低溫等離子體協(xié)同催化處理VOC技術(shù)
低溫等離子體協(xié)同催化氣體凈化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是在等離子體區(qū)電極材料、放電反應(yīng)區(qū)器壁上涂有催化劑或在電極間填充催化劑，以期對(duì)等離子體化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行催化。由于在沿氣流方向等離子體余輝區(qū)的產(chǎn)物收集空間也富集了大量的高活性粒子（主要是長(zhǎng)壽命的自由基等），因此，若在這些區(qū)域填充催化劑，也可以起到一定的催化作用。
等離子體反應(yīng)器填充材料分類
1鐵電體材料
為了改善放電形式，研究人員嘗試在放電區(qū)域填充鐵電性材料顆粒，目前研究最多的是將鐵電體球置于放電電極之間，鐵電性填充顆粒改變了被加速電子的能量分布，也就改變了放電過程中反應(yīng)物的行為：當(dāng)電壓施加在填充床上時(shí)，介電顆粒被極化，顆粒接觸點(diǎn)的周圍形成很強(qiáng)的電場(chǎng)，局部電場(chǎng)被加強(qiáng)導(dǎo)致放電，氣相中的電子在平均自由程中所獲得的能量也就更多，進(jìn)而引發(fā)氣體分子的鏈反應(yīng)。研究結(jié)果表明，在一定的電壓下，等離子體反應(yīng)器中添加鐵電性顆粒能夠提高反應(yīng)器的能量利用率，更高效地生成氧化物，從而提高VOC的去除率。但不足之處在于氧化反應(yīng)的選擇性較低，能量利用率也有待提高。
2三氧化二鋁
作為常規(guī)的催化劑載體，Al2O3具有許多突出特點(diǎn)：具有酸堿兩性及各種強(qiáng)度的酸性中心可用于捕獲電子，所以能夠吸附多種有機(jī)物質(zhì)，且熔點(diǎn)較高。在放電等離子體空間填充Al2O3，最直接的優(yōu)勢(shì)是可以在不增加反應(yīng)器尺寸的前提下，增加VOC在反應(yīng)區(qū)的停留時(shí)間，從而提高降解率；吸附作用能夠造成VOC的相對(duì)富集，放電能量的有效利用率隨之大大提升。研究表明，Al2O3可吸附放電等離子體空間被激活的大量短壽命活性粒子，或者在填充進(jìn)反應(yīng)器之前就吸附了大量有利于產(chǎn)生高活性自由基的物質(zhì)，當(dāng)產(chǎn)生放電時(shí)造成局部自由基的富集，強(qiáng)化微孔結(jié)構(gòu)表面的多相降解反應(yīng)，多孔性顆粒的表面在電子的撞擊下也可能成為活性中心。有人推斷，如果吸附作用和放電作用優(yōu)化為振蕩模式，有望獲得更高的能量利用率和降解率。
3分子篩催化劑
具有三維交叉直通道的分子篩，主要成分是Al2O3和SiO2，具有熱穩(wěn)定性高、孔隙率大、活性和選擇性良好等特點(diǎn)。若引入Cu、Na等金屬離子，如Cu/Na-ZSM-5，可更有效提高VOC的降解率。研究表明，選擇合適的吸附、放電周期能更大程度地提高能量利用率，填充分子篩的等離子體反應(yīng)器除了能抑制NOx的生成外，比填充Al2O3的反應(yīng)器具有更多的優(yōu)勢(shì)。
4硅膠
硅膠作為一種性能優(yōu)異的VOC吸附劑，也可填充到等離子體放電區(qū)域，與等離子體系統(tǒng)作用來促進(jìn)VOC的處理效果。研究表明，硅膠的填入，雖然顯著提高了等離子體處理VOC的能量效率，但同時(shí)也極大地誘導(dǎo)了二次副產(chǎn)物的生成。
5貴金屬催化劑
在等離子體放電反應(yīng)區(qū)存在的大量活性粒子及高能電子可激活貴金屬催化劑，無需高溫，這樣不僅可以大大提高等離體處理VOC的能量效率，還在很大程度上有效控制了副產(chǎn)物的生成。初步分析機(jī)理認(rèn)為是放電產(chǎn)生的臭氧O3與催化劑的協(xié)同效應(yīng)。
6金屬氧化物及其金屬鹽催化劑
在放電等離子體處理VOC的過程中，臭氧作為強(qiáng)活性氧化物質(zhì)對(duì)VOC的氧化降解起著積極的作用，但若降解后最終排氣的臭氧濃度過高，也將造成空氣污染。MnO2能夠加速O3向O2的轉(zhuǎn)化，可以作為放電等離子體反應(yīng)器的后處理來改善最終的排氣品質(zhì)，轉(zhuǎn)化過程中生成的活性氧物種也可助力MnO2降解VOC，但不足之處在于一定程度上提高了毒性較大的CO副產(chǎn)物的生成。
7光催化劑
光催化劑如TiO2、TiO2-V2O5、WO3-TiO2等在光催化過程中能產(chǎn)生高活性氧化物（如光致空穴、羥基自由基等），將其填充在放電等離子體區(qū)，以放電過程產(chǎn)生的紫外光及大量活性物質(zhì)（高能離子、O3等）驅(qū)動(dòng)光催化劑的活性，就可以實(shí)現(xiàn)光降解和等離子體降解的協(xié)同作用。研究表明，光催化劑的填充強(qiáng)化了VOC的深度氧化，大大提高了最終產(chǎn)物CO2的選擇性，同時(shí)NOx生成量較少。
8多性能顆粒/混合物
利用顆粒/混合物的吸附、催化、鐵電性等多性能可能綜合改善放電等離子體處理VOC的效果，其優(yōu)勢(shì)在于既可以由鐵電性得到增強(qiáng)的局部電場(chǎng)，又可以由吸附作用增大VOC和活性物質(zhì)的局部濃度，還可以由催化作用促進(jìn)降解反應(yīng)。可以采用VOC降解反應(yīng)的最終產(chǎn)物COx(COx+CO2)的濃度和選擇性作為評(píng)價(jià)處理效果的基本參數(shù)：COx濃度越高，意味著VOC的降解率越高；CO2選擇性大，則說明VOC完全降解的比例大。
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