电子束法和脉冲电晕放电法处理VOC

电晕臭氧废气处理方案概述电晕臭氧废气处理是一种常见的废气治理技术，通过电晕放电技术将空气中的氧气转化为臭氧，从而达到净化空气的目的。

本文将介绍电晕臭氧废气处理方案的原理、设备和工作原理。

原理电晕臭氧废气处理方案基于电晕放电技术，通过生成臭氧分子和激发氧分子来对废气进行处理。

电晕是指在特定电场强度下，当电离空气分子中的电子与气体分子碰撞之后，产生一系列化学反应而释放出电子的现象。

通过封闭空间中的高电压电晕发生器，可以将空气中的氧气分子转化为臭氧分子来处理废气。

设备电晕臭氧废气处理方案的主要设备包括：1.电源控制装置：用于控制电晕发生器的电压、频率和电流，保证电晕的稳定工作。

2.电晕发生器：通过高电压电晕放电，将氧气分子转化为臭氧分子。

3.净化装置：用于去除废气中的有害物质和气味，保证废气处理效果。

4.控制系统：用于监测和控制电晕臭氧废气处理方案的运行状态。

工作原理电晕臭氧废气处理方案的工作原理如下：1.电源控制装置对电晕发生器施加高电压，形成电晕放电区域。

2.废气通过净化装置进入电晕放电区域，被暴露在电晕放电的环境中。

3.在电晕放电的作用下，氧气分子发生电离和激发，产生臭氧分子。

4.生成的臭氧分子与废气中的有害物质发生化学反应，将其分解为无害的化合物。

5.经过净化处理的废气排出，达到净化空气的目的。

应用领域电晕臭氧废气处理方案被广泛应用于以下领域：1.工业废气处理：电晕臭氧废气处理方案可以有效去除工业废气中的有害物质和异味，保护环境和人体健康。

2.家庭空气净化：电晕臭氧废气处理方案可以用于家庭空气净化器，去除室内空气中的异味和有害物质。

3.商业场所净化：电晕臭氧废气处理方案可用于商业场所，如办公室、酒店、医院等，提供干净和健康的室内空气。

4.汽车内部净化：电晕臭氧废气处理方案可用于汽车内部空气净化，去除异味和有害物质。

优点和注意事项电晕臭氧废气处理方案具有以下优点：1.高效净化效果：电晕放电可以将氧气转化为臭氧，在化学反应中能够快速分解有害物质，达到高效净化效果。

等离子体技术在各行业中的应用摘要：随着科技的进步，等离子体技术得到了飞速的发展，同时也在各行业中得到了广泛的应用，且变得越来越重要。

本文对等离子体技术在各行各业中的应用进行了简要阐述，同时对一些应用中的存在的问题进行阐述和给出一些合理化建议。

关键词：等离子体；应用1 引言等离子体是物质的第四态，在等离子体空间里含有丰富的离子、电子、光子、激发态的原子、分子及自由基等极活泼的反应性物种。

自20世纪70年代初以来,人们基于对等离子体中各种粒子化学活性的控制和利用，深入地探索物质在等离子体态进行化学反应的特征和规律性。

同时在化学合成、薄膜制备、表面处理、军事科学、精细化学品加工及环境污染治理等诸多领域，在原有工艺技术基础上巧妙而有效地引入等离子体技术，促成了一系列工艺革新和巨大的技术进步。

1.1等离子体定义等离子体(Plasma)是物质的一种部分电离的状态，是气体在加热或强电磁场作用下电离而产生的，主要由电子、离子、原子、分子、活性自由基及射线等组成。

被称为继“固、液、气”三态以外的新的物质聚集态，即物质第四态，因其中的正电荷总数和负电荷总数在数值上总是相等的故称其为等离子体[1]。

宇宙中99．9％的物质处于等离子体状态。

对于自然界中的等离子体有太阳、电离层、极光、雷电以及满天星斗等。

在人工生成等离子体的方法中，气体放电法比加热法更加简便高效，诸如荧光灯、霓虹灯、电弧焊等等。

图1.1给出了主要类型的等离子体的密度和温度的数值。

从密度为106个粒子/m3稀薄星际等离子体到密度为1025个粒子/m3的电弧放电等离子体，跨越近20个数量级。

其温度范围则从100K的低温到超高温核聚变等离子体的108～109K[2]。

1.1 各种等离子体的密度和温度1.2等离子体的分类等离子体可分为热力学平衡状态等离子体和非热力学平衡状态等离子体。

当电子温度Te与离子温度Ti及中性粒子温度Tn接近相等时，等离子体处于热力学平衡状态，称之为平衡等离子体(equilibrium plasma)或者热等离子体(thermal plasma)。

实验五 脉冲电晕放电处理VOC废气一、实验目的脉冲放电等离子体是近年来发展起来的废气净化新技术，通过本实验应达到以下目的： 1．了解产生脉冲放电的基本电路和主要元器件；2．了解脉冲放电等离子体净化气体污染物的基本原理；3．考察不同的放电参数和操作条件对乙醇去除率的影响；二、实验原理所谓的等离子体就是指发生了一定程度电离的气体，其中含有离子、电子、激发态原子或分子、自由基等物种，由于在一定的空间范围内气体中的正、负电荷相等，故称之为等离子体。

非平衡等离子体则是指等离子体气氛内，电子的能量（或温度）很高，而其它质量较大的粒子则温度较低（接近于常温），系统内各粒子间的能量分布远未达到平衡。

由于非平衡等离子体空间内只激活一小部分气体分子或原子，故总体上看，整个气体基本不受其影响，可维持较低温度，能量消耗保持在最低限度。

产生等离子体的方法很多，其中脉冲电晕放电是最有效的方法之一。

该技术特点是：采用窄脉冲高压电源供能，脉冲电压的上升前沿极陡（上升时间为几十至几百纳秒），峰宽也窄（几微秒以内），在极短的脉冲时间内，电子被加速成为高能电子，其它质量较大的离子由于惯性大在脉冲瞬间内来不及被加速而基本保持静止。

因此，放电所提供的能量大多用于产生高能电子，能量效率较高。

放电作用下的自由基产生的部分途径：1) 电子与氧分子作用：e + O2→ O⋅ + O⋅ + e (6-1)O2+ e →O-2 (6-2) 2）若空气中有水蒸汽存在，电子作用下还会发生如下反应：e + H2O → H2O+ + 2e (6-3)e + H2O → H⋅+ OH⋅ + e (6-4)e + H2O → H2O- (6-5)以上产生的O⋅ 、OH⋅等自由基具有较高的反应活性，很容易与乙醇或有机物分子反应，将其氧化分解，从而达到有机废气净化的目的。

三、实验装置、流程仪器设备和试剂(一)实验装置、流程实验装置流程如图1所示。

可分为四部分：配气系统、高压电源、电晕反应器及分析测试。

一. 发酵废气处理技术及现状 (3)1. 吸收技术 (3)2. 吸附技术 (3)3. 催化燃烧技术 (4)4. 冷凝技术 (4)5. 膜分离技术 (5)6. 生物降解技术 (5)7. 光催化氧化技术 (5)8. 臭氧分解技术 (5)9. 等离子体法 (6)10. 常用VOCs净化技术比较 (6)二．处理技术 (7)2.1 吸附技术 (7)2.1.1 吸附剂的选择 (7)（1）活性炭 (8)（2）活性炭纤维 (8)（3）硅胶 (9)（4）沸石分子筛 (9)（5）膨润土 (11)2.1.2 活性炭吸附工艺 (12)2.2 催化燃烧技术 (14)2.2.1 催化剂的选择 (14)（1）载体 (14)（2）涂层 (15)（3）活性组分 (15)2.1.2 催化燃烧系统 (17)2.1.3 催化燃烧催化剂评价体系 (18)2.1.4 催化燃烧法特点 (19)2.3 吸附+催化燃烧技术 (19)2.4 低温等离子技术 (21)2.4.1 介质阻挡放电 (22)2.4.2 电晕放电 (23)（1）直流电晕放电法 (23)（2）交流电晕放电法 (23)（3）脉冲电晕放电法 (23)2.4.3 工业化应用存在的问题： (25)低温等离子体与静电吸附耦合 (26)2.5 光催化氧化技术 (26)2.5.1 光催化机理与催化工艺 (26)2.5.2 光催化剂 (28)2.5.3 光催化氧化的特点 (29)2.6 低温等离子+光催化氧化技术 (29)2.7 膜分离技术 (31)2.7.1 膜分离工艺 (31)2.7.2 分离膜材料 (32)2.8 吸收技术 (33)2.9 冷凝技术 (34)附 (35)1 活性炭的吸附 (35)1.1 活性炭吸脱附过程的影响因素 (35)1.2 活性炭的吸附特点 (36)2 活性炭的脱附再生 (37)2.1 热再生法 (37)2.1.1 水蒸气脱附法 (38)2.1.2 热空气再生法 (38)2.1.3微波加热 (39)2.1.4远红外线加热 (39)2.1.5直接通电加热 (39)2.2 微波/超声波再生法 (40)2.3 溶剂置换法 (40)2.3.1 药剂洗脱 (40)2.3.2 超临界流体 (41)2.4 光催化再生法 (42)2.5 Fenton再生法 (43)2.6 电化学再生法 (43)2.7 催化湿式氧化再生法 (44)废水处理脱附再生装置 (44)（1）多层式 (44)（2）回转式 (45)（3）流化床式 (46)（4）移动床式 (47)结语 (48)3 活性炭及部分抗生素发酵废气资料 (49)3.1 按活性炭的形状分类 (49)3.2 按材质分类 (49)3.3 按活性炭的机能分类 (50)3.4 活性炭技术指标 (50)3.4 影响粒状活性炭应用的主要性质 (51)3.5 常用的各种溶剂回收用吸附剂的性质 (51)3.6 活性炭对各种有机物质和无机气体的吸附容量 (53)3.7 不适合使用活性炭吸附处理的VOCs (54)3.8 气相吸附用活性炭 (54)3.8.1 煤质柱状活性炭 (55)煤质活性炭的原料及其对活性炭最终性能的影响 (55)煤质柱状活性炭价格 (56)3.9 抗生素类发酵废气 (57)发酵废气处理技术随着现代生物技术迅猛发展，生物发酵制品已成为投资最活跃、发展最快的产业之一。

烟气污染治理电晕法处理易挥发性有机物(VOCs)的实验研究李 坚 马广大(西安建筑科技大学环境工程系,西安710055)摘要 叙述了电晕法处理易挥发性有机物(VOCs)的实验研究。

从实验中得出V OCs去除率与电场强度和空管速度的关系。

对比了有填料与无填料时线 管式反应器处理V OCs的效果。

关键词 电晕 处理 易挥发性有机物1 引言随着人们环境保护意识的提高,易挥发性有机物(Volatile Organic Compounds,以VOCs表示)对环境的危害越来越受到重视。

易挥发性有机物是指在室温下蒸气压大于70 91Pa,且在空气中的沸点在260 以下的有机液体和固体。

这些有机物大多是一个分子中碳原子的个数少于12的化合物。

它们已经被视为继粉尘之后的第二大类量大面广的大气污染物。

除了化工企业产生的大散发源之外,还有人类日常生活中随处可见的小污染源,如油漆、涂料、地板腊和指甲油等。

人们已经逐渐认识到它们对人类健康的危害。

1990年美国清洁空气法!修正案列举了189种有毒有害物质,其中大部分是VOCs。

对有机气体处理方法有吸收、吸附和燃烧。

但这些方法在技术上或经济上都存在一定的缺陷,特别是对大气量低浓度的有机废气,这些方法所表现出的缺陷就更加明显了。

这就需要寻求新的处理方法,并且在技术上和在经济上都可行。

2 理论分析电晕放电是指在非均匀电场中,在较高的电场强度下,气体产生∀电子雪崩#,出现大量的自由电子,这些电子在电场力的作用下做加速运动并获得能量。

当这些电子具有的能量与C H、C C或C C键的键能相同或相近时,就可以打破这些键,从而破坏有机物的结构。

电晕放电可以产生以臭氧为代表的具有强氧化能力的物质,可以氧化有机物。

所以电晕法处理VOCs,理论上是上述两种机理共同作用的结果。

电晕放电的强度将决定对VOCs处理的效果。

普通的电晕放电强度对处理VOCs的效果并不是很理想。

当在电晕反应器中加入某种具有高介电常数的小颗粒物质时,这种物质在较高的电场强度下可以被极化,由于这些物质颗粒非常小,在其尖端处聚集了大量的电荷,当这些电荷聚集到一定数量时,在其尖端处就可以产生电晕放电,电场强度越大,放电点越多,放电强度就越强。

低温等离子体废气处理随着全球经济的发展，环境污染问题日益突出，各种类型的环境污染层出不穷，严重危及了人类的健康与生存。

为了人类自身的安危，治理环境问题迫在眉睫。

近年，全球涌现出许多治理环境问题的高新技术，如超声波、光催化氧化、低温等离子体、反渗透等，其中低温等离子体作为一种高效、低能耗、处理量大、操作简单的环保新技术来处理有毒及难降解物质，是近来研究的热点。

低温等离子体技术应用范围广，气体的流速和浓度对于气态污染物治理技术应用来说是两个非常重要的因素。

生物过滤和燃烧技术能应用于较高浓度范围，但却受气体的流速所限；电子束照射技术仅有一非常窄的气体流速范围。

而低温等离子体技术对气体的流速和浓度都有一个很宽的应用范围，其应用广泛不言而喻。

等离子体技术工艺简单，吸附法要考虑吸附剂的定期更换，脱附时还有可能造成二次污染；燃烧法需要很高的操作温度；联合催化法中，催化剂存在选择性，某些条件(如温度过高)会造成催化剂失活，光催化法只能利用紫外光等；生物法要严格控制pH值、温度和湿度等条件，以适合微生物的生长。

而低温等离子体技术则较好的克服了以上技术的不足，反应条件为常温常压，反应器结构简单，并可同时消除混合污染物(有些情况还具有协同作用)，不会产生二次污染等。

就经济可行性来说，低温等离子体反应装置本身系统构成就单一紧凑，在运行费用方面，微观来讲，因放电过程只提高电子温度而离子温度基本保持不变，这样反应体系就得以保持低温，所以不仅能量利用率高，而且使设备维护费用也很低。

低温等离子体技术在气态污染物治理方面优势显著。

其基本原理是在电场的加速作用下，产生高能电子，当电子平均能量超过目标治理物分子化学键能时，分子键断裂，达到消除气态污染物的目的。

1980年代，日本东京大学S．Masuda 教授提出的高压脉冲电晕放电法是常温常压下得到低温等离子体的最简单、最有效的方法。

它已成为目前的研究前沿，也正越来越多的用于气态污染物的治理。

技术介绍—低温等离子体低温等离子体是继固态、液态、气态之后的物质的第四态，当外加电压达到气体的着火电压时，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分解污染物的目的。

“QHDD-II”低温等离子体工业废气处理成套设备和技术作为一种新型的气态污染物的治理技术是一个集物理学、化学、生物学和环境科学于一体的交叉综合性电子化学技术，由于能很容易使污染物分子高效分解且处理能耗低等特点，是目前国内外大气污染治理中最富有前景、最行之有效的技术方法之一，其使用和推广前景广阔，为工业领域V0C类有机废气及恶臭气体的治理开辟了一条新的思路。

低温等离子体废气处理技术与其他废气治理方法优缺点对比表1-2几种废气处理工艺的适用范围及优缺点工艺名称原理适用范围优点缺点掩蔽法采用更强烈的芳香气味与臭气掺和，以掩蔽臭气，使之能被人接收适用于需立即、暂时地消除低浓度恶臭气体影响地场合，恶臭强度左右，无组织排放源可尽快消除恶臭影响，灵活性大，费用低恶臭成分并没有被去除，麻痹了对原有污染物的感知热力燃烧法在高温下恶臭物质与燃料气充分混和，实现完全燃烧适用于处理高浓度、小气量的可燃性气体净化效率高，恶臭物质被彻底氧化分解设备易腐蚀，消耗燃料，处理成本高，易形成二次污染，催化剂中毒催化燃烧法水吸收法利用臭气中某些物质易溶于水的特性，使臭气成分直接与水接触，从而溶解于水达到脱臭目的水溶性、有组织排放源的恶臭气体工艺简单，管理方便，设备运转费用低产生二次污染，需对洗涤液进行处理；净化效率低，应与其他技术联合使用，对水溶性差的物质等处理效果差药液吸收法利用臭气中某些物质和药液产生化学反应的特性，去除某些臭气成分适用于处理大气量、高中浓度的臭气能够有针对性处理某些臭气成分，工艺较成熟净化效率不高，消耗吸收剂，易形成而二次污染吸附法利用吸附剂的吸附功能使恶臭物质由气相转移至固相适用于处理低浓度,高净化要求的恶臭气体净化效率很高，可以处理多组分恶臭气体吸附剂费用昂贵,再生较困难,要求待处理的恶臭气体有较低的温度和含尘量生物滤池恶臭气体经过除尘增湿或降温等预处理工艺后，从滤床底部由下向上穿过由滤料组成的滤床，恶臭气体由气相转移至水一微生物混和相，通过固着于滤料上的微生物代谢作用而被分解掉目前研究最多，工艺最成熟，在实际中也最常用的生物脱臭方法，又可细分为土壤脱臭法、堆肥脱臭法、泥炭脱臭法等。