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一（yī）、低温等离子（zǐ）光（guāng）触媒催化在VOC废气处理

低温等离子体技术处（chù）理污染物（wù）的原理为（wéi）在外加电场的作用下，介质放电产生的大（dà）量高能电子轰击污（wū）染物分子，使其电离、解离和激发;然后引发一系（xì）列（liè）复杂的物理、化学反应，使复杂大分子污染物转变为简单小分（fèn）子安全物质，或使有（yǒu）毒有害（hài）物质转变成无毒无害或低毒低害物质，从而使污染物得以降解去（qù）除。低温等离子体技术对大气量、低浓度的污染气体有较高的处理效率，是性价比（bǐ）非常高的有效处理技术。

该方法具有效率高、成本低、设备适应性强、占地面积小、便于操作控制（zhì）、开停方（fāng）便（biàn）、与喷（pēn）漆工艺同步、可根据污染物源强和排放要求进行升级等优点。作为环（huán）境污（wū）染处理领域中的一项具有（yǒu）极（jí）强潜在优势的高新技术，等离子体受到了国内（nèi）外相关学科界的高度关注。

单一等离子体处理有机废气效率较高且副产物较少，不会造成二次（cì）污染，但其（qí）较高的能耗和较低的能量效率是目前需要攻克的难题，等离子（zǐ）复（fù）合光催化可以弥补其缺点。等离子体催化（huà）剂选用TiO2，其为宽禁带(Eg=3.2eV)半导体化合物，只有波（bō）长较短的太阳光才能被吸收（shōu），激发其活性，所以设计反应装置的时候需要添加紫外光源。

二、低温等离子光触媒催化在VOC技术分析

1. 吸附技术：吸附（fù）技术是利用有较大比表面积的固体吸附剂将废气中的（de）VOC捕获，从而使有害成分从气体中分离出来（lái），当吸附达到饱和后采用水蒸气或热风等作为（wéi）脱附剂，将吸附剂（jì）表面的（de）VOC 脱附并加以回收。
2. 冷凝（níng）技术（shù）：冷凝技术是利（lì）用气态污染物具有不同的饱和蒸（zhēng）气压，通过降低温度或加大压力，使 VOC 冷凝成液滴 而从（cóng）气体中（zhōng）分离出来，借助（zhù）不同（tóng）的冷凝温度实现污染 物的逐步分离。
3. 膜分离技术：膜分（fèn）离技术利用不同气体分子通过高分子膜的 溶解扩散速度（dù）不同，在一定压力下实现分离目的。膜两侧气体的分压差是膜分离（lí）的驱（qū）动力，可通过压缩进 气（qì）或在膜渗透侧用真空泵来实现，因此，膜分离过程 常常与冷凝或压缩过程集成。
4. 燃烧治理技术和（hé）催化燃烧技术：直接燃烧技术根据热量的回收方式，可分为直接焚（fén）烧法和蓄（xù）热（rè）焚烧（shāo）法。直接（jiē）焚（fén）烧法（fǎ）即将（jiāng）有（yǒu）机废气加（jiā）热到一定温度下( 800℃左右（yòu）)，使其完全（quán）氧化分解，生成 CO2和 H2O 等。蓄热焚（fén）烧法即将燃烧尾气中的热（rè）量蓄积，用于加热待处理废气，节能 效果（guǒ）明显（xiǎn），此方法的去除效率可（kě）达99% 以上，但（dàn）燃 烧不完全时容易产生氮氧化物（wù），造成二（èr）次（cì）污染，该法适用于汽车、家电等烤漆行业高温和高浓度的有机废气治理（lǐ）。催化燃烧技术通过在燃烧系统中添加催化剂，使可燃性的VOC在催化剂表面发生非均相氧化反应，于300～500 ℃左右将VOC 催化氧化分解为 CO2 和 H2O 等。催化燃烧较热力焚烧（shāo）温度低，可以（yǐ）显著降低设备运行费用（yòng），但当废气中含有能（néng）够引起催化剂中毒的硫、卤素有机化合物时，不宜采用催化燃烧法
5. 光（guāng）触媒催化降（jiàng）解技术：纳米TiO2光触媒催化降解具有纳米半导体粒（lì）子的量子尺寸效应使其导带和价带能（néng）级变为三能级，能隙变宽，导带变负（fù），而价带宽变得更正，即在光触媒催化作用下具有很强（qiáng）的氧化（huà）还原能力，从而（ér）提高了（le）其光（guāng）触媒催化活性。波长较短的紫外线其光子能量最强，当环境中（zhōng）的紫外光能（néng）量等级（jí）比大多数废气物质的分子结合能强时，可将污染物（wù）分子键（jiàn）裂解为呈游离状态的离子，且波长在（zài）200nm以（yǐ）下的（de）短波长紫外线能分解O2分子，生成臭氧O3(经过大（dà）量的实验验证，选用波长185nm)。呈游离状态的污染物离子极易与O3产生氧化反应，生成简单、低害或无害的物质（zhì），如 CO2、H2O 等，以达到废气净化（huà）处理（lǐ）的（de）目的。用紫外（wài）光解方式获得的臭氧，因获得复合离（lí）子光子的（de）能量后（hòu），能极为迅速地分解，分解后产生氧化性更强的自由基O、OH和H2O。自由基（jī） O、OH 和 H2O 与恶臭气体发生（shēng）一系列协同（tóng）、连锁（suǒ）反应，恶（è）臭气体最终被氧化（huà）降解为低分子（zǐ）物质、CO2 和 H2O，而（ér）达到最终（zhōng）的除臭目（mù）的。研究（jiū）过程中，进一步发现当恶臭气（qì）体的相对分子（zǐ）质量越大时，紫外光解氧化效果就越明显。在特种能量等级的紫外线（xiàn）作用下，大多数化（huà）学物质都能得到（dào）高效分解。
6. 生物降解（jiě）技术：生物降解技术即将含VOC的废气经传（chuán）质（zhì）过程，进入微生物悬液或生物膜（mó）中，在好氧条件下利用高效降（jiàng）解菌种将废气中的（de） VOC降解为（wéi） CO2 和 H2O 等。生物法净化VOC 废气的关（guān）键在于微生物的驯化及高效降解菌的培养。目前研究出的（de）生物菌种对有机物的（de）消化（huà）具有很强的专一性，只能处理包括（kuò）醇类、醛（quán）类、酮类、酯类、单环芳烃以及氨和硫化氢等单组分且易生物降解的有机化合物，其对单（dān）一 VOC 去除能（néng）力的大小顺序（xù）为：醇、醛、酮等含（hán）氧烃类 > BTEX 等单环芳香烃 >卤（lǔ）代烃，对单组（zǔ）分单环芳烃去除能力的大（dà）小顺序为：甲苯 > 苯 > 乙苯或二甲（jiǎ）苯 > 氯苯或二氯苯。在处理混合组分的 VOC 时，由（yóu）于各（gè）组分间存在的竞争和抑制作用会出现降解歧视（shì）现象，因此，生物法（fǎ）治理有机废（fèi）气的普适性较（jiào）差。
7. 低温等（děng）离子体净化技（jì）术（shù）：低温等离子体高能（néng）态的粒子构成低温等离（lí）子体高能态的粒子（zǐ）构（gòu）成。低温等离子体降解VOCs原理在外电场的作用下，介质放电产生的大量携能电子轰击 VOC 分子，使其电离解离和激发、引（yǐn）发系列（liè）复杂的物理化学反应（yīng），使复杂（zá）的大相对分子质量的有机废气降解为简单的小相（xiàng）对分子质量物质，或是有毒有害物质转化为无毒无害或低害的（de）物质，从而使VOC降解去除。携能电子的平均能量约10eV，适当（dāng）控制（zhì）反应条件可实现一般难以实现或速（sù）度很快的化学反应（yīng）。

三、光触媒催（cuī）化VOC处理方法的优劣
低温（wēn）等离子体光催化协同技术（shù）具有其他净化技术（shù）不可比拟的（de）优点（diǎn），低温等离子体法处理 VOC 的技术与传统方法相比具有很多优点：一（yī）是，可在常（cháng）温常压下操作;二是，有机（jī）化合物最终的产物为 CO2，CO，H2O。若有机物是（shì）氯代物，则产物中还应加（jiā）上氯化物，而无中间产物降低了（le），有机物的毒性，同时避（bì）免了其（qí）他方法中的后期（qī）处理问题;三是，运行费用低;四是;VOC的去除率高，对 VOC的适应性运行管理比较方便。
针对工（gōng）业上气量大，浓度（dù）低，且污染物大都无回收（shōu）价值的制造行业有机废气 VOC，需要有一种更（gèng）有效、彻底（dǐ）、操作更简便的处理方法（fǎ），最大限度（dù）地减（jiǎn）少运行条件的限制，低温等离子体（tǐ）法的出现正是为了顺应这种要求（qiú），并越来越（yuè）受到国内外的重视。随着研（yán）究的不断深入，低温等离子体光催化法必将向着规模化（huà）方（fāng）向发展。

结束语：综上所述，随着新材料和新技术的逐步应用，新型（xíng）治理技（jì）术将更加成熟，但其（qí）投入一般较（jiào）高（gāo），在中小企业较多中受到限制。因此（cǐ），高（gāo）效（xiào）率、低成本、低（dī）能耗（hào）的治理技术是下阶（jiē）段发展的重点。