流光放电等离子体净化CS 2 废气的试验研究.doc

流光放电等离子体净化CS2废气的试验研究谢逢俊 冯肇霖 邓飞英华南理工大学科技开发公司 广州广一大气治理工程有限公司 广州市广州大道南788号 510300 摘要 本文介绍了模拟工业应用时的工艺流程，采用管状流光放电等离子体反应器对CS2废气进行连续性的净化实验。管状流光放电等离子体反应器由管状电极和螺旋线电极组成，采用85千赫兹的高频高压脉冲电源供电，在反应器前设置了喷雾增湿器，对CS2浓度为4050mg/m3的废气进行脱除处理试验，在流量为25.45m3/h的操作条件下，用PH值为12.5的碱和水溶液作为增湿剂的试验中，CS2的脱除率达80.33%，去除气体中1公斤CS2所需电耗为12.66千瓦时，具有推广到工业应用的前景。关键词 流光放电 等离子体 脱除 二硫化碳(CS2)1. 前言恶臭废气污染广泛产生于各类化工、印刷、涂装、化纤、橡胶及皮革加工、饲养业，以及煤制气、天然气、石油冶炼气和硫磺回收的尾气中，其中大多是含硫有机物，若未经处理排放，将导致污染环境，腐蚀设备，严重危害人类及动植物的生长。化学洗涤法、高温催化氧化法、活性炭吸附法、生物法是处理此类废气较常用的方法，但针对低浓度、大风量的废气，以上的方法却显示出较多的劣势，如能耗大、性价比低等。等离子体是物质的第四状态，由电子、离子和中性粒子组成。近年来通过对低温等离子体反应器的研究和应用实践表明，它是处理低浓度、大风量有机废气性价比较高的设备。本试验选择在医药、化纤和煤制气等工业生产中常见的恶臭污染物CS2废气，采用等离子体反应器对其进行净化研究，对过程中的净化效率和能耗进行分析，为进一步开发出处理此类废气的性价比较高和有工业应用价值的低温等离子体反应器提供了基本的应用依据。2. 试验的基本原理本试验所采用的流光放电等离子法，是利用高频高压脉冲电源供电，在一个由高压和接地电极形成的强电场中形成稳定的流光放电（流光放电是气体放电的一种现象），当废气通过流光区时气体被电离。它是一种比一般电晕更强烈的气体局部电离，流光放电可直接作用于有机气体，使气体产生电离，流光产生大量的自由基、OH、O、和O3等活性因子，同时也可直接打开有机气体中某些分子的化学链，使气体中的活性因子、自由基等混合产生氧化和还原反应，同时进行复杂的链式反应和协同反应，使有机气体在反应器中转化和生成无臭的水、二氧化碳和简单的碳水化合物，消除了臭味。流光放电等离子体净化处理CS2气体的转化方程式如下2： 电子CS2+3O2 低温等离子体 CO2+2SO2把高毒恶臭的CS2转化为低毒味轻的SO2后，由于排出的SO2浓度很低，因此只需对SO2进行简单处理就可直接排放。3. 试验装置3.1 CS2脱除试验的工艺框图（见图1）：图1 CS2脱除试验的工艺框图本试验是连续的试验，CS2气体（1）经调节阀F1与室内常态空气（2）经调节阀F2调节按比例混合进入气体混合室（3），经过喷雾增湿器（4）使混合气体增湿后进入管式等离子体反应器（6），等离子反应器（6）由高频高压电源（7）供电，电源的输出高压和电流可调，经等离子反应器（6）处理后的气体经风机（9）对外排出，经过活性炭吸附器（10）吸附净化后对外排放（11）。3.2 CS2脱除试验系统示意图（见图2）：1、室内空气过滤器2、CS2气源3、管道4、调节阀5、混合室6、入口取样点7、加压水泵8、雾化增温器9、网状管式电极10、高压绝缘子11、螺旋线电极12、高频高压脉冲电源13、高压进线绝缘子14、出口取样点15、引风机16、活性碳吸附器17、排放管道图2 CS2脱除试验系统示意图3.3 反应器的主要技术参数：等离子体反应器：d-管状电极：不锈钢304薄板厚度=0.5mm，100mm，长度800mm；e-螺旋线电极：镍合金线0.6mm，螺旋线外径8长度1000mm；高频高压电源：输出电压：频率：85KHz；二次电压：035KV；二次电流：020mA；输出电压、电流可调。3.4 试验主要参数：试验是连续进行，模拟了工业治理时实际处理的状态，即CS2混合气体经喷淋增湿后进入反应器，在等离子体的作用下，一次性经处理直接排出，不进行循环处理。试验中的主要参数如下：处理风量：25.45m3/h；混合气体在反应器中的停留时间：1秒；反应器内风速：0.9m/s反应器电极有效长度：0.9m二次电压：15KV二次电流：0.8mA电极性：管状电极为负极，螺旋线电极为正极；输出功率：12W平均电耗：处理1公斤CS2气体所需电耗12.66KWh。4. 试验分析4.1 采样分析方法采用溶液吸收法同步抽取入口和出口混合气体，用乙二胺分光光度法测定CS2的浓度，实验中所用的分光光度仪为751型。4.2 实验数据实验分为如下四种状况进行：空白试验为在不开喷淋同时不开等离子反应器时通入CS2。干式试验为不开喷淋只开等离子反应器时通入CS2。清水试验为在喷雾箱内喷淋清水加开等离子反应器时通入CS2。 碱喷淋试验为在喷雾箱内喷淋碱溶液加开等离子反应器时通入CS2。得到对应的结果见表1表1 试验结果编号实验内容取样点CS2浓度（mg/m3）脱除效率%备注1空白试验进口40.5106.20出口37.9972干式试验进口39.70863.49出口14.4993清水试验进口44.82635.21出口29.0454碱喷淋试验进口46.41280.33PH=12.5出口9.1285. 结语本试验为连续运行的模拟试验，为中试和工业试验提供了应用依据，实验表明：采用85KHz的高频高压电源供电的流光放电等离子体反应器可有效脱除浓度为4050mg/m3的CS2气体，在干式的条件下直接处理，去除率为63.49%；用清水喷淋增湿后处理，去除率为35.21%；用碱溶液喷淋增湿后处理，去除率可达80.33%，处理1公斤CS2气体所需电耗为12.66KWh。可见，清水增湿对CS2的脱除率有负影响，与干式直接处理相比脱除率下降了28.28%；采用碱溶液喷淋增湿可以提高脱除率，与干式直接处理相比提高CS2脱除率16.84%；对于清水增湿的脱除率比干式还要低的问题还有待研究分析；本试验是在常温下进行的，至于温度的变化对CS2脱除率的影响有待进一步研究。综上所述，采用高频高压脉冲电源供电的流光等离子体反应器是可以有效脱除CS2气体的。此处理工艺具有连续性、电耗低和脱除率较高等特点，达到中试或工业试验的要求，具有推广到工业应用的前景。6. 参考文献