低温等离子体(介质阻挡放电)

低温等离子摘要：对低温等离子体技术和溶液协同技术的原理和基本结构进行了探讨。

并对低温等离子体技术进行改进，提出了新型的尾气处理装置，介质阻挡放电低温等离子体-溶液协同装置。

对低温等离子体技术加以优化，加装溶液协同装置。

研究表明，该装置可以有效提高发动机尾气颗粒物、碳氢化合物和氮氧化物的净化效率，且具有广泛的应用前景。

关键词：低温等离子体；溶液协同；介质阻挡放电；尾气处理技术the research of the no-thermal plasma-solution collaborative technologyguo wei-wei，jiang guo-heabstract： this paper were discussed the principle and basic structure of the non-thermal plasma technology and solution synergy technology. i have designed the new type of gas treatment device after improved the non-thermal plasma technology， the non-thermal plasma of dielectric barrier discharge with the solution synergy device. i have optimized the non-thermal plasma technology， added solution synergy device. research shows， this device can purified effectively the engine exhaust particles， hydrocarbons and nox， and hasa properly prospect of application.key words： non-thermal plasma； solution collaborative technology； dielectric barrier discharge； emission aftertreatment1.前言：大气环境污染对人类健康及环境的影响日益严重，对内燃机排放的限制也日益严格，限制和治理柴油机尾气污染已经成为十分紧迫的任务。

介阻挡放电dbd等离子体质介阻挡放电（Dielectric Barrier Discharge，简称DBD）等离子体是一种通过在介质中引入电场，产生非热等离子体的技术。

DBD等离子体在材料科学中具有广泛的应用，包括表面改性、材料合成、光催化等方面。

本文将深入探讨DBD等离子体的基本原理、特性及其在材料科学中的应用。

一、DBD等离子体的基本原理电场作用：DBD等离子体是通过在介质中施加交变电场来产生的。

介质可以是气体、液体或固体，当介质处于电场中时，电子被加速并与原子、分子碰撞，形成等离子体。

介质屏障：DBD中的介质通常被设计成一个屏障，以防止气体放电在整个空间中扩散。

这种屏障可以是绝缘体、氧化物薄膜等，通过合理设计可以控制放电的形态和位置。

非热等离子体：与热等离子体不同，DBD等离子体通常是非热等离子体，即在产生等离子体的过程中，温度升高较小。

这使得DBD等离子体在许多材料处理过程中更为适用，尤其是对于对温度敏感的材料。

二、DBD等离子体的特性选择性激发：DBD等离子体可以实现对特定化合物的选择性激发。

通过合理选择介质和施加电场条件，可以实现对特定分子的激发，有助于实现一些特殊材料的合成和改性。

低温等离子体：由于DBD等离子体通常是非热等离子体，产生的温升相对较小，使其适用于对温度敏感的材料。

这也为材料表面处理提供了更多的选择。

局部处理：DBD等离子体产生的放电可以被定向和局部化，这为在材料表面进行局部处理提供了便利。

可以通过控制电场和介质屏障来实现对特定区域的处理。

三、DBD等离子体在材料科学中的应用表面改性：DBD等离子体广泛用于材料表面改性，包括表面活性改善、功能化处理等。

通过调控等离子体对表面的影响，改善了材料的性能和功能。

材料合成：DBD等离子体被应用于一些新材料的合成过程，例如纳米颗粒、薄膜等。

通过控制等离子体条件，可以实现对材料结构的精确调控。

光催化：DBD等离子体在光催化领域有着重要的应用。

VOCs治理专业培训考核试卷（低温等离子体工艺）考试用时1小时部门姓名：得分：一、填空题（每空2分，共40分）1、等离子按照表观温度可分为低温等离子体和高温等离子体23整个体系呈现低温状态，所以称为低温等离子体。

4、低温等离子体又称非平衡态等离子体，通常分为：由微波放电，介质阻挡放电，电晕放电，辉光放电等产生，在废气治理中常用的放电形式有、。

5、介质阻挡放电的结构一般包含交流高压电源、高压电极、接地电极、介质。

电晕放电的电极形式一般有线筒式、蜂窝式6、介质阻挡放电的介质材质一般是石英玻璃78、当给气体施加电场，气体在电场提供的能量下会有气态转变为等由基等活性粒子。

9、市场上低温等离子工艺设备，放电形式以电晕放电为主、10000m3/h风量平均电耗是2-3KW，10000m3/h风量设备（碳钢材质）市场价为10000元左右。

二、判断题（正确的打√错位的打X，每题2分，共20分）1、注入式低温等离子体电极一般不会与废气直接接触。

（）2、注入式低温等离子体废气处理效率比其他形式的等离子高。

（）3、低温等离子体在废气湿度较大时依然可以正常运行。

（）4、介质阻挡放电和电晕放电均不会出现爬电、等现象。

（）5、介质阻挡放电形式的等离子对废气的处理效率要高于电晕放电形式的等离子很多。

（）6、低温等离子工艺已被部分地方环保部门明令禁止不准使用。

（）7、低温等离子技术对恶臭气体的处理效率较高。

（）8、低温等离子技术处理VOCs时会产生二次污染。

（）9、介质阻挡放电形式的低温等离子技术因其放电形式的特殊，不需要考虑废气中可燃气体的浓度。

（）10、低温等离子设备在工作状态下会产生大量臭氧。

（）三、问答题（40分）1.低温等离子技术中，设备使用较长时间导致内壁上附着一些物质，这种情况是否会引起燃烧？请说明理由（10分）2、介质阻挡放电和电晕放电在处理效率、耗电量、设备造价安全性方面的区别是什么？请分点论述。

（12分）3、低温等离子体技术在处理废气过程中由哪些优点，有哪些缺点？请至少列出3项优点3项缺点（18分）。

PLD—DBD低温等离子处理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着火电压时，气体分了被击穿，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。

等离子除臭——低温等离子体专利技术PLD—DBD低温等离子体(介质阻挡放电)废气治理装置简介PLD—DBD低温等离子体(介质阻挡放电)废气治理装置是派力迪环保工程有限公司与复旦大学共同研制开发的工业废气净化技术产品，采用的放电形式为双介质阻挡放电(dielectric Barrier discharge，简称DBD)。

该产品拥有国家独立知识产权，并获得十余项国家发明专利，在工业化应用方面，走在了其他国家前面，领先于世界先进水平，属于真正的中国创造。

上海化纤一厂利用等离子方法处理废气装置，处理量：8000Nm3/h 流速：10m/s 电耗：0.003KW/Nm3 H2S和CS2去除率＞95%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着火电压时，气体分了被击穿，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同的。

PLD—DBD低温等离子体处理恶臭气体的作用原理(已H2S和CS2为例)活性粒子的化学反应：CS2*＋CS2→2CS + S2CS2*＋O2→CS + SO2CS + O2→CO + SOnCS→(CS)n (聚合物)SO + O2→OSOOSO + OSOO→2SO2CO + O→CO2···其总的反应为：3CS2 + 8O2→CO2 +2CO + 6SO22H2S + 3O2→2H2O + 2SO2PLD—DBD低温等离子体技术的特点与目前国内常用的异味气体治理方法相比较本装置具有如下优点：- 技术高端，工艺简洁：开机后，即自行运转，受工况限制非常少，无需专人操作。

低温等离子体工作原理
拥有自主知识产权的DDBD技术采用双介质阻挡放电形式产生等离子体，所产生的密度是其他同类技术产生等离子体密度的1500倍，该技术是由派力迪公司与复旦大学共同研发成功的，用于工业恶臭、异味、有毒有害气体处理。

该技术可广泛应用于石油化工、垃圾焚烧、制药、食品、污水处理厂、涂料、皮革加工、感光材料、汽车制造等诸多行业有机废气的治理以及采用其它方法很难解决的废气的治理。

该技术的工作原理如下：
低温等离子体净化废气的工作原理图示：
介质阻挡放电过程中，电子从电场中获得能量，通过碰撞将能量转化为污染物分子的内能或动能，这些获得能量的分子被激发或发生电离形成活性基团，同时空气中的氧气和水分在高能电子的作用下也可产生大量的新生态氢、臭氧和羟基氧等活性基团，这些活性基团相互碰撞后便引发了一系列复杂的物理、化学反应。

从等离子体的活性基团组成可以看出，等离子体内部富含极高化学活性的粒子，如电子、离子、自由基和激发态分子等。

废气中的污染物质与这些具有较高能量的活性基团发生反应，最终转化为CO2和H2O等物质，从而达到净化废气的目的。

等离子体化学反应过程大致如下：
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。

另外，高能电子也能被卤素和氧气等电子亲和力较强的物质俘获，成为负离子。

这类负离子具有很好的化学活性，在化学反应中起着重要的作用。

环保知识点：浅谈废气处理——低温等离子体技术工艺的问题展开全文低温等离子工艺现场示意图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。

原理：低温等离子废气处理设备中的介质阻挡放电的过程中，等离子体内部产生富含极高化学活性的粒子，如电子、离子、臭氧和激发态分子等，理论上VOCs与这些具有较高能量的活性基团发生反应，部分会被裂解，最终转化为二氧化碳和水等物质，从而达到净化废气的目的。

一般国内生产的运用低温等离子体技术的治污设备，其制造公司对设备的除污参数的描述，基本上都会提到设备的除污效率可达80%以上。

大量的低温等离子体设备仅可用于治理油烟污染，在实际处理工业VOCs过程中，这种低温等离子体技术设备对VOCs的降解基本无效和会生成污染副产物，其降解效率较低，并且VOCs的易燃性令低温等离子体技术设备的安全性也备受关注。

1、爆炸事故发生几率高2016年11月10日，天津市武清区南蔡村镇天津摩德运动器材公司，发生一起因环保除尘装置内金属粉尘受潮发热而引发的粉尘燃爆事故，造成1人死亡，12人受伤。

2017年6月20日，天津市静海区福明树脂有限公司在委托天津津荣煜环保科技有限公司安装调试环保设备过程中，发生一起爆炸事故，造成环保设备安装调试人员2人当场死亡、2人受伤。

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》（津安办〔2017〕32号）（以下简称通知），通知中提到：“对采用‘低温等离子’等可能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，或采用湿法除尘处理铝、镁等金属涉爆粉尘的环保设施，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”。

低温等离子废气处理设备易产生火花放电，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。

dbd介质阻挡放电特点
DBD（Dielectric Barrier Discharge，介质阻挡放电）是一种在两个电极之间的介质中发生的非平衡等离子体放电现象。

以下是DBD放电的特点：
1. 高压激励：DBD放电通常需要较高的电压才能启动，一般在几千伏至数十千伏的范围内。

2. 非热等离子体：DBD放电产生的等离子体温度相对较低，通常在室温附近，因此被称为非热等离子体。

这使得DBD放电可以应用于对敏感材料和生物组织的处理。

3. 空气介质：DBD放电最常用的介质是空气，但也可以使用其他气体或液体作为介质。

空气介质具有广泛的应用领域，如空气净化、杀菌消毒等。

4. 低电流：DBD放电时，电流通常较低，一般在微安至毫安的范围内。

这种低电流特性使得DBD放电具有较低的能耗。

5. 非连续放电：DBD放电是一种非连续的放电形式，即电流在周期性的激励下产生脉冲放电。

这种脉冲放电特性使得DBD放电可以用于一些需要脉冲能量输入的应用。

6. 电晕放电：DBD放电属于电晕放电的一种形式，即通过介质中的电晕区域进行电荷传输和等离子体产生。

这种电晕放电特点使得DBD放电具有较高的电荷密度和较强的局部化效应。

综上所述，DBD放电具有高压激励、非热等离子体、空气介质、低电流、非连续放电和电晕放电等特点。

这些特点使得DBD放电在许多领域有着广泛的应用潜力。

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