李智皓

摘 要：隨著現(xiàn)代工業(yè)化的不斷發(fā)展，在促進我國經(jīng)濟發(fā)展的同時，也對我國生態(tài)環(huán)境造成了深遠(yuǎn)的影響，例如大氣污染、水體污染以及土壤污染等方面，嚴(yán)重影響了現(xiàn)代人們的生存環(huán)境。因此，創(chuàng)新解決環(huán)境污染的技術(shù)能夠改善人們的生存環(huán)境。文章主要針對待其污染治理中等離子體技術(shù)的應(yīng)用展開分析。

關(guān)鍵詞：等離子體；大氣污染治理；應(yīng)用效果

隨著我國工業(yè)化水平的不斷提高，能源工業(yè)的發(fā)展帶動了城市經(jīng)濟的同時，工業(yè)廢氣、廢水排放問題越來越受到社會各界的廣泛關(guān)注。此外，汽車作為現(xiàn)代家庭出行工具的一種，在城市中的普及率非常高，相關(guān)統(tǒng)計學(xué)指出，我國約有3000多萬輛汽車[1]?，F(xiàn)代大氣污染主要以工廠以及汽車排放的可吸入顆粒物、氮氧化合物、碳氧化合物以及碳?xì)浠衔锏任廴疚?，這些污染源除了破壞生態(tài)系統(tǒng)外，還能夠影響人體的健康，導(dǎo)致出現(xiàn)各種呼吸系統(tǒng)疾病。等離子體中含有大量活性離子且溫度較高，具有提高化學(xué)反應(yīng)速率的效果，能夠有效分解污染物。

一、等離子體技術(shù)

由于大氣污染物帶來多方面的危害，世界各國的科研人員對其的控制與治理進行了多方研究，并研發(fā)出多種技術(shù)進行干預(yù)，例如氧化催化技術(shù)、氧化還原催化與電控相結(jié)合技術(shù)等技術(shù)，但仍未能有效控制大氣污染問題[2]。近些年來，西方發(fā)達(dá)國家中出現(xiàn)了一種物理結(jié)合化學(xué)的污染處理技術(shù)——等離子體技術(shù)，該技術(shù)通過將有害污染物轉(zhuǎn)化為具有環(huán)境親和力物質(zhì)或低危害污染物，在現(xiàn)代環(huán)保領(lǐng)域中表現(xiàn)出了較好的發(fā)展前景，且成為現(xiàn)代治理大氣污染的重要研究方向。

等離子體是指激活的電離氣體在達(dá)到一定量的電離度后轉(zhuǎn)變?yōu)橛呻娮印㈦x子、自由基以及中性粒子等物質(zhì)組成的導(dǎo)電性流體，在此狀態(tài)下的電離氣體能夠通過其中每一個帶電粒子的活動來影響周圍帶電粒子，并對其他帶電粒子起到約束的效果。電離氣體具有電中性，因此可將此形態(tài)下的電離氣體稱為等離子態(tài)，由于其特性與固態(tài)、液態(tài)以及氣態(tài)均有所區(qū)別，也被稱為物質(zhì)的第四形態(tài)。等離子體根據(jù)其熱力學(xué)特征以及溫度的高低可分為高溫、低溫等離子體，高溫等離子體的溫度能夠達(dá)到上千度甚至上億度，離子若出現(xiàn)足夠數(shù)量的碰撞可導(dǎo)致產(chǎn)生核聚變反應(yīng)；低溫等離子體的溫度可達(dá)上千度甚至數(shù)萬度，能夠加速分子、原子分離、電力以及化合反應(yīng)等作用。等離子體技術(shù)廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究以及工業(yè)領(lǐng)域中，尤其是在污染處理領(lǐng)域中具有較大的應(yīng)用效果。

二、等離子體技術(shù)在大氣污染物中的應(yīng)用

大氣中的主要污染物中主要分為九種類型，主要包括了硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、碳?xì)浠衔铩⒍喹h(huán)芳烴、含氯化合物、氮硫氧等雜環(huán)有機物、顆粒物以及放射性物質(zhì)。等離子體的高溫度以及高能量密度，使其能夠大量產(chǎn)生活性物質(zhì)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)常規(guī)化學(xué)反應(yīng)中不能產(chǎn)生的物理變化或化學(xué)變化，污染物在經(jīng)過等離子體的處理后能夠得到有效分解和轉(zhuǎn)化。

1.等離子體脫硫

工業(yè)廢氣脫硫技術(shù)是目前世界內(nèi)唯一大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的脫硫技術(shù)，在降低二氧化硫污染以及酸雨等方面具有較好的應(yīng)用效果。煙氣脫硫是目前有效控制工業(yè)氣體中二氧化硫含量的方法，其主要有濕脫法、半干法、干法以及硫氮聯(lián)脫法等方法。目前西方發(fā)達(dá)國家多使用煙氣脫硫技術(shù)進行廢氣處理。

2.電子束照射法

電子束照射法主要是公共利用電子加速器發(fā)出的高能電子書對煙氣進行輻照，加速煙氣中的活性物質(zhì)發(fā)生分子間的化學(xué)反應(yīng)。該方法的應(yīng)用過程為：廢氣通過物理除塵后，進入噴霧冷卻塔，從上部噴射出的冷卻水在掉落底部前會全部蒸發(fā)，使煙氣冷卻至60～70℃，煙氣進入反應(yīng)器后使用高能電子束對其進行照射，電子束中包含了大量的能量，被煙氣中的氧、氮以及水分等物質(zhì)所吸收，并產(chǎn)生了大量的離子、電子、原子、自由基以及各種活性物質(zhì)，其能夠?qū)⒌趸衔镛D(zhuǎn)化為硝酸，生成的硝酸在與事先加入反應(yīng)器的液態(tài)氨產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)并生成粉狀硝酸銨離子，并使用物理方法收集粒子，即可將處理過的煙氣排出。

該方法的優(yōu)勢在于不產(chǎn)生廢水、廢渣，脫硫率較高且生成物能夠作為肥料進行二次使用，但劣勢在于電子書加速器的功率較大并且需要長時間工作，此外放射線防護設(shè)備較大。

3.脈沖電暈法

脈沖電暈等離子體是一種低溫等離子體，其溫度一般在數(shù)萬度以上，在常壓、低溫環(huán)境中能夠正常工作且所提供的能量適中，因此其能夠有效的清除硫氧化合物。通過脈沖電暈等離子體清除硫氧化合物是目前環(huán)保領(lǐng)域中的研究熱點。相關(guān)文獻通過對等離子體進行脫硫研究發(fā)現(xiàn)[3]，該方法是在水和氨氣環(huán)境下，脈沖電暈等離子體能夠形成強氧化自由基，當(dāng)環(huán)境溫度<45℃時，反應(yīng)過程為氨氣和二氧化硫線進行熱化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生亞硫酸銨，通過亞硫酸銨被等離子體中的活性物質(zhì)氧化還原成硫酸銨。當(dāng)環(huán)境溫度>45℃時，上述反應(yīng)過程中的活性物質(zhì)與二氧化硫產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)三氧化硫，并與水反應(yīng)生成硫酸，再與氨氣反應(yīng)生成硫酸銨。

脈沖電暈等離子體聯(lián)合氨氣的使用能夠提高脫硫率，脈沖電暈等離子體單獨作用于二氧化硫時，脫硫率僅為9～15%，在共同作用下能達(dá)到90%[4]。該方法的效率是電子束照射法的兩別且所使用的設(shè)備經(jīng)濟實惠，操作簡單，成本低廉。

4.等離子體降解揮發(fā)性有機化合物

揮發(fā)性有機化合物是一種有毒性物質(zhì)，是除了二氧化硫和一氧化氮外的重要大氣污染源。揮發(fā)性有機化合物種類較多，且具有較高的毒性，能夠?qū)θ梭w以及其他物種造成嚴(yán)重的影響，此外，許多揮發(fā)性有機化合物也是城市霧霾產(chǎn)生的前驅(qū)物質(zhì)，其同時能夠加劇臭氧層破壞，導(dǎo)致溫室效應(yīng)增強[5]。因此，該污染源的處理措施受到了現(xiàn)代環(huán)境保護領(lǐng)域的重視。等離子體技術(shù)講解有機污染物是近些年來的研究熱點，通過充分利用低溫等離子體能夠在常壓下消除大氣中的揮發(fā)性有機物，其講解之后的主要生成物為二氧化碳和水，是一種比較理想的有機污染物處理方法。

結(jié)束語

應(yīng)用等離子體技術(shù)對大氣污染物進行有效處理，具有高效率、適用范圍廣、二次污染少等優(yōu)勢，是目前處理工業(yè)廢氣的新興技術(shù)，具有重要的現(xiàn)實意義。文章通過分析大氣污染治理中的等離子體技術(shù)，為現(xiàn)代工業(yè)廢氣處理提供可參考依據(jù)。

參考文獻

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