DDBD低温等离子体恶臭异味治理技术

发布日期:2021-01-08 13:22
■  技术简介   
      
       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。
低温等离子体的产生途径很多,复旦大学环科所开发的低温等离子体工业废气专利处理技术采用的放电形式为双介质阻挡放电 (Dielectric Barrier Discharge,简称DBD),该技术已获国家专利六项 (ZL97242862.3;ZL97242752X;ZL97242751.1;ZL200610028018;ZL200720199129.5;ZL200520047909.9),并获上海市优秀发明二等奖,上海市科技进步三等奖,山东省淄博市科学技术进步奖一等奖。     
      介质阻挡放电是一种获得高气压下低温等离子体的放电方法,这种放电产生于两个电极之间。介质阻挡放电可以在0.1~10´105Pa的气压下进行,具有辉光放电的大空间均匀放电和电晕放电的高气压运行的特点。整个放电是由许多在空间和时间上随机分布的微放电构成,这些微放电的持续时间很短,一般在10ns量级。介质层对此类放电有两个主要作用:一是限制微放电中带电粒子的运动,使微放电成为一个个短促的脉冲;二是让微放电均匀稳定地分布在整个面状电极之间,防止火花放电。介质阻挡放电由于电极不直接与放电气体发生接触,从而避免了电极的腐蚀问题.

■  技术作用原理   
      
       低温等离子是通过双介质阻挡放电,介质阻挡放电过程中,电子从电场中获得能量形成高能电子(氧化能力最高可达11.7eV),可氧化绝大部分废气成分,高能电子直接轰击废气中的污染物分子、水分子、氧气分子等,使其分子键断裂,转变为CO2、H2O、N2、OH-,O,O3及小分子物质。由于污染物质的分子较大,极易成为靶分子基团,该过程中大量的污染物分子被分解。高能电子的直接轰击在等离子反应整个过程中,起到了99%以上的作用,副反应是新生态氧、臭氧及羟基等部分小分子高能活性基团,一系列的复杂的物理化学反应,完成深度氧化,使之彻底分解、裂解,最终转化为CO2、H2O、N2等无害化物质,该过程在整个反应过程中约占1%。
低温等离子裂解氧化中能量的传递大致如下:


从以上反应过程可以看出,电子先从电场获得能量,通过激发或电离将能量转移到污染物分子中去,那些获得能量的污染物分子被激发,同时有部分分子被电离,从而成为活性基团。然后这些活性基团与氧气、活性基团与活性基团之间相互碰撞后生成稳定产物和热。
双介质阻挡放电低温等离子裂解氧化设备特点:
  1. DDBD介质阻挡放电产生电子能量高,低温等离子高能电子密度大,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;
  2. DDBD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;
  3. 操作方便:低温等离子裂解氧化设备即开即停,随用随开,无需专人看管,如遇故障自动停机报警;
  4. 能耗低:低温等离子裂解氧化空气净化,运行费用低廉;
  5. 运行环境要求低:在-10℃~80℃的环境内均可正常运转;
  6. 设备使用寿命长:本设备抗氧化性强,在酸性气体中耐腐蚀。使用寿命15年以上。
  7. 采用防腐蚀材料,电极与废气不直接接触,根本上解决了设备腐蚀问题。


             
图为DBDD等离子体双介质阻挡放电示意图

        
               
图为设备实物图


图为工程项目设备安装图


 
图为工程项目设备安装图
     

■  生态环境部-先进污染防治技术公示   

   








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