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等离子体技术是新型技术中的一种,现在把等离子体降解VOCs的原理、存在的问题及改进措施介绍如下:
】等离子体技术用于VOCs治理模式开始兴起,本文详细的介绍了低温等离子技术降解VOCs的原理,低温等离子体存在的问题,低温等离子体技术降解VOCs的改进措施。总体而言,等离子技术有望克服眼前的缺陷,在不久的将来投入大规模应用。
VOCs,也称挥发性有机物,已知的有300多种,包括非甲烷总烃、苯系物、挥发性卤代烃、醇类、醚类、脂类、酚类、脂肪酸(醛、酮)、小分子聚合物、可聚合物、硫醇类、胺类等。VOCs治理技术包括回收利用技术和销毁技术,其中传统技术有冷凝技术、吸附技术、吸收技术、热力焚烧法、催化燃烧法和生物降解法,新型技术包括膜分离技术、等离子体法、光解氧化法和光催化氧化法。
新型技术中,对高浓度、易回收、有回收价值的VOCs气体采用膜分离技术,但对于低浓度、没有回收价值的VOCs采用等离子体技术、光解氧化技术和光催化氧化技术将其分解为小分子、二氧化碳和水。等离子体技术是新型技术中的一种,现在把等离子体降解VOCs的原理、存在的问题及改进措施介绍如下:
在外加强电场作用下,通过放电介质,电子从电场获得能量产生高能电子;大量的被电子激发的携能电子不断地、快速地轰击、撕裂污染物分子,污染物分子在这样的条件下,发生电离、解离和激发等作用,从而成为活性基团;这些活性基团与分子或原子、活性基团与活性基团之间相互碰撞,会引起污染物分子发生一系列复杂的化学、物理反应;这些反应使较复杂的、长链的污染物大分子撕裂成为简单、安全的小分子物质,达到了转变有毒有害于人体健康的物质为低毒低害、低毒无害、无毒无害的安全物质,从而去除、降解污染物。能量传递过程如图1所示:
因其电离电子后平均产生的能量在10eV左右,在严控反应条件的前提下,能轻松实现速度很慢或难以发生反应的化学反应,并且反应速率非常高。低温等离子体技术在VOCs处理领域中慢慢的变成了了具极强优势的高新技术,并愈来愈普遍地得到市场应用,等离子体技术在国内外相关学科界也得到了广泛关注和高度认同。
1)VOCs浓度较高时,低温等离子体一般不宜作为独立的处理单元应用,需与其他处理单元联合使用,通常作为二级净化单元才能取得较好的处理效果;
2)废气的预处理不到位时,废气中的油雾或漆雾等颗粒物进入低温等离子体进化设施,沉积在电极或器壁上,积累到某些特定的程度后会引起设备着火;
3)有些化合物在低温等离子体环境中发生聚合反应,在电极或器壁沉积结焦,积累到某些特定的程度也会引起设备着火;
4)易产生火花放电,在高峰值电压下,反应器易产生火花放电,火花放电不仅增大电能消耗,而且破坏放电的正常进行,净化效率低,还存在危险性;
5)废气本身或处理系统积累的有机物浓度高,达到了被净化物质(或混合物)的爆炸极限值,电极放电时造成设备爆炸;
6)对于低温等离子体设备对设备部件的构型设计、制造精度、严密性等要求很高:如对电场频率、电压、高频的脉冲等参数,成套设备中如果其中的某个参数达不到要求,如电压电低、频率过高或过低等会对离子体的产生量造成非常大的影响,甚至会造成爆炸事件;
2017年6月30日天津市安全生产委员会发布了《市安委会办公室关于吸取事故教训开展环保治理设施专项安全检查的通知》,通知中提到:“对采用低温等离子等可能会产生点火能的工艺或设备设施处理易燃易爆挥发性有机物的,要立即停用,并全面进行安全风险评估,严防类似事故再次发生”。该通知发布后,引起了业界对低温等离子体技术处理有机废气和恶臭异味气体处理工程应用的广泛关注和争议。
低温等离子技术作为一种新型VOCs降解技术,虽然在废弃净化处理中存在一定的问题,但能够最终靠等离子体协同光催化降低废弃净化处理的安全风险隐患,并能够把其推向市场。
VanDurme报道了低温等离子体协同TiO2去除甲苯有效提升了能量利用率。在背景气为干空气,单位体积内的包含的能量为17J/L的条件下,等离子体反应器中加入15g的TiO2可以将甲苯的去除率从274%提高到822%。
藤岛昭报道了低温等离子体协同光催化显著地分解氨气,他们都以为:等离子体产生的高能基团、反应活性基团与TiO2表面有比较好的接触,有益于等离子体协同光催化,提高光催化降解效率。并能有实际效果的减少副产物的产物。
华钛高科利用原位合成技术在低温等离子体管表面涂覆、烧结得到具有纳米TiO2涂层的等离子体管,甲苯和乙酸乙酯的气体流经复合净化装置的离子体发生器放点区域,利用低温等离子体放电效应激发纳米TiO2的光催化活性,此时等离子体协同光催化对甲苯和乙酸乙酯具有协同处理效果,处理效率与等离子单独使用相比提高了20-50%,其中乙酸乙酯的降解更为显著。
另外,由于等离子体协同光催化的影响,大幅度的提升了VOCs的降解效率,等离子管的表面不会累积有机物,所以会大幅度的降低爆炸的危险。
TiO2涂层的自清洁效应是涂层的光催化和亲水性协同作用的结果。当低温等离子体发光时,TiO2表面具有自清洁效果,VOCs不会黏附到涂层的表面。TiO2表面超亲水性是由于其表面的结构变化:在紫外光的照射下,TiO2价带的电子被激发到了导带,电子和孔穴向TiO2表面迁移,在表明产生电子空穴对,电子与Ti4+反应,空穴则同薄膜表面的桥氧离子反应,分别生成Ti3+和氧空位,空气中的水分子与氧空位结合形成表面羟基,形成物理吸附水层,其表面就会有极强的亲水性,与水的接触角减小到5o以下,甚至水滴可以完全浸润二氧化钛薄膜表面,薄膜具有的这种性质称为超亲水性。TiO2涂层在不断进行光催化降解而除去VOCs,达到自清洁的效果。
对于含油雾或漆雾等颗粒物的VOCs,应配置过滤等适宜的预处理工艺,确保低温等离子体处理设备的安全性;对电极和器壁上的沉积物应及时进行清理维护;启动低温等离子体单元之前,需先启动风机吹扫处理系统,以防止放电火花引燃积聚的高浓度有机物等。
等离子体技术是一种新型技术,通过企业研发人员和工程人员的共同努力,克服目前存在的缺陷,一定将在不久的将来大规模应用到VOCs治理设备中。
2024 昌平区“京”彩答卷:达到或优于Ⅰ类的优良水体比例首次达到100%
2024年,昌平区细颗粒物(PM2.5)年均浓度为27.1微克/立方米,为历史最优。截至2024年,累计更新新能源出租车146辆、新能源货车99辆,新增新能源旅游客车80辆,引领经济社会绿色转型加速。2025年,昌平区将继续坚定不移地走生态优先绿色发展之路,持续深化“一微克”行动,0:1微克精抓细抠,系统深挖减排潜力,解决好人民群众身边突出的大气环境问题,持续推动空气质量改善。
化工行业高浓度有机废气深冷回收及催化氧化成套技术,其中深冷为冷凝法,催化氧化是将含有机化合物的废气,在较低温度下(220~400℃)利用催化剂作用将废气中有机物氧化为二氧化碳和水。项目实施后可回收大量物料用于工业生产,不仅减少了VOCs的排放、改善区域环境,而且帮企业创造了较高的经济效益,具备比较好的环境效益和社会效益。
非稳态排放VOCs废气转轮浓缩+RTO净化技术,工艺路线:含VOCs有机废气→多级滤袋式过滤器→沸石转轮吸附(交替轮换脱附)→蓄热式燃烧炉RTO→排气筒。招商局金陵船舶(江苏)有限公司涂装房VOCs治理项目中采用2台10000m/h风量的3床式RTO,实际使用热量538KW,如果采用直接从60℃加热到760℃,需热量5031KW,节能95%。
报告发布 《中国碳中和与清洁空气协同路径(2024)——减污降碳推动经济绿色发展》
《广东省空气质量持续改善行动方案》印发,要求到2025年,全省PM2.5年均浓度控制在22微克/立方米以下,基本消除重污染天气;主要大气污染物排放总量持续下降,完成国家下达的NOx和VOCs减排目标。广州和佛山市二氧化氮(NO₂)年均值控制在30微克/立方米以下,东莞和江门市NO₂年均值控制在26微克/立方米以下,其他地级以上市保持在现有浓度水平以下。方案自印发之日起执行,执行有效期为5年。
广州天河出台全省首个现代都市工业环保指引 提升高水平发展“含绿量”“含金量”
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