低溫等離子體技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用

谷一杉

摘 要：近年來，環(huán)境污染問題越發(fā)嚴(yán)重，國家對其重視程度有了顯著提升。低溫等離子體技術(shù)是處理環(huán)境污染過程中較常采用的一種高新技術(shù)，融合了物理學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)等多方面內(nèi)容。近年來，低溫等離子體技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用逐漸普遍起來。一方面，可以使苯系列得到有效的清除;另一方面，是去除工業(yè)中廢渣、廢水等污染物的重要手段。只有對低溫等離子空氣凈化原理有了充分的了解與掌握，才能保證其在去除環(huán)境中有機(jī)物氣體的效用。文章主要介紹了低溫等離子體技術(shù)基本概念及其在環(huán)境工程中的運(yùn)用，旨在為相關(guān)工作者提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：低溫等離子體技術(shù);環(huán)境工程;應(yīng)用

在工業(yè)快速發(fā)展的背景下，環(huán)境污染問題需要引起人們的重視。環(huán)境污染問題無論是對人類生存還是社會發(fā)展都具有直接影響，圍繞污染物排放控制給予充分研究，對其轉(zhuǎn)化手段進(jìn)行深入探究，是現(xiàn)下環(huán)境工作人員重要的工作目標(biāo)。低溫等離子體技術(shù)具有適用性強(qiáng)和耗能少等特征，現(xiàn)階段已得到了一定的應(yīng)用。因此，本研究主要針對其在環(huán)境工程中的運(yùn)用進(jìn)行討論，具有重要的參考價值。

1 ? ?低溫等離子體概述

存在同等正負(fù)電荷的電離氣體，如果其電離度超過1‰，就被稱為低溫等離子體。低溫等離子體是由多個部分構(gòu)成的，如離子、電子自由基等[1]。如果正離子的電荷數(shù)與電子電荷數(shù)相同，那么整體則為電中性狀態(tài)。低溫等離子體形態(tài)相對特殊，屬于常見的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)等形態(tài)之外的一種形態(tài)。等離子體的特點(diǎn)主要包括以下幾點(diǎn)：（1）導(dǎo)電性較強(qiáng)，是一種性能良好的導(dǎo)電流體，這也是其在磁流體發(fā)電方面得以應(yīng)用的重要原因;（2）電離氣體存在一定的熱效應(yīng);（3）低溫等離子體活潑性較強(qiáng)，容易與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。

2 ? ?低溫等離子體技術(shù)在環(huán)境工程中的具體應(yīng)用

2.1 ?低溫等離子體技術(shù)在廢氣處理過程中的應(yīng)用

現(xiàn)有的氣態(tài)污染物囊括了酸性無機(jī)和有機(jī)等多種有害氣體。酸性無機(jī)物通常是基于等離子體作用出現(xiàn)的氧化自由基，在融合硫氧化物和氮氧化物出現(xiàn)反應(yīng)后，遇水或氨氣形成的硫酸鹽，進(jìn)而轉(zhuǎn)變成的有害物質(zhì)。通過長期研究與探索可以發(fā)現(xiàn)，催化劑具有既可以消除有害氣體又可以降解有害氣體的功效。有機(jī)污染物一般是指以等離子體為輔助而形成的高能電子，而高能電子與VOC分子進(jìn)行碰撞以此激發(fā)其更高能級的現(xiàn)象，在這一背景下，激發(fā)態(tài)分子將會由此產(chǎn)生，受到內(nèi)能加大及化學(xué)鍵斷裂影響，活性物由此產(chǎn)生，并在與其他物質(zhì)共同作用下催生了二氧化碳和小分子化合物、水。竹濤等運(yùn)用等離子體子和納米技術(shù)，不僅完成了甲苯的處理，而且圍繞各電廠強(qiáng)度條件和填料情形中的甲苯降解進(jìn)行了深入分析，結(jié)果顯示，如果所處電場強(qiáng)度達(dá)到14.3 kV/cm，借助含有納米催化劑的填料對其進(jìn)行填充處理，其降解率可超過90%，由此可見，降解效果十分顯著。

2.2 ?低溫等離子體技術(shù)在臭氧合成過程中的應(yīng)用

臭氧屬于氧化劑的一種具體形式，同時，屬于催化劑的范疇，將其在水的深層處理中予以運(yùn)用，可以達(dá)到漂白造紙漿的效果，具有廣闊的市場前景。客觀上，臭氧合成與實(shí)際應(yīng)用是等離子體應(yīng)用的典型案例，并通過阻礙介質(zhì)放電達(dá)到生成臭氧的目的。近年來，在深入探索臭氧發(fā)生器專業(yè)知識和實(shí)踐活動的過程中可以總結(jié)出臭氧生成器正朝著高介電常數(shù)、狹小放電間隙等方向發(fā)展。

2.3 ?低溫等離子體技術(shù)在汽車廢氣方面的應(yīng)用

汽車尾氣是全球各個國家都存在的問題。據(jù)了解，汽車排放出的尾氣中包含氮氧化物、一氧化碳和黑粒等物質(zhì)，而這些又是造成當(dāng)前城市大氣污染的重要因素。在介質(zhì)阻擋放電這一路徑下，可以實(shí)現(xiàn)對生成的活性物的有效控制，并以催化劑為輔助，從而有效還原汽車尾氣中存在的一氧化碳和碳?xì)浠衔锏龋瑫r，能夠?qū)⑵浞纸鉃闊o害物質(zhì)，既達(dá)到去除黑煙的效果，又縮減了汽車尾氣處理成本[2]。另外，將經(jīng)過改良的粉煤灰小球作為催化劑，可以使污染物去除效果得到顯著增強(qiáng)，對汽車尾氣治理水平的提升也具有積極意義。

2.4 ?低溫等離子體技術(shù)在廢水處理過程中的應(yīng)用

等離子技術(shù)不僅具有電子輻射反應(yīng)和紫外光分解反應(yīng)，還具有臭氧氧化反應(yīng)，因此，其在降解有機(jī)物方面具有突出作用。據(jù)了解，我國在處理有機(jī)廢水時應(yīng)用脈沖降解的方式最早可追溯到1996年，李勝利等在該技術(shù)支持下對2B水溶液進(jìn)行處理，結(jié)果顯示，運(yùn)用高壓毫微秒脈沖手段，可以實(shí)現(xiàn)對印染廢水的有效處理，促進(jìn)了燃料大分子向小分子的轉(zhuǎn)換，同時，如果處理時間充足，存在于燃料內(nèi)部的芳香類物質(zhì)會轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)酸，這既是放電在破壞燃料分子方面具有突出作用的直接表現(xiàn)，也是其發(fā)揮生物降解功效的重要手段。

2.5 ?低溫等離子體技術(shù)在工業(yè)化層面的應(yīng)用

等離子體技術(shù)是高新技術(shù)中的一種具體形式，雖然關(guān)于等離子體技術(shù)的研究早在20世紀(jì)就已經(jīng)開始，但是現(xiàn)下已有的研究依然過于表面，不能深入，這也是當(dāng)前等離子體技術(shù)只有部分進(jìn)入商業(yè)化階段的重要原因[3]。目前，國內(nèi)工業(yè)化處理設(shè)備寥寥無幾，只有瑞士實(shí)現(xiàn)了等離子體的商用，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)出了多個商業(yè)化的產(chǎn)品。同時，在環(huán)境污染治理問題方面，其應(yīng)用領(lǐng)域主要集中在臭氣消除和有毒物質(zhì)過濾上。

3 ? ?結(jié)語

低溫等離子體技術(shù)是對以往技術(shù)形式的補(bǔ)充，不僅反應(yīng)條件要求不高，而且處理結(jié)果具有較強(qiáng)的真實(shí)性和可靠性，并不會產(chǎn)生二次污染。同時，憑借成本低和構(gòu)成簡單等優(yōu)點(diǎn)，其發(fā)展前景也十分廣闊。目前，正處于探索時期，但是在后續(xù)工作中要想使等離子體技術(shù)得到有效改善，加快工業(yè)化進(jìn)程，就需要將側(cè)重點(diǎn)放在污染物降解層面上。

[參考文獻(xiàn)]

[1]陸正盛.低溫等離子體技術(shù)在環(huán)境工程中的研究進(jìn)展[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（18）：45.

[2]李欣.環(huán)境工程中的低溫等離子體技術(shù)分析與研究[J].綠色環(huán)保建材，2017（7）：150.

[3]曾偉昌.環(huán)境工程污水處理中等離子體技術(shù)的運(yùn)用[J].農(nóng)技服務(wù)，2017（10）：170.