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应城低温等离子体废气处理设备

产品时间:2020-11-02

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简要描述:

应城低温等离子体废气处理设备
等离子体处理有机废气的典型工艺有脉冲电晕放电(PCR)治理技术、填充床式反应器(FPR)治理工艺、沿面放电和介质阻挡放电(DBD)治理工艺。工艺技术的核心是利用放电区域内产生的高能密度流光等离子体处理VOCs气体。

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应城低温等离子体废气处理设备

一、废气处理工艺:

早期Van Veldhuizen、Penetrant等研究认为这四种工艺在相同实验条件下处理废气时具有几乎相同的效果。但近年来的研究发现,对于不同的VOCs气体,这几种放电方式的净化效率各有不同。Kim与 Futamura研究认为:在干燥条件下处理苯时,填充床式反应器(FPR)的治理效率当有水蒸气存在时,脉冲电晕放电技术治理效率。不同的废气处理技术都具备各自的技术特点。介质阻挡放电技术的优势是可以增加介质与气体间的接触面积,增加自由基的生成效率,但缺点是接触面间产生很大的场强,压降较大,不能满足大风量工业有机废气处理。高功率脉冲电晕工艺可在反应器内建立起较大的等离子区域,在保证反应器内流光横贯高低压极的情况下,单个反应器的直径通常可达30~35cm,可有效降低反应器的压降;并联多个反应器可提高处理风量,从而提高对大风量工业废气处理的适应性。但是由于反应器尺寸过大,对于有机废气的治理效率不高。近年来,利用等离子体技术与其他工艺技术联合治理VOCs成为该技术应用的新趋势。相关的工艺技术应用简介如下。

1.介质阻挡工艺

Anderson等采用介质阻挡反应器降解Ar/O背景气下的苯乙烯,结果表明较高的反应器温度有利于苯乙烯的氧化反应。 Tanthapanichakoon等研究的直流电晕反应器处理苯乙烯的情况表明在N背景下高湿度对处理效率有促进作用,而在空气背景下则是抑制作用。章旭明比较了苯乙烯在正、负直流电晕下的净化过程,实验结果说明正电压供电比负电压供电的氧自由基产额要大很多,在任何湿度下正电晕的能耗都要低得多,证明采用正电晕流光等离子体具有较好的处理效率。上述研究大多选用各自的反应器或电源在不同的环境背景中对苯乙烯的降解能耗做实验。由于实验条件的不同,很难对不同反应器或电源之间的处理效果作出一致的结论。

2.交直流叠加电源系统净化工艺

目前,应用于净化室内空气的等离子体废气的交直流叠加电源系统(AC/DC)处理装置,仅限于处理气量小于1000m/h的工业VOCs气体。唐海珏等人在国内首先研制了低温等离子体室内空气净化机,并应用在医院病房、医疗储藏室、办公楼、宾馆等场所。Mizuno等也开发了等离子体(气速为2.5m/s)结合TiO光催化剂的室内污染控制技术,使细颗粒物的收集效率达到70%,甲醛去除率大于30%,臭氧的排放量小于0.1μL/L,系统压降仅为1mmHO(lmmHO=9.80665Fa)。目前,在工业化废气治理过程中使用交直流叠加电源系统净化工艺还需克服两大技术困难:①研究开发更大规模的易于发生流光放电的电源,并降低一次投入成本;②二次污染问题,其中包括高效收集在降解过程中产生的气相副产物(有机中间产物、O)及固相副产物(气溶胶)。因此,该技术还有待于进一步放大试验。

3.等离子体-催化剂协同工艺

在实际应用中,采用单一的等离子体技术净化VOCs气体存在能耗高和副产物难以控制的问题,而单独采用催化氧化/还原技术又存在催化剂处理能力、催化剂使用浓度等条件的限制。将二者相结合,既可降低处理成本,又可以延长催化剂的使用寿命和提高净化能力。相关的研究已发现等离子体催化技术可产生协同效果,能耗仅是单独使用催化剂能耗的五分之一。有研究利用等离子体协同Ag/TiO催化剂填充反应器,研究其对苯及苯的衍生物净化效果。发现其净化效率明显提高,且有机副产物的生成量明显降低。在对苯的衍生物处理过程中,发现净化效率不再受气体停留时间的影响,仅与等离子体的能量密度有关;催化反应器中气体动力学规律从均相反应一级动力学关系向非均相反应的零级动力学关系转变,另有研究发现,在单独使用AlO催化剂时,苯和甲苯的净化效率分别为5%和24%,而采用等离子体协同AlO催化剂时的净化效率可分别提高到52%和65%,说明等离子体-催化技术可以有效净化VOCs气体。

等离子体催化技术采用的反应器可以分为一段式和两段式两种,两种反应器的结构与净化机制各不相同。

在一段式等离子体催化反应器中,产生等离子体的电极位于外侧,催化剂置于两个电极之间。当电极放电时,等离子体在催化剂表面及内部孔隙结构中生成。通过改变电极的放电形式可以控制催化剂中等离子体的生成位置与传播方式。而催化剂表面的物理化学性质,如比表面积、表面金属含量等因素又可以影响等离子体放电的区域大小和强度。因此,在利用一段式等离子体催化反应器净化VOCs气体时,选择具备特定物理化学性质的催化剂,同时控制电极的放电方式及强度对于提升VOCs气体的净化效率至关重要。一段式反应器协同作用明显,有较高的净化效率,是一种较为理想的工业废气治理技术,但一段式反应器催化剂失活问题较为突出,寿命较短。

相较一段式等离子体催化反应器,两段式等离子体催化反应器一般采用先等离子体后催化的方式,结构相对比较简单,VOCs气体先通过等离子体技术进行净化,残余气体及产生的副产物共同进入催化装置,进行氧化还原反应。净化机理相对比较单一。常用的催化剂有重金属、过渡金属、γ-AlO、SiO、TiO等物质及其所组成的复合催化剂。在两段式体系中,催化剂的使用寿命较长,适用于室内空气净化,但催化剂段的温度影响较为明显,较低的反应温度下,CO的选择性较差,副产物较多,温度过高会导致催化剂失活。

4.等离子体吸附吸收联用工艺Yan等采用线筒式电晕放电净化含硫恶臭气体,研究结果表明:在仅采用电晕放电净化该气体时,以HS的净化效率作为标准,当HS气体净化到90%时,电流放电的能量密度为10.8J/L,当在该系统中加人活性炭吸附装置后,该能量密度下降至4.0J/L。活性炭可以吸附经等离子体处理的残余废气及产生的副产物,使气态污染物在活性炭表面富集并引发二次化学反应,显著提高了净化效率,并降低了副产物的排出。黄立维等在线筒式反应器壁镀上Ca(OH)涂层,对卤代烃净化过程中产生的卤酸、NOx等副产物具有较好的吸收作用。此外,有机气体的氧化产物大多是醛或羧酸等液相溶解度相对较高的物质,采用等离子体与吸收剂相结合的方法是一种可行的净化处理工艺。有研究利用等离子体对甲苯进行氧化,将生成的副产物进行碱液原位吸收,使等离子过程产生的O、HO等活性物质进入到液相中,增大了反应常数,并进一步氧化副产物,提高了活性物质的利用效率和有机气体的净化效率。

应城低温等离子体废气处理设备

二、废气处理原理:

低温等离子体主要是由气体放电产生的。根据放电产生的机理,气体的压强范围、电源性质以及电极的几何形状、气体放电等离子体主要分为以下几种形式:(1)辉光放电;(2)电晕放电:(3)介质阻挡放电;(4)射频放电;(5)微波放电。由于对诸如气态污染物的治理,一般要求在常压下进行.而能在常压(105P左右)下产生低温等离子体的只有电晕放电和介质阻挡放电两种形式。

1辉光放电

辉光放电属于低气压放电(low pressured i-charge) 工作压力一般都低于10mbar, 其构造是在封闭的容器內放置两个平行的电极板,利用电子对中性原子和分子的激发,当粒子由激发态(excited state向基态(e round state转化时会以光的形式释放出能量.由于辉光放电受低气压的限制,工业应用难于连续化生产且应用成本高昂.因而无法广泛地在工业中应用。

2-2电晕放电

电晕放电是使用曲率半径很小的电极,如针状电极或细线状电极,并在电极上加高电压,由于电极的曲率.半径很小,而靠近电极区域的电场特别强,电子逸出阳极,发生非均匀放电,称为电晕放电。在大气污染物治理上,电晕放电法多用于烟道气脱硫和脱硝,也有用电晕放电法去除空气中挥发性有机气体、硫化氢、卤代烷烃、以及对印染废水脱色等。

3介质阻挡放电

介质阻挡放电产生于两个电极之间,其中至少一个电极上面覆盖有一层电介质。介质阻挡放电是一种兼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。由于其电极不直接与放电气体发生接触,从而避免了电极因参与反应而发生的腐蚀问题。又因其具有电子密度高和可在常压下运行的特点,所以介质阻挡放电具有大规模工业应用的可能性,介质阻挡放电还可应用于准分子紫外光源和环境中难降解物质的去除。

4射频低温等离子体放电

射频放电的电极通常安装在放电空间的外部,通过感应耦合产生等离子体.产生射频放电心的方式有电容耦合与电感耦合等两种方式.由于射频低温等离子的放电能量高、放电的范围大,现在已经在材料的表面处理和有毒废物清除和裂解中得到应用。

5滑动电弧放电

在两电极上施加高压使电极间流动的气体在电极窄处被击穿.一旦击穿发生电源就以中等电压提供足以产生强力电弧的大电流,电弧在电极的半椭圆形表面上膨胀,不断伸长直到不能维持为止.电弧熄灭后重新起弧,周而复始.其视觉观看滑动电弧放电等离子体就像火焰一般.滑动电弧放电产生的低温等离子体为脉冲喷射,但可以得到比较宽的喷射式低温等离子。

三、设备调试:使用低温等离子体设备的时候,大家一般都是按照操作流程进行使用的,但是还是有人多作方法有误,下面就来为您提供低温等离子体设备操作规程。
  1、要把低温等离子体设备放置在干燥,清洁和没有腐蚀性气体的环境中使用,并且不能发生剧烈的振动;在该设备的背面要留有足够的散热空间,以预防温度太高,损坏设备。
  2、要保证等离子体设备有良好的接地,以防止发生人身安全事故。
  3、在运行的时候,不能让低温等离子体设备空载运转,或者是在没有清洗液的状态下开机,开机之前,一定要按照说明书的要
  求,把清洗液倒入到清洗槽里面。
  4、清洗液不能有强酸或者是强碱的特性,并且如果没有采取安全的措施,也不能使用易燃的溶液。
  5、在清洗的过程中,一定要戴绝缘的手套,并且也不要把手指放入清洗液当中;被清洗的物品也不要和槽底接触,但是要弯曲侵泡在清洗液里面,可以把工件放入到的清洗框里。
  6、要注意低温等离子体设备连续工作的时间,不要超过八个小时,因为清洗液的温度也会随着工作时间的延长而升高的。
  7、如果等离子体设备有加热装置的话,在清洗结束后,要先把加热器关闭,待清洗液冷却后在进行放空。
  使用低温等离子体设备设备,不仅要按照操作规程进行使用,同时还需要按照使用时间定期进行维护保养,如果发现设备有故障情况,应当及时联系维修人员进行更正解决,做好维护处理。

四、设备维护保养:

低温等离子处理设备如何维护保养?

低温等离子处理设备/等离子清洗设备如何维护保养,总结一下的话可以说有三点,一是预防、二是技术的实际情况出发、三是从设备的时间开始。

1.从预防开始

为了防止设备的功能,精度降低到临界值的规定或降低故障率,根据事先的计划和维修活动的技术要求,称为设备的预防性维修。在国内外普遍采用的预防性维护方法是国家检查、维护和定期维护。 
2.从技术的实际情况出发 
等离子处理设备的状态检测技术的实际情况维护为基础的预防性维护方式,设备日常检查和定期检查发现技术状态,鉴于退化的程度和设备,在失败之前,及时的预防性维修,故障排除隐患,恢复设备精度的功能。 
国家检查和维修方式的主要优点是它能使设备保持良好的状态,充分利用零件的使用寿命。该方法可用于生产过程中需要维修的设备,以及在生产过程中需要修理的设备。 
3.从设备的时间开始

低温等离子处理设备做定期维护的是一种预防性维修的设备运行时间、设备定期保养的特点根据处理设备,使用规则事先确定类型的维修,维修间隔,维护内容和技术要求,等。维护日程可以安排在很长一段时间内根据时间表的处理设备开始。

现在,低温等离子体物理与应用已经是一个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。

等离子处理技术是指等离子态常被称为“物质第四态”,而另外三种物质状态则分别是固体、液体与气体。等离子为物质的独特状态,含有大量的带电粒子,其数量足以影响到带电粒子的电性与状态。

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