等离子除臭——低温等离子体废气处理专利技术

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处理技术产品，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。

上海化纤一厂利用低温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%

 

低温等离子体废气处理技术简介

■ 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 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)，已申请4项，并获上海市优秀发明选拔赛二等 奖。

介质阻挡放电示意图 

■ 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（SO2腐蚀性强）。

低温等离子体能量的传递图

低温等离子能量传递图

■ 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。

 

低温等离子体化学反应过程大致如下：

低温等离子体化学反应过程解析图

■ 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。

低温等离子体介质阻挡放电管

PLD—DBD低温等离子体恶臭气体处理的作用原理(已H2S和CS2为例)

活性粒子的化学反应：
CS2* ＋ CS2 → 2CS + S2
CS2* ＋ O2 → CS + SO2
CS + O2 → CO + SO

nCS → (CS)n (聚合物)
SO + O2 → OSOO
SO + OSOO → 2SO2
CO + O → CO2
···
其总的反应为：
CS2 + 3O2 → CO2 + CO + 2SO2
2H2S + 3O2 → 2H2O + 2SO2

PLD—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。
■ 节能： 无机械设备，空气阻力小，耗电量约为0.003kw/m3废气。
■ 适应工况范围宽： 设备启动、停 止十分迅速，随用随开，不受气温的影响。在250℃以下和在雾态工况环境中均可正常运转。在-50℃至 +50℃的环境温度仍可正常运转。
■ 设备使用寿命长：本设备由不锈钢材，铜材、钼材、环氧 树脂等材料组成，抗氧化，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。
■ 结构简单：只需用电，操作极为简单，无需派专职人员看守，基本不占用人工费。无机械 设备，故障率低，维修容易。
■ 应用范围广：介质阻挡放电产生的低温等离子体中，电子能 量高，几乎可以将所有的异味气体分子降解。

低温等离子体技术工艺路线示意图

■ 异味气体从气体收集系统收集后首先进入除水器中进行水气分离，然后再排入等离子体反应器单元， 在该区域由于高能电子的作用，使异昧分子受激发，带电粒子或分子间的化学键被打断，产生自由基等活 性粒子，这些活性粒子和O2反应达到消除异味目的。同时空气中的水和氧气在高能电子轰击下也会产生OH 自由基、活性氧等强氧化性物质，这些强氧化性物质也会与异味分子反应，使其分解，从而促进异味消除 。净化后的气体经排气筒高空排放。

山东新华制药厂股份有限公司203车间 处理风量：5000Nm3/h 流速：15m/s
电耗：0.003KW/Nm3 醋酸异丁酯去除率＞93%

PLD—DBD低温等离子体技术的应用范围

■ 低温等离子体降解污染物是利用高能电子、自由基等活性 粒子与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。该技术能够应用于污水处理厂、石油化工、制药、污水处理、涂料、皮革加工、感光材料 、汽车制造、食品加工厂、印染厂、垃圾处理厂、公厕、屠宰场、牲畜饲养场、鱼类加工厂、饲料加工厂 等诸多能够产生恶臭异味的场所。

齐鲁石化股份有限公司腈纶厂废气处理工程

 

低温等离子体技术可处理的污染物质

硫化物 硫化氢 ++++ 二甲基二硫 ++++ 二硫化碳 ++++ 甲硫醇 ++++ 硫酸二甲酯 ++ 丁硫醇 ++++ 异戊硫醇 ++++ 异二丙硫醇 ++++ 丁基己基硫醚 ++ 异丁硫醚 ++	羟基化合物 甲醛 ++++ 乙醛 ++++ 丙醛 ++++ 丙烯醛 ++++ 丁醛 +++ 异丁醛 +++ 戊醛 +++ 异戊醛 +++ 2-甲基丙醛 +++ 3-甲基丁醛 +++ 乙基甲基酮 +++ 二乙基酮 ++++ 丙酮 ++++	胺类 甲胺 ++++ 二甲胺 ++++ 三甲胺 +++ 乙胺 ++++ 二乙胺 ++++ 三乙胺 +++ 丙胺 ++++ 异丙胺 ++++ 异二丙胺 ++++ 正丁胺 ++++ 异丁胺 ++++ 正戊胺 ++++ 异戊胺 ++++	酚类 苯酚 ++++ 邻-甲酚 +++ 对-甲酚 ++ 邻-乙酚 +++ 对-乙酚 ++ 2，6-二甲酚 ++++ 2，5-二甲酚 ++++ 2，3-二甲酚 ++++ 3，5-二甲酚 ++++ 3，4-二甲酚 ++++
醇类 甲醇 ++++ 乙醇 ++++ 正丙醇 ++++ 异丙醇 +++ 正丁醇 +++ 异丁醇 +++ 正戊醇 +++ 异戊醇 +++	吲哚 1，2-二甲基吲哚 +++ 2-二甲基吲哚 ++ 3-甲基吲哚 ++ 5-甲基吲哚 ++ 2，3-甲基吲哚 ++ 2，5-二甲基吲哚 ++	芳烃 苯 ++ 甲苯 +++ 对二甲苯 +++ 间二甲苯 +++ 邻二甲苯 +++ 乙苯 +++ 丙苯 +++ 苯乙烯 ++++	低级脂肪酸 甲酸 ++++ 乙酸 ++++ 丙酸 +++ 正丁酸 ++ 异丁酸 ++ 正戊酸 + 异戊酸 ++ 2-甲基丙酸 + 3-甲基丁酸 +

 

 

相关连接：雾化吸收除异味-三相多介质催化氧化技术介绍

相关连接：山东齐旺达集团海仲化工科技有限公司废气处理工程

相关连接 ：中国石化齐鲁分公司腈纶厂异味气体处理工程

相关连接 ：山东新华制药股份有限公司203车间异味气体处理工程