关于大气污染治理中等离子体技术的应用分析

摘 要：随着现代工业化的不断发展，在促进我国经济发展的同时，也对我国生态环境造成了深远的影响，例如大气污染、水体污染以及土壤污染等方面，严重影响了现代人们的生存环境。因此，创新解决环境污染的技术能够改善人们的生存环境。文章主要针对待其污染治理中等离子体技术的应用展开分析。

关键词：等离子体；大气污染治理；应用效果

随着我国工业化水平的不断提高，能源工业的发展带动了城市经济的同时，工业废气、废水排放问题越来越受到社会各界的广泛关注。此外，汽车作为现代家庭出行工具的一种，在城市中的普及率非常高，相关统计学指出，我国约有3000多万辆汽车[1]。现代大气污染主要以工厂以及汽车排放的可吸入颗粒物、氮氧化合物、碳氧化合物以及碳氢化合物等污染物，这些污染源除了破坏生态系统外，还能够影响人体的健康，导致出现各种呼吸系统疾病。等离子体中含有大量活性离子且温度较高，具有提高化学反应速率的效果，能够有效分解污染物。

一、等离子体技术

由于大气污染物带来多方面的危害，世界各国的科研人员对其的控制与治理进行了多方研究，并研发出多种技术进行干预，例如氧化催化技术、氧化还原催化与电控相结合技术等技术，但仍未能有效控制大气污染问题[2]。近些年来，西方发达国家中出现了一种物理结合化学的污染处理技术——等离子体技术，该技术通过将有害污染物转化为具有环境亲和力物质或低危害污染物，在现代环保领域中表现出了较好的发展前景，且成为现代治理大气污染的重要研究方向。

等离子体是指激活的电离气体在达到一定量的电离度后转变为由电子、离子、自由基以及中性粒子等物质组成的导电性流体，在此状态下的电离气体能够通过其中每一个带电粒子的活动来影响周围带电粒子，并对其他带电粒子起到约束的效果。电离气体具有电中性，因此可将此形态下的电离气体称为等离子态，由于其特性与固态、液态以及气态均有所区别，也被称为物质的第四形态。等离子体根据其热力学特征以及温度的高低可分为高温、低温等离子体，高温等离子体的温度能够达到上千度甚至上亿度，离子若出现足够数量的碰撞可导致产生核聚变反应；低温等离子体的温度可达上千度甚至数万度，能够加速分子、原子分离、电力以及化合反应等作用。等离子体技术广泛应用于科学研究以及工业领域中，尤其是在污染处理领域中具有较大的应用效果。

二、等离子体技术在大气污染物中的应用

大气中的主要污染物中主要分为九种类型，主要包括了硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、碳氢化合物、多环芳烃、含氯化合物、氮硫氧等杂环有机物、颗粒物以及放射性物质。等离子体的高温度以及高能量密度，使其能够大量产生活性物质，从而能够实现常规化学反应中不能产生的物理变化或化学变化，污染物在经过等离子体的处理后能够得到有效分解和转化。

1.等离子体脱硫

工业废气脱硫技术是目前世界内唯一大规模商业化应用的脱硫技术，在降低二氧化硫污染以及酸雨等方面具有较好的应用效果。烟气脱硫是目前有效控制工业气体中二氧化硫含量的方法，其主要有湿脱法、半干法、干法以及硫氮联脱法等方法。目前西方发达国家多使用烟气脱硫技术进行废气处理。

2.电子束照射法

电子束照射法主要是公共利用电子加速器发出的高能电子书对烟气进行辐照，加速烟气中的活性物质发生分子间的化学反应。该方法的应用过程为：废气通过物理除尘后，进入喷雾冷却塔，从上部喷射出的冷却水在掉落底部前会全部蒸发，使烟气冷却至60～70℃，烟气进入反应器后使用高能电子束对其进行照射，电子束中包含了大量的能量，被烟气中的氧、氮以及水分等物质所吸收，并产生了大量的离子、电子、原子、自由基以及各种活性物质，其能够将氮氧化合物转化为硝酸，生成的硝酸在与事先加入反应器的液态氨产生化学反应并生成粉状硝酸铵离子，并使用物理方法收集粒子，即可将处理过的烟气排出。

该方法的优势在于不产生废水、废渣，脱硫率较高且生成物能够作为肥料进行二次使用，但劣势在于电子书加速器的功率较大并且需要长时间工作，此外放射线防护设备较大。

3.脉冲电晕法

脉冲电晕等离子体是一种低温等离子体，其温度一般在数万度以上，在常压、低温环境中能够正常工作且所提供的能量适中，因此其能够有效的清除硫氧化合物。通过脉冲电晕等离子体清除硫氧化合物是目前环保领域中的研究热点。相关文献通过对等离子体进行脱硫研究发现[3]，该方法是在水和氨气环境下，脉冲电晕等离子体能够形成强氧化自由基，当环境温度<45℃时，反应过程为氨气和二氧化硫线进行热化学反应产生亚硫酸铵，通过亚硫酸铵被等离子体中的活性物质氧化还原成硫酸铵。当环境温度>45℃时，上述反应过程中的活性物质与二氧化硫产生化学反应生产三氧化硫，并与水反应生成硫酸，再与氨气反应生成硫酸铵。

脉冲电晕等离子体联合氨气的使用能够提高脱硫率，脉冲电晕等离子体单独作用于二氧化硫时，脱硫率仅为9～15%，在共同作用下能达到90%[4]。该方法的效率是电子束照射法的两别且所使用的设备经济实惠，操作简单，成本低廉。

4.等离子体降解挥发性有机化合物

挥发性有机化合物是一种有毒性物质，是除了二氧化硫和一氧化氮外的重要大气污染源。挥发性有机化合物种类较多，且具有较高的毒性，能够对人体以及其他物种造成严重的影响，此外，许多挥发性有机化合物也是城市雾霾产生的前驱物质，其同时能够加剧臭氧层破坏，导致温室效应增强[5]。因此，该污染源的处理措施受到了现代环境保护领域的重视。等离子体技术讲解有机污染物是近些年来的研究热点，通过充分利用低温等离子体能够在常压下消除大气中的挥发性有机物，其讲解之后的主要生成物为二氧化碳和水，是一种比较理想的有机污染物处理方法。

结束语

应用等离子体技术对大气污染物进行有效处理，具有高效率、适用范围广、二次污染少等优势，是目前处理工业废气的新兴技术，具有重要的现实意义。文章通过分析大气污染治理中的等离子体技术，为现代工业废气处理提供可参考依据。

参考文献

[1]Jewoosoo KIM，Kwang-Seon JANG，Mok-Soon KIM等.放电等离子体烧结技术制备过共晶Al-Si-Fe粉末冶金合金的显微组织和压缩变形行为[J].中国有色金属学报（英文版），2014，24（7）：2346-2351.

[2]张旭，孙文晶，储伟等.等离子体技术对CO2甲烷化用Ni/SiO2催化剂的改性作用[J].燃料化学学报，2013，41（1）：96-101.

[3]徐慧远，储伟，士丽敏等.射频等离子体技术制备合成低碳醇用铜钴基催化剂[J].物理化学学报，2013，24（6）：1085-1089.

[4]徐慧远，储伟，邓思玉等.射频等离子体技术制备合成低碳醇用新型Cu-Co/SiO_2催化剂[J].物理化学学报，2014，26（2）：345-349.

[5]齐旭东，黄超，高军凯等.脉冲电晕放电等离子体技术在水体污染控制中的研究现状及前景展望[J].工业水处理，2013，28（8）：10-12.

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