2

放电等离子体法

　　放电等离子处理工业尾气 ,是通过高电压放电形

式 ,获得非热平衡等离子体 ,即产生大量的高能电子
或高能电子激励产生的 O、

OH、

N 基等活性粒子 ,破

坏 C —H、

C —C 等化学键 ,使尾气分子中的 H、

Cl 、

F 等

发生置换反应 ,最终生成 CO

2

和 H

2

O ,即工业废气通

过放电处理最终变为无害物质

[17 、

18 ]

。

放电等离子体法现在被公认为处理有害气体的

有效方法之一 ,国内外科研工作者在协同催化剂和反
应器等方面进行了大量研究 。

在等离子体中加人催化剂能够提高污染物的去

除效率 ,大大降低能耗和副产物的产生 ,国内外对此
种协同催化剂的研究主要为金属氧化物和 TiO

2

催化

体系 。这些研究表明 ,利用等离子体与催化反应的协
同效应 ,以提高有机废气净化率 、

降低能耗是成功的 。

Futamura

[19 ]

对有害大气污染物在低温等离子体

化学处理中金属氧化物的催化活性进行了研究 ,在没
有 MnO

2

作催化剂时 ,苯的摩尔转化率为 30 % ,而在

有 MnO

2

作催化剂时 ,苯的转化率可高达 94 %。

Kang

[ 20 ]

在常压下用等离子体 TiO

2

催化体系去除

甲苯 废 气 , 在仅有 O

2

等 离 子 体 下 , 甲苯去 除 率 为

40 % ,在 TiO

2

/ O

2

等离子体下 ,去除率达到 70 % , 当

TiO

2

负载于γ- Al

2

O

3

上时 ,甲苯的去除率达到 80 %。

Hyun - Ha Kim

[21 ]

指出 Ag/ TiO

2

等离子体系统对

处理低质量浓度有机废气非常有吸引力 。当苯入口

质量浓度为 110 mg/ m

3

,输入能量密度为 130 J / L时 ,

用催化剂为 1

10 %Ag/ TiO

2

的等离子体光催化系统 ,

可使苯去除率和碳平衡达到 100 %。

Atsushi Ogata

[22 ]

应用表面放电等离子体光催化降

解碳氟化合物进行研究 ,当等离子体反应器内加入光
催化剂 TiO

2

后 ,碳氟化合物去除速率大大加强 。

产生等离子体的放电反应器的性能与结构决定

着有机物的去除效果 ,对等离子体反应器性能 ,近些
年国内学者也开展了研究 。

于勇

[ 23 ]

用 介 质 屏 蔽 降 解 CF

3

Br , 降 解 率 达 到

55 %。李锻

[26 ]

将双极性脉冲高压引入介质阻挡反应

器对氯苯和甲苯的分解特性进行了实验研究 ,结果表
明采用双极性脉冲高压技术 ,可使氯苯和甲苯的分解
率得到提高 。

冯春杨

[ 24 ]

开展了脉冲电晕去除多种有机废气的

研究 ,对比了线 - 筒式和线 - 板式两种反应器对甲苯
的去除率 。

放电等离子体治理有机废气被认为是很有前途

的方法 ,与常规技术相比具有工艺简单 、

流程短 、

可操

作性好的特点 ,特别是在节能方面有很大的潜力 ,应
用范围也比较广泛 ,尤其对低质量浓度的有机废气的
处理效果非常好

[ 12 、

17 ]

。

结合该方法取得的研究进展 ,可以认为其可能取

得突破的方向是开发出能与催化剂进行最佳配置的
等离子体反应器并能促使化学反应 ,提高能量效率的
合适催化剂 。当然 ,提高等离子体反应器长时间运行
操作的稳定性 ,了解放电对处理过程中的中间产物或
最终产物的影响及后处理问题也是后续研究并能够
工业应用的关键 。总之 ,通过不断的技术创新和开
发 ,放电等离子体处理工业尾气技术 ,将会和电集尘
装置及臭氧发生器一样 ,走进实用化行列

[ 21 ]

。

3

TiO

2

光催化法

　　TiO

2

光催化法是近年来日益受到重视的污染治

理新技术 。TiO

2

具有化学稳定性好 、

无毒 、

价廉 、

易

得 、

具有较正的价带电位和较负的导带电位等特点 ,

是理想的光催化剂 ,也是目前使用最多的一类光催化
剂

[ 12 、

20 ]

。

近年来 ,光催化技术处理气态污染物也愈来愈受

到世界各国的重视 ,研究表明 ,该技术在常温 、

常压条

件下能将废气中的有机物分解为 CO

2

、

H

2

O 和其它无

机物 ,有较大潜在应用价值 。各国学者围绕多相光催
化机理及提高 TiO

2

的光催化效率等方面作了大量的

探索工作

[22 ]

。

Hager

[ 29 ]

在 TiO

2

光催化剂上进行了一系列挥发

性含氯有机物气相光催化氧化反应 ,实验发现四氯乙
烯能得到有效降解 ,二氯甲苯和二氯苯在紫外光照射
的 TiO

2

催化剂上只能得到一定程度降解 。

Yamazaki

[ 29 ]

在多孔 TiO

2

微粒上对光催化降解气

相四氯乙烯提出 OH・与 Cl・引发同时存在的两种反
应机理 。

Rafael

[ 29 ]

对甲苯光催化降解过程中 TiO

2

光催化

剂失活研究时发现 ,在失活的光催化剂表面上存在苯
甲醛 、

苯甲酸及微量苯乙醇 ,其中苯甲醛为部分氧化

产物 ,进一步氧化将生成苯甲酸 ,苯甲酸被强吸附在

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3

7

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朱 　伟等 　石油化工中有机废气处理研究进展 　　　　　　　　　　　　2008

1Vol122 ,No. 3 　

化工时刊