低温等离子废气净化设备应用于汽车尾气净化的现状与去除污染物研究现状

发布时间：2022-04-08

[一]、低温等离子净化器技术应用于汽车尾气净化的现状与发展
近年来，外对低温等离子净化器汽车尾气进行了大量的研究。其中脉冲电晕等离子体活化法降低汽车尾气排放的技术，是引起了普遍重视和深入研究。对于电晕的发展和自由基的产生已有较深的研究，直到80年代后期才开始对脉冲电晕脱硫脱硝进行研究，经过多方面的研究，已取得了一系列的经验数据。
脉冲电晕脱除CO的研究近几年才见报道，用于控制汽车尾气排放取得了的研究成果。目前汽车尾气控制成果较多的是将其用于排气微粒的捕集，在实验室中已获得较满意的试验数据。与其他方法相比，脉冲电晕等离子体活化法控制尾气排放净化，去除率可以达到80%以上，能够满足日益严格的排放标准，而且不产生其他气体，负效应少。随着对环境污染治理要求提高，等离子体活化法的性进一步显现，成为一项引人注目的。
利用高压脉冲电源放电产生的等离子体对汽车尾气中的NOx进行，实验表明低温等离子体技术脱除NOx是可行的。用高压脉冲电源和电晕放电装置，在常压下进行了低温等离子体去除NO的实验研究，了相关参数对NO去除率的影响规律；张春润、叶丽华等研制了高压脉冲电源和介质阻挡放电反应器，在常压下放电产生低温等离子体，对模拟汽车尾气进行了处理，研究了放电电压、脉冲频率等对HC，NOx净化的影响规律。介质阻挡放电低温等离子体脱除模拟汽车尾气中某一组分的实验研究。采用低温等离子体常压下去除模拟汽车尾气中的污染物，能取得较好的效果，但均以提高放电电压为代价，等离子体的利用率还不高。
近年来兴起的低温等离子体催化(non-thermalplasmacatalysis)技术引起了人们的较大关注。低温等离子体催化主要指等离子体多相催化，通过置入催化剂，可在等离子体区、等离子体余辉区及产物收集区发生特定的化学反应。低温等离子体和催化剂协同作用技术处体具有很多优点，已成为处理低浓度气体的重要技术，并能取得良好的污染物去除效果。助anikanthBS等对模拟气体在等离子体放电催化中NOx的脱除进行了实验研究，指出介质填充床的存在可使NO去除。MiessnerHans等对选择性催化还原法和低温等离子体结合净化机动车排气进行了研究，指出该法加强了整体反应，在相对低的温度下就能去除NOx。对低温等离子体和催化剂协同作用处理汽车尾气等气体进行了积较的研究。从几个不同的侧面探讨了用等离子体一催化技术净化尾气中某一组分的可行性，揭示了其中的一些规律。但用低温等离子体一催化技术处理实际汽油机尾气时，关于工艺参数对多种主要污染物去除效果影响规律的报道还不多见，因此该技术有待进一步研究。
目前，比较外的研究进展情况，由于等离子技术应用于降低发动机尾气排放物的详细机理还不太清楚，应用于汽车发动机的尾气净化装置的设计，及其应用中的自清洁问题或问题以及性问题等等，仍没有很好的进展，该技术离实际应用尚有一段距离。但是为了满足未来为严格的排放法规，等离子体技术不断发展，在发动机尾气净化方面的将不断显现出来，是一项很有发展前景的汽车尾气处理技术。
[二]、等离子净化器去除室内污染物研究现状
对于纳米光催化空气净化技术的研究，众多研究一方面主要集中在提高催化齐」活性和降低能带方面，另一方面是通过将光催化与其他技术联用以提高污染物去除效果：
(1)等离子净化设备在提高催化剂活性和降低能带方面：主要通过掺杂金属离子，贵金属，复合半导体等来减小电子与空穴的复合，降低带隙能带来提高光催化效率。
(2)在催化剂活性前提下，为提高污染物的污染物的去除效果，主要通过将光催化技术与活性炭吸附和臭氧净化相结合的研究：在光催化技术与活性炭技术相结合研究方面：做了大量工作，通过分析流速、初始浓度、湿度等对污染物去除效果的影响，结果发现光催化技术在污染物浓度较高条件下光催化反应效率较高，而在污染物浓度较低条件下的污染物光催化去除效果不明显；为了提高低浓度下污染物光催化净化效率，通过将纳米Ti02负载不同的活性炭载体上，进行光催化去除甲醛的实验，结果表明，在无活性碳存在时，甲醛去除率25%左右，而活性炭网存在时去除率可达75%，同时光催化作用延长了活性炭的吸附活性，但是随着来流气体速度的增加，以活性炭网载体为例，0.44cm/s时，甲醛的去除率可达71%左右，而在流速增加到1Cm/S时，去除率仅为45%左右，去除效果随流速增加而下降，尽管活性炭发挥了吸附作用，对污染物去除效果的提高起到了作用，但是对于去除率和处理量的提高仍然是有限的；均守光催化与活性炭相结合对苯等污染物进行了去除实验，在流速为1.18cm/s时，无活性碳存在时，苯的去除率仅为17%左右，而活性炭存在时其去除率可达52%左右，结果表明在利用活性炭的吸附功能在催化剂表面形成局部的，对于提高污染物的去除效果起到了作用，但发现两种技术相结合污染物去除率的提高也有限，且污染物反应流速(即处理量)较小，气体流速大多在0.07cm/s一1.18cm/s之间。
即随着污染物流量的增加与流速的加快，光催化的去除效果下降，尽管活性炭的存在提高提高了污染物的局部，但是对于污染物的去除量仍然受到限制。
在光催化与臭氧净化技术相结合研究方向：光催化与臭氧相结合，对进行去除实验，利用臭氧产生的强性的氧原子对污染物进行去除，结果表明在入口量为5ppmv时，单独光催化作用时，去除率为82%左右，而与臭氧共同作用时，去除率可达左右，当入口浓度20ppmv时，单独光催化作用时，去除率仅为16%左右，而与臭氧相结合时，去除率可达到78%左右；光催化技术与臭氧相结合对甲醛进行去除实验，通过有无臭氧的对比情况的对比，在低浓度1.84mg/m3时光催化去除率73.6%，在臭氧存在时去除率可达79.4%，在24mg/m3时，光催化去除率为43.4%，有臭氧存在时去除率为72%，可知臭氧的存在地提高了污染物的去除的去除效果，但臭氧本身是一种对人体的污染物，对于室内空气净化，实际应用过程中应严格控制参与反应后臭氧的残余量，以减少对人体的二次污染。另外在对甲醛进行去除时，甲醛的来流速度为1.06cm/s，处理量也受到限制，因而应采用的结合技术提高室内污染物低浓度下去除量是光催化技术实际应用的关键。