李智皓

摘 要：隨著現(xiàn)代工業(yè)化的不斷發(fā)展，在促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，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(dòng)了城市經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，工業(yè)廢氣、廢水排放問題越來越受到社會(huì)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(jì)學(xué)指出，我國約有3000多萬輛汽車[1]。現(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(jìn)行了多方研究，并研發(fā)出多種技術(shù)進(jìn)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(gè)帶電粒子的活動(dòng)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(jī)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(jìn)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(jìn)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(jìn)入噴霧冷卻塔，從上部噴射出的冷卻水在掉落底部前會(huì)全部蒸發(fā)，使煙氣冷卻至60～70℃，煙氣進(jìn)入反應(yīng)器后使用高能電子束對其進(jìn)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(jìn)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(shí)間工作，此外放射線防護(hù)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(diǎn)。相關(guān)文獻(xiàn)通過對等離子體進(jìn)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(qiáng)氧化自由基，當(dāng)環(huán)境溫度<45℃時(shí)，反應(yīng)過程為氨氣和二氧化硫線進(jìn)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(shí)，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(dú)作用于二氧化硫時(shí)，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(jì)實(shí)惠，操作簡單，成本低廉。

4.等離子體降解揮發(fā)性有機(jī)化合物

揮發(fā)性有機(jī)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(jī)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(jī)化合物也是城市霧霾產(chǎn)生的前驅(qū)物質(zhì)，其同時(shí)能夠加劇臭氧層破壞，導(dǎo)致溫室效應(yīng)增強(qiáng)[5]。因此，該污染源的處理措施受到了現(xiàn)代環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的重視。等離子體技術(shù)講解有機(jī)污染物是近些年來的研究熱點(diǎn)，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(jī)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(jī)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(jìn)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(shí)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(xiàn)

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