王剛

摘要：隨著工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)廢氣的種類和數(shù)量快速增長。就目前我國的大氣污染治理現(xiàn)狀來看，傳統(tǒng)的物理化學方法已經(jīng)難以符合城市污水處理的需求。這時候，一種全新的技術(shù)即等離子技術(shù)在大氣污染治理方面得到了較為廣泛的應用。這種技術(shù)具有二次污染較小、能耗較低和效率高的優(yōu)點。另外，由于該技術(shù)能夠加快化學反應速率，使大氣污染物得到徹底分解，所以該技術(shù)的治理效果是較好的。本文首先闡述了等離子技術(shù)的特性，并就等離子體技術(shù)在大氣污染治理中的具體應用進行分析，說明該技術(shù)在大氣污染治理中具有廣闊的應用前景。

關(guān)鍵詞：等離子體技術(shù)；大氣污染治理；應用

1.等離子體的特性分析

等離子體叫做電漿，它是一種離子化氣體狀物質(zhì)，其最為突出的特點就是電子溫度非常高。正因為如此，它能夠使氣體狀態(tài)的物質(zhì)離子化。通過對等離子體進行觀察，不難發(fā)現(xiàn)其能夠通過裂解得到大量激發(fā)狀態(tài)的粒子。這些粒子的主要特征是活性很高。通過這些粒子的能量，可以打斷很多物質(zhì)的化學鍵，從而達到對物質(zhì)化學環(huán)境破壞的目的。不僅如此，高活性粒子在200-500攝氏度之間可以生成一些環(huán)境親和性較好的物質(zhì)。通過對這些新物質(zhì)進行分析，可知耐磨性和電學特性比較特殊。鑒于此，等離子體就可以應用于有機污染物或無機污染物的轉(zhuǎn)化過程中。等離子體一般可以分為兩種，一種是熱力學平衡的等離子體，這種等離子體的溫度較高，且電子溫度與離子溫度一樣。另外一種是非平衡態(tài)的等離子體，這種等離子體的溫度較低。

2.等離子體技術(shù)在治理大氣污染方面的應用

通過對大氣中的主要污染物進行分析，可知其主要有九類污染物。如硫氧化物、碳氧化物、多環(huán)芳烴、含鹵化合物以及一些放射性物質(zhì)等。上文已經(jīng)講到，等離子體的溫度高、能量密度大，所以能夠產(chǎn)生大量活性物質(zhì)，從而對污染物的化學鍵進行破壞。這種破壞作用是一般的物理和化學反應所達不到的，通過等離子體，大氣中的污染物能夠得到更為徹底的分解，從而使污染物分解為對環(huán)境友好的物質(zhì)。那么，等離子體技術(shù)在治理大氣污染方面的應用主要有哪些方面呢？筆者接下來進行具體闡述。

2.1等離子體脫硫脫氮技術(shù)

等離子體脫硫技術(shù)首次使用始于上個世紀的70年代，這種技術(shù)目前在全球得到了大規(guī)模商業(yè)化應用。等離子體脫硫技術(shù)對于二氧化硫和酸雨的控制起到了重要作用。煙氣脫硫在控制二氧化硫的過程中的作用是我們有目共睹的。煙氣脫硫技術(shù)包括濕法、干法和硫氮聯(lián)脫法法等，這些方法在美國和日本等發(fā)達國家得到了較為廣泛的使用。目前，在我國的應用范圍較小。

2.1.1電子束照射法

電子束照射法通過借助電子加速器產(chǎn)生高能電子束，然后對煙氣進行輻照，使其產(chǎn)生活性物質(zhì)，促進分子之間發(fā)生化學反應。在這個過程中，煙氣是通過靜電除塵后進入噴霧冷卻塔的。冷卻水通過塔頂噴射出來，最終落到塔底部，在到達塔底部之前蒸發(fā)氣化。然后，把煙氣冷卻至其飽和溫度，最后煙氣進入反應器，通過電子束加速器進行高能電子照射。通過對整個過程進行分析可得知，電子束中相當比例的能量被吸收了，產(chǎn)生了較多的離子和自由基以及一些活性物質(zhì)，NOX被氧化為了硝酸。

2.1.2等離子體氧化兼非催化還原法

這種方法需要借助還原劑，借助等離子體發(fā)生放電反應，最終達到除去廢氣中有害物質(zhì)的目的。這種反應會使用到反應器特殊的電極結(jié)構(gòu)，電極結(jié)構(gòu)的尖端會有放大電場產(chǎn)生。在反應器中，廢氣與還原劑發(fā)生接觸，在等離子體的作用下，SO2被除掉。在這個過程中，還原劑的主要作用是增強臨界狀態(tài)低于1eV激發(fā)能量的反應。

2.2等離子體降解揮發(fā)性有機化合物

在大氣污染物中，除了二氧化硫和氮氧化物而具有污染性和毒性之外，揮發(fā)性的有機化合物也是大氣污染物的重要組成之一。揮發(fā)性有機化合物的種類非常多，毒性較強，能夠?qū)θ梭w產(chǎn)生危害。除此之外，很多揮發(fā)性有機化合物還是城市光化學煙霧產(chǎn)生的元兇。該物質(zhì)有較大的幾率對臭氧層產(chǎn)生破壞作用，最終導致溫室效應的產(chǎn)生。目前，就全球有機廢氣的污染情況來，這種污染已經(jīng)受到了各國的重視。在最近幾年，關(guān)于等離子體去除有機污染物的研究一度成為熱點。低溫等離子體可以將大氣中的揮發(fā)性有機物除去，最終得到的降解物大部分成分是二氧化碳和水。日本關(guān)于靜電消除后飛灰中揮發(fā)性有機物的變化的研究表明，本為絕緣體的空氣可以被離子化，產(chǎn)生的離子會發(fā)生電極運動，電極運動的方向為場強較小的方向，在電荷遷移的過程中，VOC離子化得以實現(xiàn)。另外，在針尖處，往往會產(chǎn)生很強的場強，還會有高溫高速電子產(chǎn)生。在針尖富集，VOC分子被分解。通過日本進行的這項實驗可以知道，通過表面脈沖放電技術(shù)，可以去除飛灰中的有機毒性物質(zhì)。

2.3汽車尾氣治理

2018年，我國小汽車保有量破2億，隨著我國汽車保有量的增加，每年汽車的增長數(shù)量是非常驚人的。汽車尾氣對于城市的污染較大。通過對汽車排放的黑煙成份進行分析，可知其中主要為顆粒物和一些氮氧化物、一氧化碳等大氣污染物。事實上，目前通過等離子體技術(shù)，可以使汽車尾氣污染得到有效治理。主要運用的方式有兩種，一種是機內(nèi)凈化，另外一種是機外凈化。其中，機內(nèi)凈化是通過把空氣送到內(nèi)燃機之前，從而實現(xiàn)離子化。這個過程中主要用到了低溫等離子體臭氧發(fā)生器，它能夠把氧氣轉(zhuǎn)化為臭氧，最后進入燃燒室，得到負氧離子，促進了汽油燃燒，這樣就使發(fā)應速率增加。

3.小結(jié)

在大氣污染物治理中，等離子技術(shù)逐漸成為一種前沿的科學技術(shù)。在時間的推移中，這種物質(zhì)必定會在環(huán)境治理中發(fā)揮越來越重要的作用。相信隨著其他相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，該技術(shù)必定在大氣污染物治理中得到越來越廣泛的應用。

參考文獻

[1]車豪杰.基于等離子體技術(shù)凈化有害氣體的研究與應用[D].北京：北京郵電大學.2015.7

[2]王愛華.等離子體協(xié)同催化技術(shù)處理揮發(fā)性有機物的研究[D]北京：北京工業(yè)大學.2015.

[3]蔣欣等.煙氣脫硫技術(shù)的應用研究[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設備.2003.4（3）：82284.

[4]白希堯等.強電場電離放電脫硫研究[J].環(huán)境污染與防治.2002.24（5）：257-260

[5]曹春梅.非平衡等離子體脫除NO的數(shù)值模擬研究[D].北京：華北電力大學，2012

[6]梅敏花.郭婷.王方園.等等離子體技術(shù)凈化室內(nèi)空氣的潛能及環(huán)境風險研究進展[J].環(huán)境與健康雜志. 2014. 31（3）：280-282.

[7]基于等離子體技術(shù)凈化有害氣體的研究與應用[D].北京郵電大學. 2015.

[8]王偉.杜傳進.徐翔. 等離子體凈化柴油車尾氣的能耗研究[J].武漢理工大學學報. 2005. 27（12）：93-95.

（作者單位：東莞市東實新能源有限公司）