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低温等离子体协同催化技术处理VOCs研究综述

         
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摘要

针对浓度较低、流量较大的挥发性有机化合物(VOCs)的治理,传统处理技术在技术和经济上存在一定局限性,达不到预期结果。而低温等离子体(Non-Thermal Plasma,NTP)技术在处理VOCs方面具有反应器处理费用少、反应器结构简单、适用范围广、反应条件温和等优点,近年来受到广泛关注。单独等离子体降解VOCs存在O_(3)、NO_(2)、有机副产物众多等问题,易对环境造成二次污染。低温等离子体协同催化降解VOCs体系对于提高VOCs降解率、降低反应系统能耗、减少有害副产物产生均有显著作用。详细介绍了NTP协同催化降解VOCs技术,总结了NTP协同催化降解VOCs的影响因素、不同催化体系和放电类型对降解率的影响,对等离子体技术降解VOCs机理及低温等离子体协同催化降解VOCs的机理进行了推断,并阐述了等离子体技术与催化剂催化在降解VOCs方面产生的协同作用,最后对该技术进行了展望。目前单一处理技术很难满足VOCs的处理要求,普遍采用多种技术耦合的方式进行处理。近年来学者将低温等离子体技术与催化技术联合,对提高VOCs降解率、降低反应系统能耗、减少有害副产物产生均有显著作用,该技术具有可行性和研究价值。目前研究集中于催化剂与低温等离子体的复合方式、催化剂种类、工艺参数等因素对污染物的降解效果,研究不深入。等离子体技术仍存在矿化率较低、副产物多等缺点,如等离子体内反应后会产生NO_(x)、臭氧等副产物,形成二次污染。由于气体放电产生的低温等离子体中活性自由基种类繁多,降解VOCs的化学反应过程复杂,关于低温等离子体与催化协同的作用机理还不明确,尤其是等离子体降解VOCs的分子动力学基础理论还有待进一步研究。因此,应立足本质安全,着眼于工业应用,提出一套适于低温等离子体协同催化治理VOCs工艺特性的安全评价理论、方法与工具,对整个工艺体系开展全方位的危险性辨识与风险评价,确定可能的安全隐患,并给出改善举措,最大限度降低工艺流程设计中的不合理选择与缺陷,从根本上达到安全工业应用的目标。

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