zhì)阻擋放電（Dielectric Barrier Discharge，簡(jiǎn)稱(chēng)DDBD），該技術(shù)已獲國(guó)家六項(xiàng) （ZL97242862.3;ZL97242752X；ZL97242751.1；ZL200610028018；ZL200720199129.5；ZL200520047909.9），已申請(qǐng)4項(xiàng)，并獲上海市優(yōu)秀發(fā)明選拔賽二等獎(jiǎng)，上海市科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，山東淄博市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

介質(zhì)阻擋放電是一種獲得高氣壓下低溫等離子體的放電方法，這種放電產(chǎn)生于兩個(gè)電極之間。介質(zhì)阻擋放電可以在0.1～10 105Pa的氣壓下進(jìn)行，具有輝光放電的大空間均勻放電和電暈放電的高氣壓運(yùn)行的特點(diǎn)。整個(gè)放電是由許多在空間和時(shí)間上隨機(jī)分布的微放電構(gòu)成，這些微放電的持續(xù)時(shí)間很短，一般在10ns量級(jí)。介質(zhì)層對(duì)此類(lèi)放電有兩個(gè)主要作用：一是限制微放電中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)，使微放電成為一個(gè)個(gè)短促的脈沖；二是讓微放電均勻穩(wěn)定地分布在整個(gè)面狀電極之間，防止火花放電。介質(zhì)阻擋放電由于電極不直接與放電氣體發(fā)生接觸，從而避免了電極的腐蝕問(wèn)題。

二、低溫等離子體凈化工業(yè)廢氣的工作原理：

介質(zhì)阻擋放電過(guò)程中，電子從電場(chǎng)中獲得能量，通過(guò)碰撞將能量轉(zhuǎn)化為污染物分子的內(nèi)能或動(dòng)能，這些獲得能量的分子被激發(fā)或發(fā)生電離形成活性基團(tuán)，同時(shí)空氣中的氧氣和水分在高能電子的作用下也可產(chǎn)生大量的新生態(tài)氫、臭氧和羥基氧等活性基團(tuán)，這些活性基團(tuán)相互碰撞后便引發(fā)了一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)反應(yīng)。從等離子體的活性基團(tuán)組成可以看出，等離子體內(nèi)部富含*化學(xué)活性的粒子，如電子、離子、自由基和激發(fā)態(tài)分子等。廢氣中的污染物質(zhì)與這些具有較高能量的活性基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，zui終轉(zhuǎn)化為CO2和H2O等物質(zhì)，從而達(dá)到凈化廢氣的目的。

從以上反應(yīng)過(guò)程可以看出，電子先從電場(chǎng)獲得能量，通過(guò)激發(fā)或電離將能量轉(zhuǎn)移到污染物分子中去，那些獲得能量的污染物分子被激發(fā)，同時(shí)有部分分子被電離，從而成為活性基團(tuán)。然后這些活性基團(tuán)與氧氣、活性基團(tuán)與活性基團(tuán)之間相互碰撞后生成穩(wěn)定產(chǎn)物和熱。

另外，高能電子也能被鹵素和氧氣等電子親和力較強(qiáng)的物質(zhì)俘獲，成為負(fù)離子。這類(lèi)負(fù)離子具有很好的化學(xué)活性，在化學(xué)反應(yīng)中起著重要的作用。

三、DDBD低溫等離子體技術(shù)特點(diǎn)：

DDBD低溫等離子體技術(shù)應(yīng)用于惡臭氣體治理，具有處理效果好，運(yùn)行費(fèi)用低廉、無(wú)二次污染、運(yùn)行穩(wěn)定、操作管理簡(jiǎn)便、即開(kāi)即用等優(yōu)點(diǎn)。

①DDBD介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生電子能量高，低溫等離子體密度大，達(dá)到常用等離子技術(shù)（電暈放電）的1500倍，幾乎可以和所有的惡臭氣體分子作用；

②DDBD技術(shù)反應(yīng)快，氣體通過(guò)反應(yīng)區(qū)的速度達(dá)到3-15米/秒，即達(dá)到很好的處理效果，其他技術(shù)氣體通過(guò)反應(yīng)區(qū)的速度0.01米/秒都很難達(dá)到DDBD的處理效果；

③氣體通過(guò)部分，全部采用陶瓷、石英、不銹鋼等防腐蝕材料，電極與廢氣不直接接觸，根本上解決了低溫等離子體技術(shù)設(shè)備腐蝕問(wèn)題；其他技術(shù)是氣體與電極直接接觸，電極在3個(gè)月或1年內(nèi)會(huì)造成嚴(yán)重腐蝕，即使通過(guò)的氣體沒(méi)有腐蝕性，自身所產(chǎn)生的臭氧也會(huì)把電極造成腐蝕；

④DDBD主機(jī)為成套工業(yè)廢氣處理裝置，前面配有DDBD塔，能有效去除廢氣中的粉塵和水分，操作簡(jiǎn)單；

⑤自動(dòng)化程度高，設(shè)備啟動(dòng)、停止十分迅速，隨用隨開(kāi)，對(duì)于部分化工生產(chǎn)的不連續(xù)性，可以在生產(chǎn)時(shí)開(kāi)啟，不生產(chǎn)的間隙停止運(yùn)行，大量的節(jié)約能源；

⑥運(yùn)行成本較低，比常用的蓄熱式燃燒爐RTO節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用5-8倍，每立方米氣量運(yùn)行費(fèi)用僅為0.3～0.9分錢(qián)，部分高濃度廢氣可以通過(guò)空氣稀釋后用DDBD技術(shù)處理；

⑦使用范圍廣闊，基本不受氣溫和污染物成分的影響，對(duì)惡臭異味的臭氣濃度有良好的分解作用，惡臭異味的去除率達(dá)80-98%，處理后的氣體臭氣濃度達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；

⑧DDBD技術(shù)處理工業(yè)廢氣技術(shù)不是水洗技術(shù)，是通過(guò)高能量等離子體對(duì)污染物的直接擊穿和直接轟擊，使分子鏈斷裂，并非污染物的轉(zhuǎn)移；

⑨重要特點(diǎn)：以非甲烷總烴為例，用色譜法檢測(cè)，非甲烷總烴去除率也許只有45%，但惡臭異味的去除率達(dá)93%。這是因?yàn)榉羌淄榭偀N經(jīng)過(guò)處理后，部分分子變成小分子，用色譜法檢測(cè)時(shí)，依然表現(xiàn)為非甲烷總烴；惡臭異味的去除率高，表明實(shí)際已經(jīng)分解了93%以上的污染物質(zhì)，因?yàn)榉纸夂蟮奈镔|(zhì)也有部分有異味；

⑩DDBD技術(shù)是真正的中國(guó)創(chuàng)造，歐美及亞洲國(guó)家正在引進(jìn)我國(guó)技術(shù)，解決二惡英污染問(wèn)題，DDBD技術(shù)對(duì)二惡英這個(gè)世界難題，已經(jīng)是成熟工藝，因?yàn)槎河㈩?lèi)物質(zhì)含有氯，多數(shù)是親電子基團(tuán)，更容易被電子轟擊。

四、應(yīng)用范圍：

該技術(shù)可廣泛應(yīng)用于石油化工、垃圾焚燒、制藥、食品、污水處理廠、涂料、皮革加工、感光材料、汽車(chē)制造等諸多行業(yè)有機(jī)廢氣的治理以及采用其它方法很難解決的廢氣的治理。