雙介質阻擋放電低溫等離子裂解氧化設備

發布日期：2021-01-08 13:22

■ 技術簡介

低溫等離子體是繼固態、液態、氣態之后的物質第四態，當外加電壓達到氣體的放電電壓時，氣體被擊穿，產生包括電子、各種離子、原子和自由基在內的混合體。放電過程中雖然電子溫度很高，但重粒子溫度很低，整個體系呈現低溫狀態，所以稱為低溫等離子體。低溫等離子體降解污染物是利用這些高能電子、自由基等活性粒子和廢氣中的污染物作用，使污染物分子在極短的時間內發生分解，并發生后續的各種反應以達到降解污染物的目的。

低溫等離子體的產生途徑很多，復旦大學環科所開發的低溫等離子體工業廢氣專利處理技術采用的放電形式為雙介質阻擋放電 (Dielectric Barrier Discharge，簡稱DBD)，該技術已獲國家專利六項 (ZL97242862.3;ZL97242752X；ZL97242751.1；ZL200610028018；ZL200720199129.5；ZL200520047909.9)，并獲上海市優秀發明二等獎，上海市科技進步三等獎，山東省淄博市科學技術進步獎一等獎。

介質阻擋放電是一種獲得高氣壓下低溫等離子體的放電方法，這種放電產生于兩個電極之間。介質阻擋放電可以在0.1～10′10⁵Pa的氣壓下進行，具有輝光放電的大空間均勻放電和電暈放電的高氣壓運行的特點。整個放電是由許多在空間和時間上隨機分布的微放電構成，這些微放電的持續時間很短，一般在10ns量級。介質層對此類放電有兩個主要作用：一是限制微放電中帶電粒子的運動，使微放電成為一個個短促的脈沖；二是讓微放電均勻穩定地分布在整個面狀電極之間，防止火花放電。介質阻擋放電由于電極不直接與放電氣體發生接觸，從而避免了電極的腐蝕問題.

■ 技術作用原理

低溫等離子是通過雙介質阻擋放電，介質阻擋放電過程中，電子從電場中獲得能量形成高能電子（氧化能力最高可達11.7eV），可氧化絕大部分廢氣成分，高能電子直接轟擊廢氣中的污染物分子、水分子、氧氣分子等，使其分子鍵斷裂，轉變為CO₂、H₂O、N₂、OH^-，O，O₃及小分子物質。由于污染物質的分子較大，極易成為靶分子基團，該過程中大量的污染物分子被分解。高能電子的直接轟擊在等離子反應整個過程中，起到了99%以上的作用，副反應是新生態氧、臭氧及羥基等部分小分子高能活性基團，一系列的復雜的物理化學反應，完成深度氧化，使之徹底分解、裂解，最終轉化為CO_2、H₂O、N₂等無害化物質，該過程在整個反應過程中約占1%。

低溫等離子裂解氧化中能量的傳遞大致如下：