低温等离子体技术在净化有机废气中的应用与进展
和VOCs 的浓度增大，有利于自由基和VOCs 的碰撞而发生化学反应，使短寿命活性基团尽量多的与废气分子发生碰撞，而多孔性颗粒的表面在电子撞击下也可成为反应活性中心，促进微孔结构表面的多相降解反应，有利于提高放电能量的有效利用率，增加产物的选择性，减少副产物。今后等离子体协同吸附剂的发展，主要在于优化等离子体反应器及对吸附剂进行改性。Song 等[18]研究了等离子体反应器中填充不同吸附能力的吸附剂（玻璃小球、微孔γ-Al2O3 颗粒、分子筛和γ-Al2O3 颗粒的混合物）对甲苯和丙烷去除率的影响，结果表明，随着温度的增加，吸附能力有所下降，但是去除率增加，还发现因为微孔γ-Al2O3 颗粒O3、HNO3 副产物明显减少。Urashima 等[19]研究了介质阻挡放电反应器中放入活性炭过滤器对甲苯和三氯乙烯（TCE）去除率的影响。
结果表明，甲苯的降解率随输入能量的增加而增加，放电反应器中甲苯的去除率由不加活性炭的90%上升到98%，三氯乙烯由50%上升到90%，并且活性炭过滤器还能吸收反应副产物COCl2、HCl、NOx、O3，能量利用率甲苯和三氯乙烯分别为30g/KWh、15g/KWh。此外，季银炼等[20]研究了低温等离子体协同改性活性炭纤维（ACF）净化甲醛。采用浸渍法研制了负载纳米TiO2 及Cu/Pd 金属离子的改性活性炭纤维功能材料，充分发挥了ACF 的吸附作用、纳米TiO2 光催化作用、低温等离子体强氧化作用。结果表明，改性ACF 有利于甲醛净化，其中负载TiO2 改性方案最佳，低温等离子体协同TiO2/ACF 净化效果最好，其效率高达94%。
3.3.3 低温等离子体协同催化剂作用于VOCs
等离子体协同催化剂发挥了两种技术的优点，等离子体场中存在大量的活性物种：高能电子、离子及活性自由基和激发态的气体分子、原子等，只有这些活性物种的能量高于VOCs 键能时才会引发化学反应，而VOCs 的降解主要通过三个途径：(1)电子碰撞电离；(2)自由基碰撞电离；(3)离子碰撞电离。催化剂具有一定的吸附作用，气相中的大量活性物种及VOCs 分子在吸附作用下聚集在催化剂表面，增加表面活性物种和VOCs 的浓度，催化作用能降低化学反应的活化能。因此，低温等离子体与催化剂协同作用时，较直接催化剂法或单纯等离子体法具有更高的脱除效率，提高CO2 的选择性，可显著降低CO、气溶胶、臭氧及小分子有机化合物副产物的产生，并且显著降低能耗。等离子体协同催化
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剂主要有两种方式：(1)催化剂填充在放电区(IPC)；(2) 催化剂填充在放电区后面(PPC)。催化剂的不同位置对VOCs 的去除率、副产物的产生、能量的利用都有极大的影响。
目前研究的热点主要是催化剂的选择及其在反应器中的位置，光催化剂TiO2 由于来源广、化学稳定性和催化活性高、没有毒性，成为与等离子体协同作用的最常用光催化剂。晏乃强等[21]研究了催化剂强化脉冲放电治理有机废气，结果表明，Mn、Fe 等金属氧化物在放电作用下对有机物的降解有较好的催化活性，二者可使甲苯的去除率由59%分别提高到86%和83%；并且发现以陶瓷材料为载体用浸渍法制备的催化剂活性及稳定性较好。陆彬等[22]研究了介质阻挡等离子体放电与催化联用分解苯，结果表明，加入MnO2 可充分利用O2、O3，能够增加苯氧化为CO2，且苯去除的能量利用率是不用催化剂时的两倍，催化剂MnO2 离放电区的距离和能量密度对去除率有显著影响。当能量密度低于564J/L 时，MnO2 离放电区的距离越近，苯的去除效果越好；当能量密度高于1051J/L 时，苯的去除效果与MnO2 离放电区的距离有关并有一个最佳值。Zhu Tao 等[23] 研究了等离子体协同MnO2/γ-Al2O3 处理低浓度甲苯，结果表明，单独使用等离子体和MnO2 或γ-Al2O3 时，甲苯的去除率增加，但是使用等离子体和MnO2/γ-Al2O3 时，甲苯去除率高达98%以上，能量利用率提高，排放气体中的O3 浓度也减少。D.Ighigeanu 等[24]研究了电子束、微波诱导等离子体协同催化剂三种技术处理VOCs，催化剂填充在放电辐射区。结果表明，由于OH 自由基与VOCs的反应，电子束使VOCs 转化为中间产物有很高的效率，而微波等离子体和催化剂却能使中间产物转化为CO2、H2O，微波等离子体协同催化剂系统时，甲苯的转化率（VOCs 转化为任何产物的效率）和甲苯最终转化为CO2 （产物中CO2 的比例）的效率分别为59.5%、82.2%；电子束等离子体协同催化剂的分别为77.2%、78.1%；电子束和微波等离子体协同催化剂的却分别高达92.8%、90.5%。Huang Haibao 等[25]研究了等离子体协同O3/UV/TiO2 处理甲苯，充分利用放电产生的O3 和紫外光与TiO2 的作用降解VOCs。结果表明，在放电区后填充光催化剂TiO2，甲苯转化率达80%，排放气体中O3 浓度比没有TiO2 时减少90%，水蒸汽在甲苯的降解和O3 的去除中起双重作用，甲苯的降解率随O3 的减少而增加，O3/ TiO2 过程在甲苯的降解中起关键作用。
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4 总结与展望
近年来，我国着重解决废水污染物，有机废气的治理也将成为另一个重点目标。为了把有限的污染治理资金用好，对有机废气治理技术的研究开发需进一步探讨和解决以下几个问题：
(1) VOCs 废气的等离子处理技术，必须进一步改善该技术能量利用效率、系统压降、副产物产生及利用效率等，使等离子体污染控制技术发挥其独有的科技性和高效率，在未来的环保产业中得以推广应用。
(2) 等离子体协同吸附剂和催化剂处理VOCs废气效果较好，但反应过程中可能产生O3、NOx、Cl2、HNO3 及其他二次污染物，可能使催化剂失去活性。
今后还须进一步研究的主要方向是：开发吸附能力强的催化剂，并且其活性对温度的影响不敏感，，光催化剂和改性的吸附剂的研究也是发展的方向；同时对等离子体反应器结构也要进行改进，令其在更低的电压条件下产生等离子体；通过多方面的研究改进，最终使新兴的低温等离子体技术应用到工业生产中，为废气的治理提供现实可行的、经济合理的处理方法。
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低温等离子体在有机净化废气中的应用与进展介绍
