低温等离子体技术在环境工程中的应用

谷一杉

摘 要：近年来，环境污染问题越发严重，国家对其重视程度有了显著提升。低温等离子体技术是处理环境污染过程中较常采用的一种高新技术，融合了物理学、化学和生物学等多方面内容。近年来，低温等离子体技术在环境工程中的应用逐渐普遍起来。一方面，可以使苯系列得到有效的清除;另一方面，是去除工业中废渣、废水等污染物的重要手段。只有对低温等离子空气净化原理有了充分的了解与掌握，才能保证其在去除环境中有机物气体的效用。文章主要介绍了低温等离子体技术基本概念及其在环境工程中的运用，旨在为相关工作者提供借鉴和参考。

关键词：低温等离子体技术;环境工程;应用

在工业快速发展的背景下，环境污染问题需要引起人们的重视。环境污染问题无论是对人类生存还是社会发展都具有直接影响，围绕污染物排放控制给予充分研究，对其转化手段进行深入探究，是现下环境工作人员重要的工作目标。低温等离子体技术具有适用性强和耗能少等特征，现阶段已得到了一定的应用。因此，本研究主要针对其在环境工程中的运用进行讨论，具有重要的参考价值。

1    低温等离子体概述

存在同等正负电荷的电离气体，如果其电离度超过1‰，就被称为低温等离子体。低温等离子体是由多个部分构成的，如离子、电子自由基等[1]。如果正离子的电荷数与电子电荷数相同，那么整体则为电中性状态。低温等离子体形态相对特殊，属于常见的固态、液态和气态等形态之外的一种形态。等离子体的特点主要包括以下几点：（1）导电性较强，是一种性能良好的导电流体，这也是其在磁流体发电方面得以应用的重要原因;（2）电离气体存在一定的热效应;（3）低温等离子体活泼性较强，容易与其他物质发生反应。

2    低温等离子体技术在环境工程中的具体应用

2.1  低温等离子体技术在废气处理过程中的应用

现有的气态污染物囊括了酸性无机和有机等多种有害气体。酸性无机物通常是基于等离子体作用出现的氧化自由基，在融合硫氧化物和氮氧化物出现反应后，遇水或氨气形成的硫酸盐，进而转变成的有害物质。通过长期研究与探索可以发现，催化剂具有既可以消除有害气体又可以降解有害气体的功效。有机污染物一般是指以等离子体为辅助而形成的高能电子，而高能电子与VOC分子进行碰撞以此激发其更高能级的现象，在这一背景下，激发态分子将会由此产生，受到内能加大及化学键断裂影响，活性物由此产生，并在与其他物质共同作用下催生了二氧化碳和小分子化合物、水。竹涛等运用等离子体子和纳米技术，不仅完成了甲苯的处理，而且围绕各电厂强度条件和填料情形中的甲苯降解进行了深入分析，结果显示，如果所处电场强度达到14.3 kV/cm，借助含有纳米催化剂的填料对其进行填充处理，其降解率可超过90%，由此可见，降解效果十分显著。

2.2  低温等离子体技术在臭氧合成过程中的应用

臭氧属于氧化剂的一种具体形式，同时，属于催化剂的范畴，将其在水的深层处理中予以运用，可以达到漂白造纸浆的效果，具有广阔的市场前景。客观上，臭氧合成与实际应用是等离子体应用的典型案例，并通过阻碍介质放电达到生成臭氧的目的。近年来，在深入探索臭氧发生器专业知识和实践活动的过程中可以总结出臭氧生成器正朝着高介电常数、狭小放电间隙等方向发展。

2.3  低温等离子体技术在汽车废气方面的应用

汽车尾气是全球各个国家都存在的问题。据了解，汽车排放出的尾气中包含氮氧化物、一氧化碳和黑粒等物质，而这些又是造成当前城市大气污染的重要因素。在介质阻挡放电这一路径下，可以实现对生成的活性物的有效控制，并以催化剂为辅助，从而有效还原汽车尾气中存在的一氧化碳和碳氢化合物等，同时，能够将其分解为无害物质，既达到去除黑烟的效果，又缩减了汽车尾气处理成本[2]。另外，将经过改良的粉煤灰小球作为催化剂，可以使污染物去除效果得到显著增强，对汽车尾气治理水平的提升也具有积极意义。

2.4  低温等离子体技术在废水处理过程中的应用

等离子技术不仅具有电子辐射反应和紫外光分解反应，还具有臭氧氧化反应，因此，其在降解有机物方面具有突出作用。据了解，我国在处理有机废水时应用脉冲降解的方式最早可追溯到1996年，李胜利等在该技术支持下对2B水溶液进行处理，结果显示，运用高压毫微秒脉冲手段，可以实现对印染废水的有效处理，促进了燃料大分子向小分子的转换，同时，如果处理时间充足，存在于燃料内部的芳香类物质会转变为有机酸，这既是放电在破坏燃料分子方面具有突出作用的直接表现，也是其发挥生物降解功效的重要手段。

2.5  低温等离子体技术在工业化层面的应用

等离子体技术是高新技术中的一种具体形式，虽然关于等离子体技术的研究早在20世纪就已经开始，但是现下已有的研究依然过于表面，不能深入，这也是当前等离子体技术只有部分进入商业化阶段的重要原因[3]。目前，国内工业化处理设备寥寥无几，只有瑞士实现了等离子体的商用，并在此基础上开发出了多個商业化的产品。同时，在环境污染治理问题方面，其应用领域主要集中在臭气消除和有毒物质过滤上。

3    结语

低温等离子体技术是对以往技术形式的补充，不仅反应条件要求不高，而且处理结果具有较强的真实性和可靠性，并不会产生二次污染。同时，凭借成本低和构成简单等优点，其发展前景也十分广阔。目前，正处于探索时期，但是在后续工作中要想使等离子体技术得到有效改善，加快工业化进程，就需要将侧重点放在污染物降解层面上。

[参考文献]

[1]陆正盛.低温等离子体技术在环境工程中的研究进展[J].科技创新与应用，2017（18）：45.

[2]李欣.环境工程中的低温等离子体技术分析与研究[J].绿色环保建材，2017（7）：150.

[3]曾伟昌.环境工程污水处理中等离子体技术的运用[J].农技服务，2017（10）：170.