低溫等離子凈化器是繼固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)之后的物質(zhì)第四態(tài)，當(dāng)外加電壓達(dá)到氣體的放電電壓時，氣體被擊穿，產(chǎn)生包括電子、各種離子、原子和自由基在內(nèi)的混合體。放電過程中雖然電子溫度很高，但重粒子溫度很低，整個體系呈現(xiàn)低溫狀態(tài)，所以稱為低溫等離子體。低溫等離子體降解污染物是利用這些高能電子、自由基等活性粒子和廢氣中的污染物作用，使污染物分子在極短的時間內(nèi)發(fā)生分解，并發(fā)生后續(xù)的各種反應(yīng)以達(dá)到降解污染物的目的。
低溫等離子體的產(chǎn)生途徑很多，低溫等離子體工業(yè)廢氣處理技術(shù)采用的放電形式為雙介質(zhì)阻擋放電 (Dielectric Barrier Discharge，簡稱DBD)，該技術(shù)性能先進(jìn)，運(yùn)行穩(wěn)定，獲得廣泛客戶的認(rèn)可。
介質(zhì)阻擋放電是一種獲得高氣壓下低溫等離子體的放電方法，這種放電產(chǎn)生于兩個電極之間。介質(zhì)阻擋放電可以在0.1～10105Pa的氣壓下進(jìn)行，具有輝光放電的大空間均勻放電和電暈放電的高氣壓運(yùn)行的特點(diǎn)。整個放電是由許多在空間和時間上隨機(jī)分布的微放電構(gòu)成，這些微放電的持續(xù)時間很短，一般在10ns量級。介質(zhì)層對此類放電有兩個主要作用：一是限制微放電中帶電粒子的運(yùn)動，使微放電成為一個個短促的脈沖；二是讓微放電均勻穩(wěn)定地分布在整個面狀電極之間，防止火花放電。介質(zhì)阻擋放電由于電極不直接與放電氣體發(fā)生接觸，從而避免了電極的腐蝕問題。
介質(zhì)阻擋放電等離子體技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
①介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生的低溫等離子體中，電子能量高，幾乎可以和所有的惡臭氣體分子作用。
②反應(yīng)快，不受氣速限制。
③采用防腐蝕材料，電極與廢氣不直接接觸，根本上解決了設(shè)備腐蝕問題。
④只需用電，操作極為簡單，無需派專職人員看守，基本不占用人工費(fèi)。
⑤設(shè)備啟動、停止十分迅速，隨用隨開，不受氣溫的影響。
⑥氣阻小，工藝成熟。
介質(zhì)阻擋放電過程中，電子從電場中獲得能量，通過碰撞將能量轉(zhuǎn)化為污染物分子的內(nèi)能或動能，這些獲得能量的分子被激發(fā)或發(fā)生電離形成活性基團(tuán)，同時空氣中的氧氣和水分在高能電子的作用下也可產(chǎn)生大量的新生態(tài)氫、臭氧和羥基氧等活性基團(tuán)，這些活性基團(tuán)相互碰撞后便引發(fā)了一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)反應(yīng)。從等離子體的活性基團(tuán)組成可以看出，等離子體內(nèi)部富含極高化學(xué)活性的粒子，如電子、離子、自由基和激發(fā)態(tài)分子等。廢氣中的污染物質(zhì)與這些具有較高能量的活性基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，最終轉(zhuǎn)化為CO2和H2O等物質(zhì)，從而達(dá)到凈化廢氣的目的。
等離子體化學(xué)反應(yīng)過程大致如下：
從以上反應(yīng)過程可以看出，電子先從電場獲得能量，通過激發(fā)或電離將能量轉(zhuǎn)移到污染物分子中去，那些獲得能量的污染物分子被激發(fā)，同時有部分分子被電離，從而成為活性基團(tuán)。然后這些活性基團(tuán)與氧氣、活性基團(tuán)與活性基團(tuán)之間相互碰撞后生成穩(wěn)定產(chǎn)物和熱。
另外，高能電子也能被鹵素和氧氣等電子親和力較強(qiáng)的物質(zhì)俘獲，成為負(fù)離子。這類負(fù)離子具有很好的化學(xué)活性，在化學(xué)反應(yīng)中起著重要的作用。
低溫等離子體技術(shù)特點(diǎn)
低溫等離子體技術(shù)應(yīng)用于惡臭氣體治理，具有處理效果好（幾乎可以處理目前常見的各種惡臭氣體）、運(yùn)行費(fèi)用低廉（每立方米氣量運(yùn)行費(fèi)用僅為0.1～2分錢）、無二次污染、運(yùn)行穩(wěn)定操作管理簡便即開即用等優(yōu)點(diǎn)。
該技術(shù)可廣泛應(yīng)用于噴漆、石油化工、制藥、食品、污水處理廠、涂料、皮革加工、感光材料、汽車制造等諸多行業(yè)有機(jī)廢氣的治理以及采用其它方法很難解決的廢氣的治理。